《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程實驗的教學(xué)改革嘗試

黃清民 周玉輝 張玉周

[摘 要] 在專業(yè)教學(xué)發(fā)展的過程中，發(fā)現(xiàn)原設(shè)定的實驗課內(nèi)容與課程教學(xué)內(nèi)容并不能很好地相互適應(yīng)，對實驗課內(nèi)容進行了針對性的調(diào)整，引入學(xué)科競賽，以賽促教，激發(fā)了學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的積極性。拓展了實驗內(nèi)容，增加了實驗學(xué)時。實踐證明，此項教育改革獲得了較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 材料科學(xué);實驗教學(xué);教學(xué)改革;學(xué)科競賽

[基金項目] 集美大學(xué)教育教學(xué)改革項目（JY17083）;福建省教育廳基金B(yǎng)類項目（B11017）

[作者簡介] 黃清民（1978—），男，江蘇豐縣人，集美大學(xué)機械與能源工程學(xué)院講師，主要研究方向為金屬材料、新能源材料。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）19-0161-02? ? [收稿日期] 2019-09-04

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料類本科生進入專業(yè)課學(xué)習(xí)階段的非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是研究材料成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能和應(yīng)用之間相互關(guān)系的學(xué)科[1-3]。該課程著重闡述材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用，包括材料的微觀結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、材料的范性形變和再結(jié)晶、相平衡及相圖以及材料的物理特性等[4，5]。

材料科學(xué)基礎(chǔ)不僅理論性強、知識點多，比較抽象、枯燥，但又是一門實踐性很強的科學(xué)基礎(chǔ)課[6，7]。協(xié)調(diào)好課程教學(xué)與課程實驗，開好實驗課，對正確理解課程知識尤為重要。由于課程需實驗內(nèi)容較多，學(xué)時又有限，如何強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高實踐教學(xué)效果，達成實驗教學(xué)的目的;就成為實驗教學(xué)改革的主要任務(wù)。

一、原材料科學(xué)基礎(chǔ)課程實驗設(shè)置的特點與不足

學(xué)院原材料科學(xué)基礎(chǔ)課程總學(xué)時為54學(xué)時，其中實驗教學(xué)為8個學(xué)時，占比14.8%，包含4個實驗，如下表1所示。原有開設(shè)的課程內(nèi)實驗主要是從工程材料課程內(nèi)容移植過來的，經(jīng)過兩屆學(xué)生的試運行，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與材料類專業(yè)的辦學(xué)方向不適應(yīng)。為了建立同材料類專業(yè)相適應(yīng)的課程實驗，在學(xué)校第九批教學(xué)改革的申報中，啟動了材料科學(xué)基礎(chǔ)課程實驗改革。

二、教改后擬定的材料科學(xué)基礎(chǔ)新課內(nèi)實驗

（一）教改后材料科學(xué)基礎(chǔ)課程實驗內(nèi)容的調(diào)整

經(jīng)過課程教師與實驗教師的協(xié)同分析，根據(jù)學(xué)院新版材料成型與控制專業(yè)的教學(xué)大綱，并參考國內(nèi)其他高校的辦學(xué)經(jīng)驗，擬定了新的課程實驗的內(nèi)容，如下表2所示。課程教師與實驗教師協(xié)同工作，完成了新增實驗項目的實驗指導(dǎo)書內(nèi)容的編制，并對保留的實驗項目的指導(dǎo)書內(nèi)容進行了修訂。

1.對比教改實施前后的內(nèi)容，增加了金相試樣制備與光學(xué)金相顯微鏡的使用、晶體結(jié)晶過程觀察兩項新的內(nèi)容，保留了鐵碳合金的平衡組織觀察與常用金屬材料組織觀察兩項，剔除了鋼的熱處理淬火退火、回火處理兩項實驗。

2.新增的實驗一金相試樣制備與光學(xué)顯微鏡的使用，主要講解金相的磨制與腐蝕，鑲嵌機與金相顯微鏡的使用。通過實驗一的練習(xí)，使學(xué)生初步具備金相制備的基本技能。新增的實驗二，晶體結(jié)晶過程觀察，資料顯示業(yè)界有兩種方案可供實驗驗證，分別是氯化銨結(jié)晶與硝酸銀遇銅析出[8]。選用了氯化銨過飽和溶液的結(jié)晶來開展實驗，從一開始配置過飽和溶液，到結(jié)晶完畢，全程由學(xué)生操作驗證，提升了學(xué)生的動手能力，獲得了良好的教學(xué)效果。

3.對于剔除的鋼的熱處理兩項實驗，并不是舍棄不用，而是調(diào)整到其他課程中去。材料成型與控制專業(yè)有后繼課程金屬材料與熱處理，而材料科學(xué)基礎(chǔ)的課程學(xué)時緊張，所以熱處理部分不再講授，連同熱處理實驗內(nèi)容一同并入金屬材料與熱處理課程內(nèi)。

（二）實驗課學(xué)時的改變

受限于更改培養(yǎng)計劃需要更高權(quán)限，課程總學(xué)時任課教師無法改變;課程教師只能在總學(xué)時內(nèi)調(diào)整課堂學(xué)時與實驗學(xué)時的分配。課程總學(xué)時依然為54，實驗學(xué)時提升到10學(xué)時，占比18.5%，提升了3.7%。其中實驗一是材料類專業(yè)學(xué)生需要掌握的最基本的專業(yè)基礎(chǔ)技能，給予4個學(xué)時，以讓學(xué)生有充分的時間去學(xué)習(xí)顯微鏡與鑲嵌機的使用，練習(xí)金相磨制的基本技能。實驗二、三、四均是2學(xué)時。

（三）引入學(xué)科競賽，以賽促教

對于金相制作技能較好的同學(xué)，經(jīng)校內(nèi)選拔，推薦參加全國大學(xué)生金相技能大賽。全國大學(xué)生金相技能大賽是教育部高等學(xué)校材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會作為大賽的主辦單位，并對大賽的組織工作進行具體的指導(dǎo);全國設(shè)置有材料類專業(yè)的各大院校廣泛參加的國家級專業(yè)頂級賽事。全國大學(xué)生金相技能大賽是一項得到教育部有關(guān)部門認可的全國性大學(xué)生賽事。

對經(jīng)選拔的參賽三名選手，進行有針對性的專項訓(xùn)練。2018年學(xué)院首次組隊參賽，獲得全國三等獎一項。經(jīng)過參加國家級大賽的鍛煉，開闊了眼界，認識了不足;努力在以后的教學(xué)和比賽中獲得新的進步。

三、教改的效果與下一步工作的展望

教改后新設(shè)置的實驗項目，更貼近材料科學(xué)與工程課程的內(nèi)容。所編撰的實驗指導(dǎo)書，內(nèi)容更詳細、全面，可操作性更強。合并來講，為專業(yè)學(xué)生提供的實驗內(nèi)容也豐富了，由原來的4個實驗8學(xué)時提升到6個實驗14學(xué)時，增強了學(xué)生的直觀感受與認識。接下來的工作中，希望通過借調(diào)整培養(yǎng)計劃的機會，申請為材料科學(xué)與工程課程增加學(xué)時，以便為實驗內(nèi)容的擴充提供學(xué)時。

四、結(jié)語

實驗教學(xué)是高校教學(xué)的重要組成部分，課程教師和實驗教師要密切配合，豐富實驗內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實驗動手能力和科學(xué)認知。培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，使學(xué)生的專業(yè)技能得以鍛煉;滿足社會發(fā)展對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

致謝：本教改項目實驗二晶體結(jié)晶過程觀察，得到了廈門理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院楊勇老師的大力協(xié)助，特此感謝！

參考文獻

[1]陳煒曄，張樹玲，蔣亮，耿桂宏.學(xué)科競賽與材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2017（28）：108-109.