金属学与热处理实验教学实践研究范文

摘要：金属材料专业中热处理实践课程是较为基础的实践课，对于高素质应用型人才培养具有重要的作用。随着热处理学科的发展以及工程认证教育背景下，进而对金属材料实验教学提出了更高的要求，文章介绍了金属学与热处理实验教学改革、实践与思考，为金属材料实验教学的发展提供相关参考。

关键词：工程教育认证；金属材料；热处理；实验教学改革

前言

目前，我国许多高等院校都开设了金属材料专业，预期目标是通过理论教学来让学生初步掌握金属的热处理工艺与组织性能变化相关的理论，同时掌握热处理工艺的设计、微观组织和性能检测方法。金属热处理实验课程作为理论与实践工艺相结合的课程，是专业课程学习中不可或缺的部分。通过对金属热处理实验课程的学习，使学生能够掌握相关的实验技能以及更加深入的理解相关理论知识。工程教育认证背景下，对金属材料专业人才培养提出了更高的要求，包括人才培养方案的设置、师资队伍配备以及办学条件配置等。由于传统的实验教学内容和模式过于陈旧，实验项目更新不够，实验内容与先进热处理工业界相关的联系不够，这都影响了实验教学质量的提高以及高素质应用型人才的培养，故对金属学与热处理实验教学的改革迫在眉睫。

一、金属学与热处理实验教学的现状

第一、实验教学体系和模式的现状。重视理论教学，轻视实验教学，是金属材料工程专业人材培养过程中，一直都存在的问题，这与强调课业成绩而忽视培养人材创新能力是有关的。其传统的金属学与热处理实验教学，大多以教师实验为主，学生多是按照教师所做的实验来得到结果，或者是按照课程大纲上所规定的步骤来逐一完成实验，并没有设置开放性的实验项目，也没有给予学生间在理论和实验操作上的互动，只是单纯的执行着自己那份任务，无法在实验进行过程中使得学生的创新或者操作能力得到提升，实验教学效果得不到提升。受传统教学模式的影响，教学活动多是一对多的形式展开。学生大多根据实验指导书中的实验步骤进行实验操作，无法体现学生学习自主性。当然，对于低年级的专业学习这是由必要的，因为没有基础知识的理解就不可能追求创新型的学习。但是，对于高年级专业同学来说，需要增加一些体现综合能力和创新型的实验项目，例如：失效分析项目，开放实验项目以及团队合作实验项目等。

第二、实验技术教学队伍的现状。除此之外，实验教学师资力量也是制约实验教学水平的一个重要方面。大多数高校实验教学人员配置不足，人员年龄和职称结构不够合理，例如：教师总体年龄偏高，学历、职称较低。虽然经验丰富，但理论功底不够，偶有一些年轻教师加入，但是本身缺乏科研实践，实际经验不足，都会导致难以出现优异的指导效果，影响培养人才质量。

第三、理论与实验教学的联系现状。现阶段下，我国部分高校对于金属学与热处理实验教学的操作还不够完善，并且其在理论教学与实际操作方面也还存在着大量的问题，亟待解决。在理论教学中，其更多的是重视金属材料的固态相变原理，而在实际的实验操作中，则会出现各种不确定的现象，比如：淬火过程中操作的快慢，会导致冷却速度不同，最终淬火后的效果也不一样。只有将理论学习与实践内容的有效衔接后，实验教学的教学效果才能得到提升，有利于高质量人才的培养[2]。

二、金属学与热处理实验教学改革措施

第一、实验教学模式和方式的改革。热处理实验内容是按照理论课教材相配合而进行实验教学，但是这种实验教学往往比较零散，教学内容不成体系，使得学生学习之后没有前后联系的感觉，且实验内容得不到创新。所以，我校的课程中采用独立设置课程实验的方式来教学，金属热处理实验课程为一周的实验课程。实验过程中，根据不同材料所要达到的性能要求，使得学生在确定目标的前提下，进行查阅资料，确定实验方案，设计实验步骤并将实验任务完成，例如：设计不同的热处理工艺，并对其组织和性能进行检测和表征。教师在过程中只提供一些指导不进行实际的实验操作。这是由于工程教育认证准则要求，实验过程中学生自主对问题进行思考和自行独立的工艺操作过程，进而提高学生自主思考和操作能力。实验过程中学生可能根据自己的理解进行步骤实验，可能实验结果与书本内容存在差异，但是学生会在方案操作中认识到自身不足和实验操作中的错误，无形中增加了其对实验的理解。最后，进行课程汇报，将出现的问题提出来大家共同讨论，给出原因，教师最后点评。这增加了学生对金属材料的认识，对今后的学习也有了新的认知。总之，教学过程中，教师不但要向学生传递理论知识，还要使学生熟练的掌握相关的实际动手操作流程。由于热处理实验中所涉及金属材料较多，无论是从物理性能还是化学成分角度来开展教学，其所涉及到的内容都较为多，所以学生在学习过程中，也要采用多种方式、灵活多样的教学手段，例如：虚拟教学系统等，让学生学习过程中产生兴趣，对已掌握的基础理论知识的深化理解。

第二、强化实验过程考核和评价。在实施阶段要先选定课题题目，进而根据小组形式开展实验活动。在开始之前，小组之间要根据课题进行分析，进而设计出可行实验方案，进而根据实验方案来准备相应材料和相关资料，以此作为实验前的准备，最后通过一系列实验操作，完成实验。在课题实施过程中大多学生对如何操作无从下手，因此，在实验阶段就需要教师根据课题来进行详细分析，进而协助学生在实际操作中运用所学理论知识进行操作，以保证项目得以实施。除此之外，在课题实施阶段，教师还要引导学生自主思考，能够对操作中存在的问题及时发现、及时处理，进而能顺利完成课题人物。教师在实验题目选择方面要根据小组情况进行选题，进而告知注意事项。当实验完成之后，小组之间就实验完成过程和完成情况进行交流和沟通，且通过讨论的方式在课堂中与其它小组进行交流。在交流过程中教师要根据学生所提出的意见给予一定引导和鼓励，使其能进一步创新方案，激发学生创新意识。当小组课程实施完毕之后还要进行课堂总结，以补充实验中不完整问题。这样不但使学生提高了创新精神，还能增加其实践动手能力，提高学生的学习兴趣。改革评价模式的中心在于评价学习过程也评价学习结果，将其评价与实验过程融合起来，这样在一定程度上可以全方位对学生的成长情况进行了解，记录好学生学习能力全部过程。进而达到实行教学评估改变以往单一教学评价模式，鼓励学生自主进行评价，这样能在一定程度上促使学生在最大范围内认可评价结果[3]。

第三、实验技术教学团队的建设。在开展热处理实验教学时，必须要重视专业教师队伍的构建，只有理论与实践并重的教师才能够保证热处理实验最终完成效果能够达到预期目标。而优秀的教师，除了能够教授学生基本的理论知识与实验操作外，还能够引导其对实验进行创新与开发，在已学知识的基础上进行拓展，提高自身的创造与实践操作能力。由此可以看出，构建一支专业素质高，且具备强劲的引导力，能够帮助学生在不断地学习与实践当中获取更高的学识，这对于学生日后就业也同样具有非常现实的意义。与此同时，还应对学科发展情况、设备改进以及教学模式进行更进一步的了解。作为实验指导教师，为了能够使自己的技能以及实验进展满足现代化社会不断发展的需求，其便需要定期进行再学习与专业技能再培训，使自己能够始终站在行业的行列，并且能够为学生提供更加专业的教学。除此之外，在开展实验时，教师还需要针对每位学生的特点来因人而异地去开展指导，使学生能够通过探索问题、分析问题、找到导致问题出现的原因，然后提出相应的解决方法。并且不断地激发学生的学习兴趣，使其能够在枯燥的实验中，获取学习的兴趣，并且使整个热处理实验教学变得更加的生动有趣。第四、热处理实验教学安排和实验装备的更新。在合理安排热处理时，一定要在教学表中体现出来，并将其安排在教学中，值得注意的是，一定要将实验安全在理论后面，这样能使学生对内容有一定的了解，之后进行实验，可加深理解，能达到事半功倍的效果。当完成金属学实验、材料分析、材料性能等相关实验课程，在实行热处理实验时能较为完整地运用所学理论知识。在开展实验时要严格按照流程来执行，以此预防在进行实验途中试样出炉发生安全隐患。之后运用热处理实验设备，值得注意的是，运用热处理实验设备时需确保完善的运行情况。定期对所有实验教材进行校对，杜绝发生各种低级失误或者是安全隐患，减少因器材问题所导致的实验效果差的现象。

三、金属学与热处理实验教学实施案例

以前的金属热处理实验中，要求给出一种材料的多种热处理方案，主要为淬火、回火、退火以及正火工艺，但是未提出具体的性能指标要求，以至于学生对于热处理后无法评定其工艺设计的质量高低。改革后，对实验的要求为根据材料的化学成分，设计达到指定力学性能的热处理工艺。改革后的实验项目名称为“钢的热处理工艺设计与性能检测”。实验目的：运用所掌握的金属学与热处理知识，根据对多种材料所提出力学性能指标，设计合理的热处理工艺参数以达到性能指标。同时，对热处理后力学性能与标准的差异进行了分析。实验要求和任务：对钢的组织与性能产生影响的加热速度、温度以及冷却时间等进行仔细记录。实施设定好的实验方案，将工艺操作和测定实验数据做健全。解析实验数据，书写实验报告。进行课题交流小结[3]。热处理实验教学改革之后充分调动了学生对实验课程的兴趣。尤其是分组实验以及汇报总结中，不同分组之间会提出不同的实验方案和想法，对操作的可行性、操作步骤等都会进行详细分析和探讨，进而确保了实验最终结果合理性，使得学生在实验中都能从理论上思考出现的问题。除此之外，教学改革中着重对学生创新能力进行了培养，所以从目前来看，学生对方案的设定和操作能力都得到了同步提高，这对学生今后发展有着重要影响。教学改革后，学生的学习方式和教师的教学模式上都得到了创新，使得教学效果方面得到了提升。

四、金属学与热处理实验教学改革的建议

1.注重学科主干知识。金属学与热处理实验是针对金属材料的成分、组织以及性能间的基本规律认识与实践的课程。如何通过热处理工艺的实施提升金属材料的力学性能，有效发挥材料的最大使用潜力，是该课程的知识结构中较为重要的主干知识。实验课程中需运用以上主干知识为材料进行改性处理。

2.挑选和有关学科较为重要的知识。金属学和热处理课程中的教学内容，杜绝重复的出现非常重要。对重点的、非常重要的知识给予深入学习和了解，例如：钢的热处理后的微观组织、组织与性能的改变等需加深了解。将有关学科中的知识可做选修内容，比如金属性能、变形、内力等。在学习物理时，已经学过，进行学习金属学与热处理可杜绝重复讲授。

3.加大学生动手能力的培养。提高学生实际操作能力，选取合适的教学任务实施，取其精华去其糟粕，来达到用人单位的要求。例如：金属相热处理的组织转变和力学性能等方面。不同种类钢的热处理工艺制定与应用，需加大该方面的应用案例的校企合作实验课程教学。

4.提升学生科学文化素质。如果课时非常少，需将重点放在讲解主干知识和实践中去，同时还能安排有关的选修内容。有助于提升学生眼界与思路，提升科学文化素质，旨在为今后的深造打下坚实的基础。金属热处理实验属于理论与实践相结合的教学模式，所以在进行理论教学的同时在实践方面也要进行相应改革，进而才能达到学以致用效果。教学模式的改革还需要有高素质教师的支持，所以在教学改革的同时教师也要进行一次新的创新和改革，能够通过培训和进修、引进等方式，吸引更多高素质教师的加入，这是热处理实验教学改革的根本。对于教师来说，其在教学过程中想要改革，那么必须要有改革创新意识，能够系统的安排教学方法，以此制定合理教学方案，达到金属学及热处理实验教学改革目的。

五、结束语

基于工程教育认证下的金属学与热处理实验想要做到改革主要从理论与实践两方面进行创新，进而才能做到改革目的。而改革的主体是教师和学生，只有这两方面在创新和自主性方面发挥有效性，才能真正达到改革效果，才能提高教学质量和有效率，才能使学生将所学知识合理运用到实践中去。因此，教师要指导学生全面的了解热处理学科的主要内容，增强研究意识，在以上基础上提升创新意识和创新精神。另外，还需要在一定程度上使得学生对课程产生非常大的兴趣爱好，激起学生的求学欲望，为学生学习专业课打下基础。

参考文献：

[1]秦海英，倪华良，李阳阳，等.《金属热处理实验》课程的教学改革与实践[J].教育教学论坛，2018（24）：126-127.

[2]李涌泉，耿桂宏，蒋亮，等.民族高校金属材料及热处理课程教学改革与实践[J].中国现代教育装备，2017（03）：67-68.

[3]杨琳，李黎忱，邓世岐.工程认证背景下金属材料热处理实验教学改革探索[J].高教学刊，2016（13）：71-72.

作者:王泽民 庞灵欢 单位:上海应用技术大学