馮義成　姜文勇　王麗萍　康福偉　俞澤民

摘要：基于金屬材料工程“卓越工程師”試點專業(yè)背景及人才培養(yǎng)目標(biāo)，開設(shè)了技能訓(xùn)練實踐課。介紹了技能訓(xùn)練的實施過程及實驗教學(xué)方法，改革了傳統(tǒng)實驗課模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生的專業(yè)技能綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)金屬材料工程專業(yè)知識的積極性和主動性。

關(guān)鍵詞：金屬材料工程；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0244-02

一、引言

金屬材料工程專業(yè)屬于實踐性較強的學(xué)科，實驗教學(xué)質(zhì)量的提高對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才是非常重要的。哈爾濱理工大學(xué)金屬材料工程專業(yè)為國家重點特色專業(yè)，省級重點專業(yè)，所在的學(xué)科擁有碩士、博士學(xué)位授予權(quán)且可接收博士后進站從事科研工作。主要培養(yǎng)從事金屬材料設(shè)計、制備、組織性能分析、材料液態(tài)成型及加工的科學(xué)研究、工程技術(shù)、生產(chǎn)開發(fā)及經(jīng)營管理等方面的高級工程技術(shù)人才。為貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，教育部實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）重大改革項目。哈爾濱理工大學(xué)金屬材料工程專業(yè)有幸成為黑龍江省“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)。為此，針對“卓越計劃”制定單獨的培養(yǎng)方案，增大實踐教學(xué)學(xué)時及力度。實踐教學(xué)是高校教學(xué)工作中最生動、最關(guān)鍵的一環(huán)，是高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才的重要途徑。實驗教學(xué)作為實踐教學(xué)的重要組部分，與學(xué)科結(jié)構(gòu)、課程體系和教學(xué)改革等有著非常密切的關(guān)系，是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，是提高整體教學(xué)質(zhì)量的根本保證，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力、分析和解決實際問題能力等方面有著不可替代的作用。實驗教學(xué)也是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計、工作研究、研究生深造的前提和基礎(chǔ)，在高校人才培養(yǎng)中地位尤其重要。

針對卓越工程師背景下金屬材料工程專業(yè)實驗教學(xué)改革要求以及本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，在原有培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上增加技能訓(xùn)練科目，在實驗內(nèi)容、方法等方面進行改革與探索，旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，鍛煉學(xué)生動手能力和獨立解決問題的能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。本文著重論述了技能訓(xùn)練科目在實驗教學(xué)改革中實施的方法、過程及取得的成效，為促進金屬材料工程專業(yè)實驗教學(xué)改革提供思路和方向。

二、技能訓(xùn)練教材建設(shè)

傳統(tǒng)實驗課程的主導(dǎo)思想就是為了對課堂上所授的理論知識加以驗證、鞏固和加深。多采用驗證性實驗為主，采用教師講解、動畫演示和實驗錄像等方法，甚至有些實驗還局限于理論教學(xué)范疇。實驗內(nèi)容陳舊，與實際生產(chǎn)脫節(jié)。金屬材料工程專業(yè)開設(shè)的技能訓(xùn)練科目在傳統(tǒng)實驗課的基礎(chǔ)上，貫徹科學(xué)發(fā)展觀，以人為本，以學(xué)生為主體，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，在實驗材料的選取、實驗方案制定、以及工藝制定等方面以學(xué)生為主，指導(dǎo)教師進行答疑及指導(dǎo)。

在技能訓(xùn)練科目中選取的實驗內(nèi)容中一部分與球墨鑄鐵生產(chǎn)有關(guān)，并制定了球墨鑄鐵生產(chǎn)綜合實驗指導(dǎo)書。選取實驗內(nèi)容有：球鐵成分、球鐵型砂、芯砂混制及造型工藝，球墨鑄鐵的熔制，球墨鑄鐵的熱處理，球墨鑄鐵的金相組織觀察，球墨鑄鐵的力學(xué)性能測試。所涉及的課程有金屬學(xué)原理、熱處理工藝、造型材料、合金熔煉、金屬材料學(xué)、現(xiàn)代金相、材料物理性能、鑄造工藝學(xué)等課程，有些實驗內(nèi)容在課程的專項實驗中進行過演示實驗。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，材料相關(guān)企業(yè)在實際生產(chǎn)中采用了更多的先進生產(chǎn)技術(shù)，在教材和實驗指導(dǎo)書的編制過程中引入最新的生產(chǎn)工藝、設(shè)備，注重有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)及使用，可使學(xué)生畢業(yè)后在工作崗位上盡快的進入角色。例如在金相組織觀察實驗中，將球化率、球化等級、石墨球大小等級等檢測方法的國家標(biāo)準(zhǔn)附錄教材中，實驗前讓學(xué)生預(yù)習(xí)，實驗中能參照國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實驗內(nèi)容讓學(xué)生嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進行執(zhí)行，熟悉企業(yè)產(chǎn)品、理化檢測流程，了解企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量管理體系。另外，在教材建設(shè)中引入實驗設(shè)計方法、實驗數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主制定實驗方案的能力，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

三、教學(xué)方法

傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法基本上是以灌輸、模擬、演示、實驗錄像、驗證為主，在實驗中，學(xué)生按照實驗老師的要求完成規(guī)定的實驗內(nèi)容，甚至學(xué)生不能親手進行實驗操作，很多實驗教學(xué)采取小組循環(huán)做某個實驗的形式，教師重復(fù)指導(dǎo)，往往容易造成學(xué)生形成思維定勢，不能很好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

金屬材料工程專業(yè)設(shè)置的技能訓(xùn)練科目，采用綜合實驗的形式，實驗內(nèi)容靈活多變，力求結(jié)合生成實際。實驗前，理論課老師進行專題講解，實驗課老師精講實驗內(nèi)容及方法，引導(dǎo)學(xué)生進行思考和討論，并啟發(fā)學(xué)生設(shè)計實驗方案，培養(yǎng)學(xué)生綜合實驗?zāi)芰?。在實驗過程中學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下自己完成每個實驗過程，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理，獨立完成實驗報告。例如，在球鐵生產(chǎn)綜合實驗中，學(xué)生在實驗中要完成爐料配制計算、混砂、造型、鐵水熔煉、球化孕育處理、澆鑄、爐前快速檢驗、球化等級評定、金相試樣制備、熱處理工藝制定、力學(xué)性能測試等實驗內(nèi)容。并且進行工藝、成分、組織和性能之間的關(guān)聯(lián)分析，充分理解金屬材料專業(yè)理論知識。材料的成分設(shè)計和工藝設(shè)計（包括制備工藝和處理工藝）都與材料的組織和性能密不可分，通過技能訓(xùn)練科目可以掌握球鐵生產(chǎn)過程中材料的制備、加工、處理、組織結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用的全過程、全方面的知識和技術(shù)。

四、實施過程

傳統(tǒng)實驗課中以實驗課教師為主，通過實驗課老師的講解及演示完成實驗教學(xué)內(nèi)容。金屬材料工程專業(yè)技能訓(xùn)練科目的指導(dǎo)教師采用理論課教師和實驗課教師相結(jié)合，教授、學(xué)術(shù)造詣深、教學(xué)經(jīng)驗豐富的老師和剛參加工作不久的青年教師相結(jié)合的形式，充分發(fā)揮了理論和實踐相結(jié)合及經(jīng)驗豐富的教授幫帶入行較淺的青年教師的教學(xué)效果，以及教學(xué)傳承作用。傳統(tǒng)實驗教學(xué)一般采用循環(huán)分組的形式，技能訓(xùn)練科目也采用分組的形式，但采用平行分組的形式，即每組學(xué)生的實驗流程一致，但每組學(xué)生的試樣材料的成分不同，處理工藝不同。每組10人，配備兩個指導(dǎo)教師（理論課教師和實驗課教師），每組同學(xué)的實驗內(nèi)容不同，并且做到每個學(xué)生至少持有一個試樣。每組同學(xué)的試樣組合在一起就能組成一個完整的實驗內(nèi)容。不同組學(xué)生的試樣組合在一起，就能組成一個實驗體系，該實驗體系能夠反映材料成分、工藝、組織和性能之間相互影響、相互聯(lián)系的密切關(guān)系。能夠使學(xué)生把理論和實踐很好的聯(lián)系在一起。這樣既能鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、動手能力、創(chuàng)新能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神。endprint

例如，本實驗中要求學(xué)生制備出QT400—18、QT500—7、QT800—2等不同牌號的球鐵，根據(jù)給定的實驗任務(wù)，讓學(xué)生進行制定實驗方案。首先讓學(xué)生了解不同牌號球鐵所要求的基體組織，QT400—18的基體組織為鐵素體組織，QT500—7的基體組織為鐵素體和珠光體混合組織，QT800—2的基體組織為珠光體組織，然后根據(jù)要求的基體組織選取合適化學(xué)成分和合金元素。另外，球墨鑄鐵在生產(chǎn)過程中比較容易產(chǎn)生皮下氣孔，在本實驗中選取不同水含量的型砂進行生產(chǎn)試驗，讓學(xué)生了解生產(chǎn)中型砂檢驗方法及皮下氣孔控制方法。再者，在球墨鑄鐵生產(chǎn)中，球化處理工藝也是一個重要環(huán)節(jié)，本實驗設(shè)計中開設(shè)了不同球化處理工藝、不同球化劑加入量及鐵水保溫時間對效果的影響，讓學(xué)生了解爐前快速檢測方法。學(xué)生學(xué)會如何使用三角試片觀察球化鐵水質(zhì)量，并且增加了熱力學(xué)法檢測球化鐵水質(zhì)量，與現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)保持一致。在實驗過程中，學(xué)生既訓(xùn)練了專業(yè)技能，又可驗證以往所學(xué)理論知識；既可以熟悉、了解先進的儀器設(shè)備，又可以通過查閱資料，進行深入理論研究，加強了創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，激發(fā)了學(xué)生對金屬材料研究的興趣。

五、考核方法

實驗操作現(xiàn)場考核，動手實踐能力；在操作現(xiàn)場考核中，著重考察學(xué)生制定實驗方案的合理性，實驗操作的規(guī)范性和對待實驗的認(rèn)真態(tài)度，同學(xué)之間的相互協(xié)作能力。實驗報告書面評價，實驗報告包括每個學(xué)生寫一份試驗報告及每組學(xué)生共寫一份綜合實驗報告；在實驗報告書面評價中，著重考察學(xué)生的試驗數(shù)據(jù)處理能力以及觀察問題、分析問題和解決問題的能力。提問答辯考核，考核理論聯(lián)系實際、學(xué)習(xí)效果。在提問答辯考核環(huán)節(jié)，了解學(xué)生在技能訓(xùn)練中所學(xué)的知識，提出問題，啟發(fā)學(xué)生的思考。最后，對每小組的實驗情況進行點評，指出優(yōu)點和不足，利于學(xué)生進步。

六、教學(xué)效果

在技能訓(xùn)練科目中，對金屬材料工程專業(yè)的實驗教學(xué)進行了改革和實踐，形成了涵蓋材料設(shè)計、材料制備、材料處理、組織觀察、性能檢測的全流程、全方面的學(xué)生實踐內(nèi)容，形成了金屬材料工程專業(yè)的基本技能訓(xùn)練模塊，有助于提高學(xué)生綜合知識能力，激發(fā)了學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣與激情。在提問答辯環(huán)節(jié)，有的學(xué)生說要是這樣的實驗課早些上，我們的專業(yè)理論課會學(xué)得更好；有的學(xué)生說，學(xué)校應(yīng)該多開些這樣的課，這樣課使我們的學(xué)習(xí)更有激情。

七、存在問題及建議

技能訓(xùn)練科目開課時間在第7學(xué)期末，為期為2周。技能訓(xùn)練科目的時間較短，學(xué)生不能充分、深入的進行實驗分析，技能訓(xùn)練任務(wù)需要提前布置，學(xué)生利用課余時間進行準(zhǔn)備。技能訓(xùn)練科目時間短，任務(wù)重，指導(dǎo)老師和學(xué)生經(jīng)常利用晚上時間進行實驗；另外，實驗經(jīng)費緊張，有部分實驗設(shè)備陳舊，現(xiàn)正擬采用學(xué)科建設(shè)經(jīng)費及制定相關(guān)政策逐步解決，保證后續(xù)實驗教學(xué)改革實施。

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