基于金属材料专业的高效、系统课程实验建设
许磊，历长云，米国发，王有超
(河南理工大学 材料学院,河南 焦作)
摘 要： 课内实验教学对于具有交叉学科的金属材料专业非常重要，课程实验安排的合理与否直接影响到该专业的整个实践教学体系。本文深入研究了金属材料专业实践教学体系中课程的课内实验的建设问题，根据应用型金属材料专业培养方案、培养目标及相关课程内容，分析金属材料专业课程实验体系存在的问题，同时提出改进建议。
关键词： 金属材料；课程实验；体系建设
金属材料专业是材料科学重要的组成部分之一，其良好发展对培育优秀的工程技术人才尤为重要。培养专业的人才就要注重改革措施的多样化实施应用。专业课程教学中加强实践教学，是课程改革的重要方向，将理论和实践紧密地结合起来，才能真正地有助于人才的综合素质提升。这种形势下，必须从社会发展现状出发，结合金属材料专业的培养目标和培养要求，重新思考金属材料工程专业人才的培养模式。理论上深化金属材料专业课程的教学改革研究，有助于实际教学发展。
一 金属材料专业的课程性质
金属材料专业培养目标是培养具备金属材料科学与工程等方面的知识，能在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及金属基复合材料制备、金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才[1,2]。该专业是冶金工程、金属材料成型与控制、材料化学等专业的交叉学科，具有较强的实践性。其核心课程主要包括材料科学基础、金属热处理、金属腐蚀防护、材料力学性能、材料物理性能等课程，课程学习包括课堂授课及课程实验。
实验教学可以实现理论与实际的有机结合，通过实验教学，能够有效地培养学生的实践操作能力，达到利用理论解决实际问题的目的，金属材料工程专业实验课程是培养学生通过实验综合运用相关专业知识，分析研究金属材料科学与工程问题。如何优化整合金属材料专业实验课程是当前地方高校向应用型大学转变的形势下所需要探索的课。本文优化金属材料工程实验课程体系，以综合性、探索性实验为切入点，探索培养学生专业素质、实践创新能源的实验教学模式。
本文在概率成像方法作了模型数据试验验证，需进一步作实际重力资料应用验证。在路利春[34]等《成像技术在矿区重力勘探中的应用研究》一文中效果得以体现，应用良好。
课程实验作为实践教学环节的重要组成部分，以学生参与为主、教师指导为辅的教学方式，有益于引导和启发学生思考，促使学生解决实际问题，将所学的专业知识融会贯通，合理的课程实验可以实现将同一专业不同领域的知识以及不同专业的知识相结合，有利于培养学生各方面的素质并为成为优秀人才做准备。对应金属材料这种多学科交叉专业而言，课程实验尤为重要。
2.在以上课程实验设置的基础上，进一步横向设置单次课程实验内容，优化提高单次实验的培养效果。如纵向开设热处理实验课程的退火、正火、淬火，配合组织、硬度等实验，可以分析“工艺—组织—性能”间对应关系，但缺少成分的参数。所以可以在每次热处理实验时，可以改变原来“班级—小组”的分组模式上，按照“班级—大组—小组”的模式分组，将一个班级的学生分为几个大组，每个大组又分为几个小组。每个大组设置相同的实验内容，但大组内每个小组针对不同成分的试样开展相同工艺的热处理，这样就可以在大组内通过实验结果的横向比较，从而增加成分的影响。这种模式下实验课时及实验成本并不增加，单次实验的总内容量大大增加，因此可以大大提高单次课程实验的效率。
二 金属材料专业中课内实验教学存在的问题
[1]马少波、章力辉等：《中国京剧史》，中国戏剧出版社，北京市艺术研究所，上海艺术研究所组织编，1990年.
以河南理工大学材料科学与工程专业中金属材料方向为例，对目前该方向培养方案中的课内实验设置及考核进行分析，发现还存在以下主要问题。
2.其次，课程实验安排过程中缺乏有效的沟通机制，以便于任课教师根据金属材料专业培养方案、培养目标，从专业培养的全局出发进行统一安排。目前，金属材料专业的学生在校期间的课程很多，主要包括基础课、专业基础课及专业课等。通常，基础课由基础部、土木学院及机械学院的教师授课，专业基础课及专业课由材料科学与工程学院中不同系室的教师讲授。但是，这些课程实验主要由任课教师自主安排，包括实验学时及内容的安排。跨学院、系室的现状，导致这些任课教师之间无法深入交流、统一安排课程实验，因此导致课程实验安排信息不对等。此外，其他课程实验也存在类似情况，导致在不同的课程中出现实验原理类似、实验内容相近的课程实验设置，造成了人力、物力、时间的大量浪费。
1.首先，课程内实验课时普遍偏少。一般按照每16学时安排1次实验课，即2学时的实验课。而金属材料专业的理论通常都是实践理论，所以在如此短的时间内，学生很难通过实验教学深入地理解课堂理论教学中相关原理及内容。
4.最后，单次课程实验的考核及课程实验的内容尚需改进。目前，课程实验的考核主要根据学生提交的实验报告进行评价，针对学生自己的实验结果、实验过程等进行考核，缺少学生之间实验结果的横向比较；另外，在课程实验教学中，往往实验结果是多样性的，有些实验属于具有创新性的扩展实验，所以成绩评定的时候实行“一刀切”的方式，仅仅根据学生提交的实验报告进行成绩评定是不合理、不客观的。因此，目前这种课程实验及其考核方式一定程度上也能够提高学生对课程实验的学习效果、学习积极性、操作规范程度等，但需要进一步优化。根据现行的考核方法，在课程实验内容制定时，往往要求不同组的同学利用同种材质的试样开展同样的实验，所以不同组的实验结果缺乏比较分析的价值，未能在有限课时内充分发挥出每次课程实验的教学作用。
3.再次，专业课程实验的开设缺乏连续性和延展性。如金属材料专业中一项重要的学习是要明晰“成分—工艺—组织—性能”之间的对应关系，但目前学校金属材料专业课程实验的设置主要依据理论课程的学习需要及现有的实验条件。这导致不同课程实验之间都是相对独立的，所以课程实验所对应的知识点较零散、连贯性差。因此，现有的课程实验虽然可以为学生的理论学习提供一定的帮助，但学生无法从全局深入理解金属材料专业，未能有效发挥出课程实验的最大作用。
三 金属材料专业课程实验建设意见
针对以上存在的问题，拟从以下四方面进行改进，从而在教学过程中进一步发挥课程实验的作用，加强课程实验对理论课程学习的促进作用，从而提高学生的学习积极性及培养质量。
1.根据专业培养方案对课程实验进行统筹规划，从学科建设的角度纵向规划相关课程实验，避免不同课程之间设置简单重复的实验，并实现相关理论课程开设的实验课程具有连续性、系统性。如为了帮助同学更好地了解和理解金属材料中存在的“成分—工艺—组织—性能”间相互关系，可以将《材料科学基础课》《金相试样制备与显示技术》《金属热处理》《材料力学性能》《材料物理性能》及《材料分析测试技术》等课程中的部分课程实验进行统筹规划、系统安排，开设、选定不同C含量的钢，进行平衡态Fe-C相图部分区域的测定，再根据相图制定工艺进行不同热处理（如退火、正火、淬火）后，进行金相组织制备与观察，以及硬度、强度、热膨胀系数等性能测试，并开展SEM微细组织观察与分析及XRD物相分析等试验。这样将通过实验课程，帮助同学们更容易理解金属材料中“成分—工艺—组织—性能”间的相互关系。
李壮举 男，1975年生于河南南阳.工学博士.研究方向为多变量系统解耦控制、复杂系统的控制研究、机器人技术研究.
3.进一步优化课程实验的考核内容及标准。在优化课程实验内容后，要根据相应的课程实验内容进一步优化考核内容及标准。不仅要针对学生的实验安全意识、操作规范、动手能力、实验结果等进行考核，而且要增加学生们相互讨论、进一步理论学习的动力，所以在考核时应增加上述大组内各小组结果的比较讨论，并利用相关理论知识对结果进行分析；此外，应在部分课程实验考核时增加答辩环节，以进一步培养学生的知识基础、创新意识及学习的主动性，并且通过答辩可以为学生提供与教师就实验结果分析进行面对面交流，及时了解自己对实验结果分析及理论知识理解的问题所在。
4.管理体制的保障。为了实现上述想法，需要教学管理部门协调组织，由金属专业方向教研室牵头，把金属材料专业培养过程中所涉及的基础课、专业基础课及专业课相关任课教师集中起来，共同讨论、制定相关课程实验在整个培养环节所承担的任务、实验的内容、学时的安排、考核方法等。并且，鼓励任课教师积极参与课程实验的实践教学，有针对性地开展和优化相关课程实验，避免“走过场、随大流、不思索、不动脑”的现象发生，以提高实践教学效果及人才培养质量。
四 结论
对于这种多学科交叉的金属材料专业而言，课程实验的实践教学环节对培养理论基础扎实、实践动手能强并且具有较高创新意识的人才尤为重要。从专业培养全局出发，制定合理的课程实验体系，开设连续性、系统性的课程实验，采用合理的评价模式，积极调动任课教师和学生的积极性，对提高实验教学效果具有重要的作用，有助于培养具有创新能力的应用型人才。
GIS技术和数字化测绘技术在工程测量中的应用分析……………………………………………………… 金红刚（4-253）
参考文献
[1] 王红侠,李新星,刘照文.金属材料专业实验教学内容的改革[J].实验室科学,2014,17(05):111-112+117.
[2] 聂宝华,陈东初,樊婷,等.金属材料工程专业实验课程教学改革与探索[J].广州化工,2018,46(14):113-114.
本文引用格式： 许磊,等.基于金属材料专业的高效、系统课程实验建设[J]. 教育现代化,2019,6(74):94-95.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.74.041
基金项目： 河南理工大学教育教学改革研究与实践项目“新形势下产学研合作体系对学生创新能力提升的研究”（2017JG054）。
作者简介： 许磊，男，汉族，江苏连云港人，博士，高级工程师，金属材料及金属基复合材料。
标签：金属材料论文; 课程实验论文; 体系建设论文; 河南理工大学材料学院论文;