梁小平 張志佳 張桂芳 趙義平 翟曉飛 張亞斌

摘要：本文介紹了全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽的實(shí)施過程和取得的成果，以競(jìng)賽為載體和抓手，推動(dòng)了“材料科學(xué)基礎(chǔ)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。將學(xué)科競(jìng)賽引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，能較好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和工匠精神，提高實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)以賽促教，以賽促改，以賽促學(xué)，不斷提高材料學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標(biāo)，促進(jìn)雙一流學(xué)科建設(shè)。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)基礎(chǔ)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；金相技能比賽；雙一流

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）15-0168-02

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”（下面簡(jiǎn)稱“材基”）是材料專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，但是目前該課程的教學(xué)內(nèi)容只有理論教學(xué)，沒有開設(shè)任何實(shí)驗(yàn)課程。在以往的期末考試中，相圖一直是丟分最多的內(nèi)容，學(xué)生反映聽不懂背不動(dòng)。我們連續(xù)參加兩屆全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽，首先考慮的就是開設(shè)金相實(shí)驗(yàn)，通過金相組織識(shí)別來可以深入了解二元相圖中最常見的鐵碳相圖，可為學(xué)習(xí)其他相圖起到拋磚引玉的作用。本文以全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽為例，談?wù)劷鹣嗉寄鼙荣悓?duì)“材基”課程體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的啟示與影響。

一、金相大賽的準(zhǔn)備和組織

目前，全國(guó)范圍內(nèi)的金相大賽包括全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽和全國(guó)高校大學(xué)生金相大賽暨全國(guó)高校大學(xué)生材料綜合技能大賽，這些比賽都重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的專業(yè)技能和精湛技藝。我們?cè)跓o機(jī)非金屬材料工程專業(yè)做了宣傳，要求參賽學(xué)生的條件是愿意進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、踏實(shí)肯干，有30%學(xué)生報(bào)名參加。開始經(jīng)過2—3次集中培訓(xùn)，然后就是自主練習(xí)，實(shí)驗(yàn)室從早上6點(diǎn)到晚上10點(diǎn)開放，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行安排，每次實(shí)驗(yàn)都要登記。學(xué)生在培訓(xùn)階段就自動(dòng)減員，最后在五一節(jié)前后以學(xué)院金相大賽的形式對(duì)學(xué)生金相基本技能進(jìn)行考核。2018年進(jìn)行了天津大學(xué)—天津工業(yè)大學(xué)聯(lián)合預(yù)賽的形式，比賽全部過程完全按照全國(guó)大學(xué)生金相大賽要求，考查學(xué)生金相基本技能的掌握情況。根據(jù)預(yù)賽結(jié)果來看，學(xué)生成績(jī)的好壞與其進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間長(zhǎng)短和學(xué)習(xí)的認(rèn)真程度成正比關(guān)系。預(yù)賽前6名學(xué)生進(jìn)入?yún)⒓尤珖?guó)大學(xué)生金相大賽名單，進(jìn)行2—3個(gè)月練習(xí)，最終確定3名學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽，其余3名參加其他金相賽事。

這部分工作經(jīng)過2年的實(shí)踐，收到了良好的成效。2016年我校參加清華大學(xué)承辦的第五屆全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽，有2名學(xué)生參賽，獲得二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)；2017年10月參加了由南昌大學(xué)、南昌航空大學(xué)、江西科技師范大學(xué)聯(lián)合承辦的第六屆全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽，獲得三等獎(jiǎng)2項(xiàng)。連續(xù)緊張的3—4天的競(jìng)賽活動(dòng)，培養(yǎng)了參賽選手克服困難的拼搏精神，鍛煉了參賽選手的自主學(xué)習(xí)能力、應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力，提高了他們的心理素質(zhì)。在參賽過程中，通過參觀承辦單位的實(shí)驗(yàn)室以及和參會(huì)的多所兄弟院校教師的交流，為此后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革帶來了諸多啟發(fā)。金相樣品的制備過程就是將樣品通過反復(fù)地磨制、拋光、浸蝕等步驟后，放在光學(xué)顯微鏡下觀察樣品結(jié)構(gòu)，是一個(gè)把簡(jiǎn)單的事情做到極致、不斷精益求精的過程，它和目前所提倡的“工匠精神”具有共通之處。因此，我們確定了“材基”實(shí)驗(yàn)教學(xué)首先從金相實(shí)驗(yàn)開始。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革內(nèi)容

近年來受到經(jīng)濟(jì)投入、人力投入和實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地等因素的影響，專業(yè)課的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)展并不迅速，相比而言，由教師們的科研成果開發(fā)的大型綜合實(shí)驗(yàn)開設(shè)的比較多。由于學(xué)校辦學(xué)歷史和專業(yè)本身性質(zhì)等原因，很多學(xué)校所開設(shè)的材料類課程不全或知識(shí)點(diǎn)覆蓋不夠。在課時(shí)緊張的情況下，“材基”變成“材基（上）”和“材基（下）”，學(xué)時(shí)由75增加至90，目的就是增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。首先我們開設(shè)了金相基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括“金相顯微鏡的使用”、“鐵碳合金平衡組織觀察”、“材料硬度的測(cè)試”等實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，得到以下心得：

1.首先是學(xué)生對(duì)鐵碳合金立面涉及的一些理論知識(shí)有了更深一步的理解。從鐵碳合金中主要包含是鐵素體和滲碳體，鐵素體為體心立方晶格的知識(shí)點(diǎn)返回到“材料科學(xué)基礎(chǔ)”第一章“晶體”里面的內(nèi)容；Fe-Fe3C相圖上的固溶體都是間隙固溶體，屬于晶體“固溶體”的知識(shí)點(diǎn)；相圖中二元包晶、共晶、共析等概念等得到更好的鞏固。

2.實(shí)驗(yàn)過程中強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)化。例如：腐蝕試樣采用夾子或者棉簽，手不能觸到腐蝕劑；樣品腐蝕后用水清洗干凈，使用吹風(fēng)機(jī)吹干；使用顯微鏡前必須把手上的水擦干；顯微鏡低倍與高倍物鏡轉(zhuǎn)換時(shí)，先低倍再轉(zhuǎn)換高倍物鏡進(jìn)行觀察等。這些都是在比賽中容易扣分事項(xiàng)，與兄弟院校的教師交流時(shí)，他們說原來實(shí)驗(yàn)中也不太強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)在也都開始在平日的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嚴(yán)格要求學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，注重實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

3.“材基”的考核方式是期末閉卷考試成績(jī)加平時(shí)成績(jī)。其中學(xué)生出勤情況和平時(shí)作業(yè)記為平時(shí)成績(jī)，占總成績(jī)的30%；期末閉卷考試成績(jī)占總成績(jī)的70%。增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，學(xué)生出勤情況、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告記為平時(shí)成績(jī)，總成績(jī)的40%，期末閉卷考試成績(jī)占總成績(jī)的60%。這種方式將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)也考慮到總成績(jī)中，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與程度和態(tài)度起到監(jiān)督和督促作用。閉卷考試中內(nèi)容也進(jìn)行調(diào)整，原來相圖部分的分?jǐn)?shù)占整個(gè)卷面成績(jī)的20%左右，大部分學(xué)生的得分都是10分以下，而開設(shè)實(shí)驗(yàn)后，會(huì)將相圖部分內(nèi)容當(dāng)場(chǎng)考試，減少閉卷考試內(nèi)容，因?qū)嶒?yàn)學(xué)生對(duì)相圖部分內(nèi)容掌握比原來好。

三、結(jié)論

通過參與全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽，我們對(duì)“材基”課程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，取得了一定的成果，下一步的發(fā)展方向主要是在兩個(gè)方面：一是擴(kuò)大受益面，嘗試階段只是針對(duì)無機(jī)非金屬材料專業(yè)的學(xué)生，需要進(jìn)一步擴(kuò)大到整個(gè)材料學(xué)院的學(xué)生；二是繼續(xù)加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的力度，逐步增加其他實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在參賽過程中參觀兄弟院校的實(shí)驗(yàn)室、和兄弟院校的教師們深度討論，可以不斷拓展任課教師的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的深度和廣度，并將其中的有益經(jīng)驗(yàn)反饋于對(duì)自身教學(xué)工作之中，真正做以賽促教、以賽促改，不斷提高材料學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量。2017年9月，天津工業(yè)大學(xué)入選一流學(xué)科高校，將大賽與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革相結(jié)合，更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)人才培養(yǎng)的作用，探索出培養(yǎng)工勤業(yè)精的創(chuàng)新性應(yīng)用型高級(jí)專門人才的有效途徑，對(duì)促進(jìn)雙一流學(xué)科建設(shè)具有重要意義。

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