工程材料驗證性實驗教學(xué)改革與實踐分析

第第頁工程材料驗證性實驗教學(xué)改革與實踐分析

工程材料課程具有理論性和實踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)。為了提高同學(xué)的動手實踐技能，試驗教學(xué)中普遍重視設(shè)計性、綜合性試驗，而忽視驗證性試驗，往往用綜合、設(shè)計性試驗取代驗證性試驗。事實上驗證性試驗是基礎(chǔ)，能對理論知識進(jìn)行驗證，加深同學(xué)對基礎(chǔ)理論的理解，促進(jìn)同學(xué)對知識的掌控，為綜合性、設(shè)計性試驗提供有力支撐。因此驗證性試驗是不可替代的，特別是一些經(jīng)典的、原理性的驗證明驗更是不可或缺的。然而，由于驗證性試驗相對枯燥乏味，同學(xué)學(xué)習(xí)愛好不高，導(dǎo)致整體教學(xué)效果不佳。因此，如何調(diào)動同學(xué)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高同學(xué)學(xué)習(xí)愛好，保證良好的教學(xué)效果，是工程材料驗證性試驗教學(xué)亟須思索和解決的問題。

一、工程材料驗證性試驗的現(xiàn)狀

工程材料傳統(tǒng)的驗證性試驗項目通常為金相試樣的制備鐵碳合金平衡顯微組織分析碳鋼的熱處理及硬度測定碳鋼的熱處理組織觀測等。試驗內(nèi)容比較單一，限于單一的基本操作或者驗證某肯定理、某一結(jié)論，不利于同學(xué)對知識的綜合理解。驗證性試驗由于試驗結(jié)果已知，不能激發(fā)同學(xué)的求知欲和探究欲，敷衍老師、拼湊試驗結(jié)果的現(xiàn)象較多，并且全班同學(xué)所做的試驗內(nèi)容和試驗結(jié)果基本相同，這就會導(dǎo)致同學(xué)相互抄襲試驗報告，難以達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。驗證性試驗通常以老師講授和演示為主，同學(xué)只是被動地接受，學(xué)習(xí)愛好不高，大多數(shù)同學(xué)只是在機(jī)械被動地完成任務(wù)，根本不動腦思索，試驗教學(xué)效果不好。

二、工程材料驗證性試驗教學(xué)改革的措施

針對以上現(xiàn)象，我校采用了整合試驗內(nèi)容、調(diào)整試驗方案、改進(jìn)教學(xué)方法、改革考核方式等措施，調(diào)動同學(xué)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，以期取得良好的教學(xué)效果。

(一)整合試驗內(nèi)容，便于同學(xué)對知識的綜合理解

由于試驗內(nèi)容比較單一，加上各試驗在安排上有肯定的時間間隔，做完一個試驗要隔一段時間再做下一個試驗，同學(xué)往往在做這個試驗時已經(jīng)忘了上個試驗是什么內(nèi)容，這樣不利于同學(xué)系統(tǒng)地考慮前后試驗之間的聯(lián)系，影響對知識的綜合理解。針對這種狀況，我校對試驗內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，即整合內(nèi)容關(guān)聯(lián)緊密的`試驗項目，以保證知識的連貫性和系統(tǒng)性。

我們將金相試樣的制備和鐵碳合金平衡顯微組織分析試驗項目進(jìn)行整合：將金相試樣的制備試驗中制備好的試樣徑直用于鐵碳合金平衡顯微組織分析試驗，不再給同學(xué)提供制備完好的試樣，而是由他們自己動手制備金相試樣。由于同學(xué)對自己的作品往往更關(guān)注，觀測會更仔細(xì)認(rèn)真，因此這樣的整合有利于調(diào)動同學(xué)的主動性并帶動同學(xué)深入思索。另外，經(jīng)過制備觀測比較的全過程，同學(xué)既學(xué)會了制樣、運(yùn)用顯微鏡、觀測金相組織這些基本試驗技能，又掌控了組織顯示的原理及成分對組織的影響等知識。

另外，我們將碳鋼的熱處理及硬度測定和碳鋼的熱處理組織觀測兩個項目的內(nèi)容進(jìn)行整合，改名為碳鋼的熱處理及組織、硬度檢測試驗，即在熱處理、硬度測定的基礎(chǔ)上增加了組織檢測的內(nèi)容。經(jīng)過整合，工藝組織性能這條主線完整地貫穿于試驗之中，便于同學(xué)對試驗結(jié)果的分析和理解，使同學(xué)充分認(rèn)識熱處理工藝、組織、性能之間的聯(lián)系。

(二)調(diào)整試驗方案，激發(fā)同學(xué)的積極性和主動性

通常每次參與試驗的同學(xué)數(shù)為15人左右，原試驗方案是全部人的試驗任務(wù)或者試驗結(jié)果均相同，導(dǎo)致等、靠、抄襲等現(xiàn)象比較嚴(yán)峻，試驗效果不好。針對這種狀況，我校對試驗方案進(jìn)行了調(diào)整：將15人分成2個小組，以小組為單位，試驗采納先分后總的方案進(jìn)行，即先分解任務(wù)、分頭操作，再匯總比較、綜合分析。首先進(jìn)行任務(wù)分解，通過任務(wù)分解，同學(xué)承受的試驗任務(wù)或者試驗結(jié)果不同，這就促使其不得不自己動手操作，解決了等、靠、抄襲等問題;然后進(jìn)行集中匯總，老師帶領(lǐng)同學(xué)進(jìn)行試驗結(jié)果的匯總比較、綜合分析，既可以橫向?qū)Ρ龋部梢钥v向?qū)Ρ?。橫向?qū)Ρ葍山M的試驗結(jié)果和評價試驗效果，能夠激發(fā)同學(xué)的競爭意識，調(diào)動同學(xué)學(xué)習(xí)的積極性和主動性;縱向?qū)Ρ冉M內(nèi)的試驗結(jié)果和比較、分析試驗數(shù)據(jù)，可以得出規(guī)律、結(jié)論，或驗證理論，達(dá)到試驗?zāi)康摹?/p>

在鐵碳合金平衡顯微組織分析試驗項目中，用于觀測的合金為平衡態(tài)的20鋼、45鋼、T8鋼、T12鋼、共晶白口鐵、亞共晶白口鐵、過共晶白口鐵，共7種成分。我們首先將同學(xué)分成兩個小組，再在每個小組內(nèi)進(jìn)行任務(wù)分解，將7種成分的材料分發(fā)給同學(xué)用于制備試樣，保證小組內(nèi)每個同學(xué)的試樣成分不同，相互之間組織不同。這樣做，一來可以用試驗結(jié)果的不確定性激發(fā)同學(xué)的新奇心，調(diào)動同學(xué)動手制備試樣的積極性和主動性，提高學(xué)習(xí)愛好;二來由于試驗結(jié)果不同，同學(xué)之間自然會相互比較，繼而去探究、分析緣由，積極地思索，提高試驗效果。制備完成后，師生共同匯總比較試驗結(jié)果。通過橫向比較并評價兩組制備的試樣組織顯示的效果，老師指導(dǎo)同學(xué)分析緣由，提出改進(jìn)措施;通過縱向比較小組內(nèi)不同成分的合金組織的不同，同學(xué)得出成分對組織的影響規(guī)律，進(jìn)一步理解含碳量對鐵碳合金平衡顯微組織的影響。

(三)改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

傳統(tǒng)的驗證性試驗教學(xué)方法以老師講授和演示為主，同學(xué)只是按老師或指導(dǎo)書上的要求機(jī)械地完成試驗。試驗過程中遇到問題，同學(xué)根本不去思索，而習(xí)慣于找老師手把手地教，或者請老師徑直解決，同學(xué)被動地接受，動手技能及科學(xué)思維得不到有效的訓(xùn)練。針對這種現(xiàn)象，我校在教學(xué)方法上進(jìn)行了積極的探究，采納啟發(fā)式、爭論式教學(xué)方法，來引發(fā)同學(xué)思索，調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性和主動性。老師在講授過程中，不斷設(shè)置問題，通過提問引發(fā)同學(xué)思索，加深其對基礎(chǔ)理論知識的理解。當(dāng)試驗過程中遇到問題時，老師先組織同學(xué)爭論，帶動同學(xué)思索，再啟發(fā)其找到涌現(xiàn)問題的緣由及解決問題的方法。這個過程教會了同學(xué)用科學(xué)的思維方式分析問題和解決問題，從而收到了良好的試驗效果。

在講授熱處理試驗時，老師可以一邊講解一邊提問：為什么要對材料進(jìn)行熱處理、熱處理為什么能夠轉(zhuǎn)變材料的性能、熱處理工藝是如何制訂的、為什么過共析鋼一般不采納完全奧氏體化等，通過提問啟迪同學(xué)思索，加深其對熱處理的原理的理解。同學(xué)在做熱處理的過程中，遇到淬火硬度不足的問題時，首先運(yùn)用所學(xué)知識開展?fàn)幷?，從影響淬火硬度的因素出發(fā)，找出加熱溫度低、冷卻速度不夠等可能的緣由，再在老師的指導(dǎo)下動手進(jìn)行組織檢測，結(jié)合組織顯示的結(jié)果找出淬火硬度不足的真正緣由，采用有效的措施，重新進(jìn)行試驗。通過這個過程，同學(xué)的動手技能和科學(xué)思維得到了充分的熬煉，試驗收到了良好的效果。

由于試驗方案的調(diào)整，每個同學(xué)的試驗任務(wù)不同，這大大增加了老師指導(dǎo)的工作量。同學(xué)多，老師指導(dǎo)不過來，就不能實時解決試驗中涌現(xiàn)的問題。例如碳鋼的熱處理及組織、硬度檢測試驗項目包括熱處理、硬度測定、組織檢測三部分內(nèi)容，試驗任務(wù)重，而且熱處理工藝多，每次試驗有15～18個工藝。每個同學(xué)負(fù)責(zé)一個工藝的操作，相互間試驗進(jìn)度不同，各個環(huán)節(jié)都需要適時進(jìn)行指導(dǎo)，老師根本指導(dǎo)不過來。針對這種狀況，我校采納導(dǎo)生制，在試驗過程中讓同學(xué)援助老師指導(dǎo)。我們選拔兩名成果優(yōu)秀、樂于奉獻(xiàn)的同學(xué)做組長，試驗前讓組長援助老師預(yù)備試驗，提前熟識試驗內(nèi)容、學(xué)會試驗設(shè)備的操作及運(yùn)用考前須知;開始做試驗時，組長援助老師安排試驗任務(wù)、指導(dǎo)同學(xué)試驗、解決試驗中涌現(xiàn)的問題等。假如遇到組長解決不了的問題，老師再集中指導(dǎo)，這樣在肯定程度上降低了老師的工作量，能實時地解決試驗中涌現(xiàn)的問題，引導(dǎo)同學(xué)正確操作、觀測、分析，得出正確的結(jié)論，保證明驗順當(dāng)進(jìn)行。

(四)改革考核方式，引導(dǎo)同學(xué)總結(jié)提高

傳統(tǒng)的考核方式是以試驗結(jié)果的正確性為主要考核依據(jù)的，而驗證性試驗的特點(diǎn)是試驗結(jié)果或結(jié)論已知，這就會導(dǎo)致同學(xué)拼湊試驗結(jié)果、修改試驗數(shù)據(jù)、抄襲試驗報告的現(xiàn)象較多。針對這種狀況，我校對考核的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，即側(cè)重于考核對試驗結(jié)果的分析和總結(jié)，以及對試驗過程中涌現(xiàn)的問題的探討與反思。即使試驗結(jié)果有偏差，但是假如緣由分析清晰，措施采用得當(dāng)，也不失為一份好的報告?？己藗?cè)重點(diǎn)的調(diào)整，提高了同學(xué)做試驗的主動性和積極性。

三、結(jié)語

工程材料驗證性試驗內(nèi)容的整合，保證了知識的連續(xù)性和系統(tǒng)性，使同學(xué)能更好地理解成分、工藝、組織、性能之間的關(guān)系;試驗方案的調(diào)整、教學(xué)方法的改進(jìn)及考核方式的改革充分調(diào)動了同學(xué)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.試驗前，同學(xué)積極進(jìn)行預(yù)習(xí)，積極思索和回答老師講授過程中提出的問題，加深了對試驗原理的理解。

2.試驗過程中同學(xué)積極主動進(jìn)行操作，遇到問題積極找組長和老師爭論解決，動手技能和科學(xué)思維得到了很大程度的