摘 要 基于本课程的性质和特点， 在以培养应用型人才为目标， 通过巩固、完善验证性实验及开设综合性设计型实验等对实验教学环节进行改革。教学实践表明，这样做很大程度上激发了学生的学习兴趣，并锻炼了学生的动手操作能力和提高创新意识。
关键词 应用型人才 设计型实验 创新意识
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.10.053
Experimental Teaching Reform of “Metallography and Heat-treatment”
LIU Huihui
（Wenhua College， Wuhan， Hubei 430074）
Abstract Under the reform guideline of training application oriented students as the prime objective， and according to the natures and characteristics of the course， the paper reforms for experimental teaching link through consolidating and improving the verification experiment and setting up a comprehensive design experiment .The practical results indicate that the teaching reform of experimental courses can raise teaching quality， stimulate the interests of the students， cultivate students' practical DIY abilities， as well as innovative consciousness.
Keywords applied talents； design experiment； innovation ability
金属学及热处理课程是机械类各专业的必修课，更是一门为后续专业课程服务的核心专业基础课。该课程最大特点是理论性强、内容多而概念又比较抽象， 但它却与我们的生产实践联系又最为紧密。[1]以往我院教学存在的问题是，只侧重理论讲授而忽略了该课程的实践性，导致学生“珠光体”是什么都不太清楚。作为多年从事“金属学及热处理”教学的一线工作者，把本课题组的实验教改经历总结出来，与大家共同研讨、逐步完善教改内容，提高教学质量。
1 巩固基础型实验
课程实验教学是理论与实践的有机结合，通过学生的实际动手操作、观察并分析，使学生巩固并加深对书本上理论知识的理解，以达到对基本概念、基本原理的正确理解，并培养学生的动手操作能力，学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。[2]
图1 碳钢平衡组织观察实验
一般讲完“铁碳合金相图和碳钢”后及时安排一次金相试样制作及碳钢平衡组织观察实验（图1），让学生熟悉金相试样的制备以及金相显微镜的操作，充分认识碳钢平衡组织的特征；讲解完钢的热处理部分后安排一次钢的热处理及热后硬度检测实验（图2，图3），使学生能够熟悉热处理工艺的几个步骤（加热、保温、冷却）和掌握硬度计的使用，并且充分认识到化学成分、加工工艺对组织性能的影响规律。[3]
图2 热处理实验 图3 硬度检测实验
2 增设综合设计型实验
基础型验证实验虽然对学生的理论知识学习有很好的辅助性作用，但学生只需要在实验老师的指导下动手进行实际操作，基本不用动脑筋思考为什么这么做。往往学生做完之后都会说老师，这样就完了吗？感觉差点挑战性。随着教学改革的深入发展，“验证型”实验已远远满足不了开发学生智能，发挥学生主观能动作用的需要。
本实验室增开了期末综合性、设计型实验。
（1）比如说教师准备两个成分不同的试样20钢和60钢或者其他不同成分的两个试样（图4，图5），让学生设计一个实验能够分辨他们。这样一个实验看起来很简单，但是主要综合考查学生对碳钢这章内容的掌握程度。是否掌握化学成分对组织性能有什么样的影响，这也是金属材料成分-组织-性能关系在工程实际中的具体体现。辨别这些试样有四种方法：第一种方法就是对他们进行化学成份分析，第二种方法观察分析他们的金相组织，第三种方法拉伸试验测试他们的力学性能，第四种方法测试硬度。这四种实验方法均有不同的实验原理及实验过程，并且采用的實验仪器、检验标准也不相同。根据现有实验室的条件，大多数同学选择了第四种方法，虽然实验精度比较低，但试验操作简单，只需要使用硬度计并且不需要特殊制样，对工件又能不进行任何破坏，在实际工程中也容易实现，具有方便快速的特点，具有很强的工程实用性。
图4 20钢的组织 图5 60钢的组织
（2）先让学生自主选择生活中一简单的碳钢产品为实验对象，然后根据产品的使用要求利用所学知识选定合适的材料，然后学生自己上网查找碳钢的临界点，确定出适合的加热温度，合适的回火温度、冷却介质，再综合考虑经济性、实验条件等独立设计出不同的热处理工艺方案。然后对热处理前后的组织、硬度进行分析检验；最后，分析实验数据并进行总结，撰写实验报告。在这个设计过程中锻炼了学生一些基本技能（如查找各种有关数据、选择冷却方式和回火温度等），同时有利于学生补充书本上没有的知识，培养了学生将理论运用于实践的能力。
其实，这个过程中很多学生选择了金工实习自己亲手制作的“小榔头”为研究对象，或者是加工小榔头过程中所使用的手工锯条为对象，这是该课程与金工实习的有机结合，最为重要的是，让学生有机会亲自参与一次由自己独立设计加工并完成检验的整个过程。“ 综合设计型” 热处理实验可以开发学生智能，培养学生动手能力，可以将课堂上学到的零散的热处理知识综合起来，加深了学生对教材中的一些概念的进一步理解。同时，可以将书本上的知识应用于制定热处理工艺方案设计中，促使学生去理解并掌握热处理原理，学会热处理的基本方法，显著提高学生的独立自主学习能力，并为学生后续其他课程学习打下良好的基础。endprint
（3）识别金相图谱实验。实验准备的试样毕竟有限，所以在碳钢平衡组织实验完成后，给学生提供一些金相图谱壁挂图，学生根据图谱分辨出钢的类别，同时对同类别钢的组织进行比较，比如说20钢和60钢都是亚共析钢，组织也都是铁素体和珠光体。这个实验主要考察学生识别图谱的能力，让学生从图谱中看出他们的区别，从而与课堂中所讲的知识联系起来，学生就明白了化学成分不同，组织组成物相对量不同，性能从而也不同，这也是杠杆定律在实际中的应用。
3 规范实验程序
基础验证型实验的教学过程主要是以老师的讲解为主，而设计性实验需要学生对该课程的理论有一定程度的掌握和具有实验经验的基础上，是一个以学生为主体、老师为辅助，由学生几乎独立操作完成的实验教学过程。为保证实验教学改革的顺利开展，本着“以学生为主，教师为辅”的原则，重新修改实验指导书，规范实验程序。新编写的实验指导书中增添了设计型实验目的，它与验证型实验目的不一样，他的目的是让学生学会设计、制定常用碳钢的热处理工艺规范；同时增添了一些讨论性、探索性的问题或方案。而学生在进入实验室前，学生必须要完成：
（1）学生以小组形式提前1周递交实验方案；
（2）經指导老师审核通过后，在老师的辅助下学生必须严格遵守实验室的规章制度和设备安全操作规程，按计划步骤完成各项实验内容。为保障学生能安全、顺利的进行实验，实验室中增添了“设备安全操作规程”、“典型热处理工艺过程示意图”等壁挂图。而学生在实验完成后需根据观察到的现象及实验数据进行分析，然后书写实验报告并递交给指导老师；最后，由指导老师对实验结果及报告进行综合测评，并将指导结果和意见反馈给学生。
4 改革考核办法
为了激发学生的学习兴趣和提高学生的实验积极性，能够重视实验教学环节，我们对实验课程的考核进行改革，实验成绩比例由原来的10%提高到该课程总成绩的20%，其中基础验证型实验占课程总成绩的10%，新增开的“综合性设计实验”也被纳入到课程总成绩中，并占课程总成绩的10%。最终这样很大程度上能够激发学生的实验学习兴趣，也突出体现了学校对综合性应用型、创新型人才的培养。同时在新考核办法中我们对考核内容和评分标准进行了细化，将每个实验分为三大部分进行评分：实验纪律及安全、实验操作及规范、实验报告，从而实现对实验过程和实验结果的综合考核。
教学实践表明，把学生推到实验课的主体地位，教师对学生的实验过程给予适当的指导和帮助，实验结束时教师针对实验过程中出现的问题，对不同实验方案进行点评。学生的自学能力和自主创新能力得到锻炼。不过我们今后还要继续努力，更自觉地把培养学生的能力贯穿到实验教学过程中去，为机械行业培养高质量“应用型” 人才做出贡献。
参考文献
[1] 崔忠圻.金属学与热处理[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2] 崔国明，李兴霞，吴金杰.金属学及热处理课程实验教学改革与实践[J].河南机电高等专科学校学报，2011（1）.
[3] 刘晖晖.浅谈金属学及热处理课程的教学改革[J].科教导刊，2016.9.endprint
