基于金相大赛的材料专业实验教学改革

基于金相大赛的材料专业实验教学改革

伽亮亮，刘海，颜永斌，钟菲

（湖北工程学院 化学与材料科学学院,湖北 孝感 432000）

摘要 金相技术是材料科学与工程专业学生掌握的必备技能之一。以学生参加全国金相技能大赛为契机，在组织学生训练、选拔参赛等实践过程中，阐明金相技术在实验教学中的重要性。并结合实践教学经验，对材料科学与工程专业的金相技术实验课程的现状和后续的发展进行了探讨。

关键词 金相技能大赛；材料科学；实验教学

基金项目：湖北工程学院校级教研项目（项目编号：202238）

0.前言

金相实验技术以及金相试样的制备是材料科学与工程专业学生必须掌握的一门实验技能，学好金相实验这门课程，对学生毕业以后在工程中解决实际问题或继续深造都奠定了坚实的专业基础。

全国大学生金相技能大赛最初是由清华大学、北京科技大学、昆明理工大学、中南大学等高校联合发起的一项大学生赛事。第一届全国大学生金相技能大赛于2012年11月在北京科技大学举办，此后每年举办一届。2015年8月，教育部高等学校材料类专业教学指导委员会正式发文，决定作为大赛的主办单位对大赛的组织工作进行具体的指导。自此，全国大学生金相技能大赛成为一项得到教育部有关部门认可的全国性大学生赛事[1]。我校多次组队参加比赛，通过组织学生训练和预赛选拔，提高了学生动手实践能力，也对材料科学基础专业的实验课教学有一定的促进作用。

1金相实验课程现状

金相检验在材料学研究中具有重要地位，金相学的研究对象已经从金属材料拓展到无机非金属、高分子材料及复合材料等领域[2]。我校已把金相样品制备列为材料科学与工程专业必修的基础实验，金相技能也成为材料专业一项重要的实验技能[3]。金相实验课程的显著特点是实践性强，不仅在于验证理论课上讲授的内容，更多的是通过实际操作，培养学生的动手能力、金相制样技能、各种材料的分析能力、严谨的科学态度和团队精神[4]。因此，对材料专业的学生金相实验技能进行基本的训练培养具备扎实的金相技能是材料实验室重要的教学内容。目前传统的教学方法一般是课堂前30分钟讲授理论知识，随后教师指导学生在实验室练习操作方法。目前的教学大纲设计为4个学时。但对于金相技能来说，熟练度一直是要求学生掌握的重点，短暂的4个学时显然时间有限，又无法利用课外实践探索学习，导致学习深度不够，大部分学生在实验过程中对实验过程、实验技巧不重视，知其然而不知其所以然，对于磨制样品的技能也只能有一个初步的了解，无法系统掌握。大部分学生在后续的专业课程以及毕业论文中用到时，已经忘记操作要点和步骤。另外本实验课为验证性实验，样品和材料固定，缺乏开放性和创新性。目前实验教学采用的材料多以碳钢、铸铁为主。主要包括纯铁、球墨铸铁、20钢、45钢、T8钢等，没有涉及到铝、镁、铜、钛等有色金属。但是随着现代社会材料学科的发展，有色金属的利用越来越广泛，因此将越来越多的材料加入到实验课教学中也势在必行。

2以赛促学，提高实验教学水平

结合金相大赛和目前实验课程存在的问题，金相实验课程的优化和改进势在必行。通过组织学生参加全国金相大赛，一方面促进了学生试样制备水平的提高，另一方面促使教师发现实验教学中存在的不足，同时可以调动学生对于金相实验课程的兴趣和积极性，必定会显著提高对本专业实验教学效果。

2.1优化、改善实验课内容

目前金相实验课程课时有限，学生在有限的时间内无法牢固掌握试样制备的方法和技巧。另外样品数量有限，无法对材料金相学有系统的认识和了解。可通过开放实验室的方法，利用固定时间开放材料科学基础实验室，使有兴趣的同学可以提前进入实验室，培养自己的动手能力。传统的实验教学由于条件的局限性无法全面的演示实验过程，当学生遇到金相组织或实验操作问题时，只能由教师通过显微镜观看组织后，再逐个讲解给每位同学，严重影响课堂效率。因此可以通过引入多媒体教学的方式，将试样的图像分析通过投影方式或金相显微镜直观的展现出来，有针对性的进行讲解，增加师生互动，提高课堂教学质量。相关教师可以建立起金相图库，对平时科研及其他实验中制作的金相样品图片收集起来，学生通过对比可以更清晰的认识不同材料金相组织，丰富教学内容。

2.2以赛促学

全国金相技能大赛分为预赛和决赛二个阶段。其中，预赛由各参赛高校在本校范围内自行组织；决赛在大赛承办单位进行[5]。根据大赛的要求和竞赛规则，结合实验室的自身条件，材料学院相关教师认真制定了合理的预赛规则，由学生自愿报名参加。根据预赛学生的成绩，择优参加全国大赛。从校内预赛的比赛情况来看，学生参加的积极性非常高。通过金相大赛的预赛过程，初步掌握本校学生对理论知识的掌握程度和制备样品的能力，提高后续实验课教学的针对性，改善实验教学方法。同时，在金相大赛中也可以暴露出目前实验室相关仪器和设备的欠缺情况，加强实验室建设，满足教学需求。后续可将金相大赛列入指定赛事，每年组织学生参加，在训练和选拔的过程中，学生可以充分展示自身的能力水平，培养学生自身的操作水平和实践能力，为在大赛中获得好成绩，学生会积极查阅资料，刻苦训练，充分调动了学习的主动性，为后续实验课程打下坚实的基础。

2.3激励机制

在每一学年实验课结束后，组织评优活动，利用偏光显微镜对优秀作品进行拍照，评选出优秀金相摄影照片，选出的优秀作品展放在化学与材料科学学院大厅，激发学生对材料学科的学习热情，对即将上实验课的学生也有一定激励作用，形成良好的激励机制。

3结语

通过金相大赛预赛的初步探索，对于后续实验课程的改善有了进一步的思路。也使学生将理论与实践相结合，激发了学生实验兴趣，推动实验教学的发展，从而培育出有能力、能创新、综合素质高的工科人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1]教育部高等学校材料类专业教学指导委员.全国大学生金相技能大赛[EB/OL].http://www.mse-cn.com/.

[2]徐善国.机械工程材料[M].大连:大连理工大学出版社,2003.06

[3]秦亮,张艳,周瑞.金相实验教学方法改革探索［J］.科技教育,2018（14）:160-161.

[4]葛利玲，赵 康，白力静，等．“材料科学基础”实验课教学改革与实践［J］．高校实验室工作研究，2009(4):10－12．

[5]徐京,陈卓,谢群,姚德伟,杨弋涛.改进金相实验教学方法的探索与实践[J].教育教学论坛,2016(16):36-37.