以賽促學踐行金相實驗技術課程的教學改革方法

張秋陽

【摘 要】結合金相實驗技術課程的重要性與目前金相實驗技術課程的教學現狀，通過鼓勵學生參加全國金相技能大賽的方式，探索并實踐了金相實驗技術課程教學改革的方法。通過教學改革，激發學生對金相知識與技能的學習興趣，總體提高學生的實踐與創新能力，提升本科專業教學質量。

【關鍵詞】金相大賽；金相技能；教學改革

【Abstract】Combining the importance with the teaching present situation of metallography experimental technology course， the teaching method has been explored and practiced through encouraging the students of metal materials to participate in the metallographic competition. Through the teaching reform， the interests of students to learn the metallographic knowledge and skill were stimulated， the ability of students to practice and innovate was improved， and the teaching quality of undergraduate was promoted.

【Key words】Metallographic Competition； Metallographic Skill； Teaching Reform

0 前言

金相技術最初是由索拜（Sorby）在十九世紀六十年代利用光學顯微鏡來檢查、研究金屬內部組織而發展起來的。二十世紀初，美國材料與試驗學會（ASTM）正式認定，基于光學顯微鏡的金相技術是研究和檢測金屬材料組織的有效手段[1]。此后，金相技術進一步發展。目前，金相技術作為重要的物理檢驗項目類別，已被列入各國和ISO標準[2]，并廣泛應用于各行各業金屬制品的研究與檢驗，成為當今世界金屬材料產品研發、質量檢驗、零部件失效分析等的重要手段。由此可見，金相技術在材料研究與企業生產中占據十分重要的地位。對于應用型的本科院校而言，金相實驗技術也是金屬材料專業的基礎實驗課程，是該專業學生必需掌握的重要技能。

1 金相實驗技術課程的特點

金相技術是將材料成分、顯微組織、加工工藝、力學性能等方面的有機關聯，并為調整材料成分、改善加工工藝、最終提高材料性能提供可靠的技術支撐[3-4]。金相技術包含金相試樣的制備、顯微組織的觀察與分析、金相攝影三部分。金相試樣的制備又包括磨樣、拋光、腐蝕等基本工序，其中每個工序都要求學生具有較強的動手能力。對于動手能力較差或者初學者而言，樣品表面在磨樣過程中很有可能出現交叉劃痕、平面被磨成多個面，拋光過程時出現飛樣、水膜，腐蝕過程出現腐蝕不均勻、腐蝕不夠、腐蝕太深等問題，干擾后續的觀察與分析。顯微觀察與分析的過程，不僅考驗學生的動手能力，而且需要學生在理解科學理論知識的同時具有較強的分析能力，能夠準確識別樣品中的組織類別，掌握各種組織對應的性能。此外，還需要學生足夠了解顯微鏡的構造與成像原理，并能熟練運用顯微鏡與電腦軟件拍攝美觀的金相照片。相比較其他實驗而言，金相實驗技術既要求學生先牢牢掌握《材料科學基礎》、《金屬學與熱處理》、《金相學》等專業基礎知識，又要求學生具有較強的分析能力和實踐能力。

我校作為淮安地區的應用型本科院校，在早期辦學時就已開設金相實驗課程，經過長期的發展，已成為金屬材料類的重要專業課程。該課程的對象為已先修專業基礎課程的中年級的學生。其目的是使學生掌握金相分析的基本知識與方法，加深對相關理論科學知識的進一步理解，同時鍛煉學生的動手能力與分析能力，在實驗教學過程中，培養學生創新能力，為學生走向企業解決實際問題奠定基礎。

2 金相實驗課程的教學現狀

金屬專業的課程非常抽象難懂，金相實驗課程的教學效果又直接影響學生對教學內容的理解。金相實驗課程的傳統教學模式是學生先聽老師講授理論知識和操作技巧，然后再分批進入實驗室學習操作技能。在目前的金相實驗課程教學中，有些高校及教師過分看重理論教學，而對于實驗教學的重視程度不夠。有些教師則認為金相技能實驗技術含量低，不能發表高水平論文，沒有績效獎勵，對職稱評定沒有幫助，從而忽視金相實驗教學，使學生不能系統地學習、掌握金相技術。

對于學生而言，有的學生在大學入學之初就放松對自己的要求，對理論課程不感興趣，學習沒有壓力，狀態不佳，學習不深入，基礎不扎實，知識理解不透徹，考試六十分萬歲。在實驗過程中又對實驗過程、實驗技巧完全應付，有的學生則是有樣學樣，知其然而不知其所以然。在金相組織觀察的實驗過程中，許多人連組織都分不清，如珠光體球墨鑄鐵中，根本分不清哪些是珠光體，哪些是石墨；再如，觀察亞共晶白口鐵時，有些學生甚至認為黑色區域就是石墨。這樣的學而不識，比比皆是。由于課堂學時有限，學生的學習不夠全面和深入，但課外又不愿意花時間探索，嚴重影響學習的效果，畢業后到工作崗位上再現學現賣，延長了成為熟練工作者的過渡期。

此外，目前金屬材料類理論教學課本及學習資料中，均以碳鋼、鑄鐵為主要教學素材，而對于有色金屬則粗泛概括。實驗教學中，更是以20、45、GCr15、灰鑄鐵、球墨鑄鐵等為主，幾乎不涉及有色金屬。然而，當今的世界正向輕量化大步邁進，從個人汽車到航天飛行器，從家用產品到及精密儀器儀表，小密度的有色金屬（如鋁、鎂、鈦）正被廣泛應用。如果學校再按古老而一成不變的教學材料進行教學，培養的學生勢必將脫節于社會，學生走上工作崗位后將花費大量的時間重新學習。endprint

因此，鑒于金相實驗課程的教學現狀，有必要對金相實驗技術課程金相改革，提高教師和學生對金相技能實驗教學的重視，改變教學內容與方式，適當加大學生的學習壓力，激發學生的學習興趣，提升學生對金相技能的掌握程度及實踐創新能力。

3 以賽促學踐行教學方法改革

金相大賽是全國性的賽事，旨在引導高等學校強化材料類專業基礎知識、激發材料類專業大學生的學習興趣，激勵學生掌握材料專業基本技能的積極性，促進學生對材料類專業基礎知識、科學內涵的掌握，培養學生的基礎技能和實踐動手能力。

金相大賽分為兩項賽事，其一是由教育部高等學校材料類專業教學指導委員會主辦的全國大學生金相技能大賽，該賽事已在北京科技大學、東南大學、北方民族大學、昆明理工大學、清華大學、南昌大學和南昌航空大學連續舉辦了六屆；其二是由中國體視學學會金相與顯微分析分會主辦的“蔡司·金相學會杯”全國高校大學生金相大賽，該賽事也在遼寧科技大學、重慶科技學院、西南交通大學、武漢科技大學、南京理工大學等成功舉辦了五屆。兩項賽事相互補充，擴大了金屬材料類專業學生的參與人數，調動了各高校、學生參與教學的積極性，成功吸引了國內近百所高校的參與。

我校積極鼓勵金屬材料專業學生參加金相大賽，并為本科學生畢業設置了關于實踐創新能力的必修學分。這為大學生畢業設置了一定的門檻，也增加了一定的壓力，迫使學生積極參加這類活動與賽事。金相大賽的比賽內容包括理論考試和金相試樣制備兩個部分。參賽學生要想獲得一定的獎項，修滿實踐創新能力學分，需努力提升自身的理論知識與金相實驗技能。此外，我校對參賽并獲獎的學生給予豐厚的獎勵，讓他們在參賽的同時，獲得足夠的榮譽感與滿足感，充分調動了學生的積極性，提升他們的自信心，鼓勵他們努力提高理論與實踐技能。

此外，學校為參賽的學生配備了資深的指導教師，在實驗過程中講授理論知識，識別金屬材料中的物相、組織，提升了學生的分析能力，手把手指導學生磨樣、拋光以及腐蝕的手法與技巧，讓學生學到更多的實驗技能，從而提升學生的實踐創新能力。為了激勵指導教師的主動性，學校給予指導學生并獲獎的教師豐厚的獎勵，并將學生獲獎與教師職稱的評定掛鉤，從而極大地激發了教師的積極性。

此外，全國金相技能大賽的內容并不僅僅局限于所學教材中的鋼、鐵等材料，也開始嘗試性組織學生認識目前更加貼近企業生產和工業應用的有色金屬。例如，在南京理工大學成功舉辦的“第五屆蔡司·金相學會杯全國大學生金相大賽”中，主辦方在決賽部分設置了制備壓鑄鋁合金金相樣品的環節。參賽學生、指導教師要想獲得獎項，必須進一步學習鋁合金等有關理論知識與制樣技巧，這為學生知識面的擴展提供了有效的途徑，為學生走向工作崗位獲得了很好的學習機會。

總體而言，通過參加全國金相大賽，激發學生對金相知識與技能的學習興趣，充分調動了學生與教師的積極性，總體提高學生的實踐與創新能力，提升了本科專業教學質量。

【參考文獻】

[1]王嵐，楊平，李長榮.金相實驗技術（第2版）[M].北京： 冶金工業出版社，2010.5.

[2]周兵，李越勝，邵春文，等.金相檢驗在承壓類設備檢驗中的應用[J].中國科技信息，2012（10）：66.

[3]馬杰，王長征，黃寶旭，陳輝，趙性川.金相實驗教學改革及實驗技術能力提升探索[J].考試周刊，2015（77）：11.

[4]金迪.金相實驗技術在金屬材料研究中的應用[J].科技視界，2015（13）：305.endprint