金屬材料熱處理的實驗教學改革

亓海全 焦慧彬 周 伍

（桂林理工大學材料科學與工程院，廣西 桂林541004）

《金屬材料與熱處理》是很多高校、高職院校金屬材料專業均開設的一門重要基礎課程，目的在于使學生掌握金屬學基礎理論及熱處理原理和工藝，而熱處理實驗則是加深學生對上述理論與工藝認識的重要途徑，是該學科不可分割的一部分[1-3]。進一步地，通過熱處理實驗還可以提高學生的動手能力，增加學生對熱處理工序與工藝的感性認識，更重要地，可以為日后從事熱處理行業的學生奠定理論與實踐基礎[4]。金屬學、熱處理理論與技術發展迅猛，加之學生思想的進步，傳統的實驗教學方法逐漸變得不能適應上述改變，為順應學科發展要求和進一步提高教學質量，我們應該進行實驗教學改革。

1 熱處理實驗教學改革思路

在各高校、高職院校的熱處理實驗課程中，一般安排8～10個單獨實驗[5]，有鋼的奧氏體晶粒度與加熱溫度的關系、鋼的淬透性、碳鋼淬火后馬氏體形態的觀察、碳鋼等溫淬火后貝氏體形態的觀察、C曲線的測定、碳鋼淬火后的性能與組織、高速鋼的二次硬化、轉變溫度對鐵素體、珠光體形態及性能的影響以及鋁合金的時效硬化等。在傳統教學過程中，按照教學大綱、教學計劃要求，上述實驗一般都開課實行，但是在教學過程中發現，這種教學演示型實驗無法激起學生的創新意識，學生只是被動地接受設計好的實驗過程與可預料的實驗結果，而且由于全班同做一個實驗，按照設定好的實驗步驟、方案、數據分析方法、實驗報告模板進行實驗，不存在理論與操作上的交叉和互動，很難達到良好的教學效果。

熱處理實驗課程的開設目的在于通過學以致用的過程鞏固理論基礎知識以獲得金屬材料發展所提出的理論與實踐要求。鋼鐵、有色金屬材料科學與熱處理學科的發展突飛猛進，新技術、新工藝以及檢測儀器、實驗用品升級等不斷出現，熱處理實驗教學應當緊跟專業升級進行針對性普適性的改革，達到課程的開設目標?；谶@種思路通過改革，有助于學生綜合運用知識能力的提高和創新能力的培養，使學生能夠緊跟熱處理專業與行業的研究與技術進展，真正做到理論與實踐結合，學以致用，體現出熱處理專業的水準。

2 熱處理實驗教學改革方案

2.1 教師隊伍的培養

教師隊伍的素質、教學水平及經驗直接影響實驗教學的質量，只有加大實驗教師隊伍創新能力的培養，才能在傳授學生理論知識與實驗技能的同時開發學生的創新能力，促進學生動手動腦能力的全面提升。建設一直素質高、能力強、技術過硬的教師隊伍，要求實驗教師不僅需要掌握專業學科知識，具有扎實的專業基礎理論儲備和豐富的實踐經驗，同時還應該對學科發展前沿、設備更新與教學手段都有深入的理解。實驗教師還應該積極參加相關培訓，汲取其它院校先進的教學理念，重視交流，主動參與教學科研及工程實踐活動，以提高自身實驗教學的水平。此外，實驗教師應能夠因材施教，具體問題具體分析，積極的設計熱處理實驗方案，使其更能符合教學目的，并且針對學生興趣點聯系實驗，使熱處理實驗課程不再千篇一律，而是充滿師生互動，學生互動的趣味課堂。

2.2 優化熱處理實驗教學安排與設備環境

熱處理實驗在教學時間安排上，應以靠后為佳（如大三學年），一方面，學生經過了前面材料科學基礎理論、材料表征與測試等學科的學習，對金屬材料特別是鋼有了較為完整的知識認知體系，已經完成金屬學實驗（如晶體學、金屬學的課程實驗）、材料分析表征實驗（如金相制樣與分析、電鏡、X射線衍射分析等）、材料性能實驗（如力學性能拉伸、沖擊等測試，工藝性能如焊接、成形等測試的課程實驗）等實驗課程，在進行熱處理實驗時能夠更充分運用所學到理論知識，對實驗過程所產生的實驗現象先自行作初步的理論表述，然后通過學生間交流，特別是實驗教師的講解，學生將能夠深刻領悟熱處理實驗的過程本質，實驗教學質量自然有所提高。

另一方面，教學設備運行環境對于熱處理實驗也非常重要。首先，熱處理實驗涉及到高溫加熱，加熱爐、淬火桶、試樣等必須擺放有序，以防止在實驗過程中試樣出爐過程產生安全隱患。其次，熱處理實驗設備應保持良好的運行狀態，如熱處理爐應定期校準，防止加熱過程溫度過高或過低影響淬火效果，達不到教學目的；硬度計也應定期調校，避免出現淬火良好而硬度測定不準的低級失誤而降低教學質量，最后，如淬火液質量等方面也對教學目標產生重要的影響作用。

2.3 創新熱處理實驗內容與形式

熱處理實驗專題內容大多是取材于金屬學與熱處理教材中重要的知識點或反映某一工程實踐問題，本質的研究內容是統一而有針對性的，在核心研究內容方面不宜做修改。然而，實驗教師可以在研究內容原則不變的基礎上，進一步完善或優化實驗步驟或方法，例如引入先進實驗技能，或者在組織觀測之后，加入力學性能檢測，做到組織與性能匹配，提高學生對金屬材料學及熱處理的深入認識。此外，在教學形式上，對部分實驗而言，打破傳統實驗教學過程中，學生按照實驗指導書上的實驗步驟進行機械式的驗證性實驗，而是在講授實驗原理與目的基礎上，讓學生成為實驗的設計者與實施者，實驗方案由學生本人確定并實施，可以分組進行，雖然取得的實驗數據不一定是應有的實驗結果，但是可以讓學生從錯誤中發現問題，通過進一步的指導使其改進實驗以解決問題，最終使學生對熱處理實驗有更深刻的認識。

2.4 以人為本，因人施教

熱處理實驗最重要的目的在于使學生能夠掌握基礎理論與實踐知識，因此關鍵在于學生。金屬材料專業知識范圍跨度大，從化學成分+工藝≒組織結構≒性能間相互關系涉及學科內容復雜，理論又較為抽象，學生在理論學習中時常疲于應付，對基礎理論的認識也參差不齊，再結合學習興趣不同等方面的原因，實驗教師在熱處理實驗教學過程中應該做到以人為本，因材施教。

3 熱處理實驗教學實施過程

熱處理實驗教學的改革本質在于更好地達到教學目的，提升教學質量，改革方案的提出是指明方向，而方案的切實執行才是保障?；趯ι鲜龇桨傅恼J識，我們認為，熱處理實驗要真正的實現改革需要幾個方面內容的具體實施。

3.1 制度的保證

制定嚴格的實驗教師教學與培訓制度以及實驗室管理制度，既能夠保證教師隊伍的高素質強能力，又能保證實驗室運行順暢，此外，還應該制定合理的獎懲措施。

3.2 思想的統一

統一思想是實現實驗室改革的內在關鍵，這主要是針對校、院領導部門以及實驗教師而言，只有大家統一思想，下定決心實現熱處理實驗的改革，才能夠真正實現改革目的。

3.3 經濟的扶持

實驗教師的外出培訓、交流、參觀與學習及實驗室建設與維護等均需要相當的費用才能完成，這需要學校、院系的領導部門給予經濟上的扶持。

3.4 改革方向

實踐環節教學是一門重要的基礎理論輔助課程，更是一門重要的專業建設工程，是理論與實踐的橋梁。對熱處理實驗教學而言，理論聯系實際、學以致用是目標，教學改革是手段，切實執行是保障。隨著實踐教學以及學科的發展，教師隊伍的培養將是重要的改革方向，實驗教師除應具備扎實的基礎理論與實踐教學經驗外，還應具備統領全局、自如控制課堂氣氛及合理制定實驗方案提高教學質量的能力。

［1］傅樂榮，李堯，余五新.應用型高效工程材料與熱處理課程實驗教學改革的探討和實踐[J].教育與職業，2011，9:161-163.

［2］何曉韜.多媒體CAI課件在《金屬材料與熱處理》教學中的應用[J].職業技術，2006，16:47.

［3］于鈞,藍藍.金屬材料與熱處理課程教學改革與實踐[J].中國冶金教育,2003，3:67-69.

［4］崔國明，李興霞，吳金杰.金屬學及熱處理課程實驗教學改革與實踐[J].河南機電高等?？茖W校學報，2011，19(1)：84-86.

［5］蔣建清，梅建平，睢良兵,等.金屬材料專業實驗課的改革與實踐[J].實驗技術與管理，2004，21(1)：23-26.