驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工程材料論文

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一、工程材料驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施

針對(duì)以上現(xiàn)象，我校采取了整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案、改進(jìn)教學(xué)方法、改革考核方式等措施，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，以期取得良好的教學(xué)效果。

（一）整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合理解

由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一，加上各實(shí)驗(yàn)在安排上有一定的時(shí)間間隔，做完一個(gè)實(shí)驗(yàn)要隔一段時(shí)間再做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)已經(jīng)忘了上個(gè)實(shí)驗(yàn)是什么內(nèi)容，這樣不利于學(xué)生系統(tǒng)地考慮前后實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系，影響對(duì)知識(shí)的綜合理解。針對(duì)這種情況，我校對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，即整合內(nèi)容關(guān)聯(lián)緊密的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以保證知識(shí)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”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行整合：將“金相試樣的制備”實(shí)驗(yàn)中制備好的試樣直接用于“鐵碳合金平衡顯微組織分析”實(shí)驗(yàn)，不再給學(xué)生提供制備完好的試樣，而是由他們自己動(dòng)手制備金相試樣。由于學(xué)生對(duì)自己的作品往往更關(guān)注，觀察會(huì)更認(rèn)真仔細(xì)，因此這樣的整合有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性并帶動(dòng)學(xué)生深入思考。另外，經(jīng)過(guò)制備—觀察—比較的全過(guò)程，學(xué)生既學(xué)會(huì)了制樣、使用顯微鏡、觀察金相組織這些基本實(shí)驗(yàn)技能，又掌握了組織顯示的原理及成分對(duì)組織的影響等知識(shí)。另外，我們將“碳鋼的熱處理及硬度測(cè)定”和“碳鋼的熱處理組織觀察”兩個(gè)項(xiàng)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(cè)實(shí)驗(yàn)”，即在熱處理、硬度測(cè)定的基礎(chǔ)上增加了組織檢測(cè)的內(nèi)容。經(jīng)過(guò)整合，工藝—組織—性能這條主線(xiàn)完整地貫穿于實(shí)驗(yàn)之中，便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和理解，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)熱處理工藝、組織、性能之間的聯(lián)系。

（二）調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性

通常每次參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生數(shù)為15人左右，原實(shí)驗(yàn)方案是所有人的實(shí)驗(yàn)任務(wù)或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果均相同，導(dǎo)致“等、靠、抄襲”等現(xiàn)象比較嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)效果不好。針對(duì)這種情況，我校對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了調(diào)整：將15人分成2個(gè)小組，以小組為單位，實(shí)驗(yàn)采用先分后總的方案進(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(guò)任務(wù)分解，學(xué)生承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，這就促使其不得不自己動(dòng)手操作，解決了“等、靠、抄襲”等問(wèn)題；然后進(jìn)行集中匯總，教師帶領(lǐng)同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的匯總比較、綜合分析，既可以橫向?qū)Ρ?，也可以縱向?qū)Ρ取M向?qū)Ρ葍山M的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)效果，能夠激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性；縱向?qū)Ρ冉M內(nèi)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和比較、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出規(guī)律、結(jié)論，或驗(yàn)證理論，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。在“鐵碳合金平衡顯微組織分析”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，用于觀察的合金為平衡態(tài)的20鋼、45鋼、T8鋼、T12鋼、共晶白口鐵、亞共晶白口鐵、過(guò)共晶白口鐵，共7種成分。我們首先將學(xué)生分成兩個(gè)小組，再在每個(gè)小組內(nèi)進(jìn)行任務(wù)分解，將7種成分的材料分發(fā)給學(xué)生用于制備試樣，保證小組內(nèi)每個(gè)學(xué)生的試樣成分不同，相互之間組織不同。這樣做，一來(lái)可以用實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定性激發(fā)學(xué)生的好奇心，調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手制備試樣的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)興趣；二來(lái)由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，學(xué)生之間自然會(huì)相互比較，繼而去探究、分析原因，積極地思考，提高實(shí)驗(yàn)效果。制備完成后，師生共同匯總比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)橫向比較并評(píng)價(jià)兩組制備的試樣組織顯示的效果，教師指導(dǎo)學(xué)生分析原因，提出改進(jìn)措施；通過(guò)縱向比較小組內(nèi)不同成分的合金組織的不同，學(xué)生得出成分對(duì)組織的影響規(guī)律，進(jìn)一步理解含碳量對(duì)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(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法以教師講授和演示為主，學(xué)生只是按老師或指導(dǎo)書(shū)上的要求機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題，學(xué)生根本不去思考，而習(xí)慣于找老師手把手地教，或者請(qǐng)老師直接解決，學(xué)生被動(dòng)地接受，動(dòng)手能力及科學(xué)思維得不到有效的訓(xùn)練。針對(duì)這種現(xiàn)象，我校在教學(xué)方法上進(jìn)行了積極的探索，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法，來(lái)引發(fā)學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。教師在講授過(guò)程中，不斷設(shè)置問(wèn)題，通過(guò)提問(wèn)引發(fā)學(xué)生思考，加深其對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解。當(dāng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)，老師先組織學(xué)生討論，帶動(dòng)學(xué)生思考，再啟發(fā)其找到出現(xiàn)問(wèn)題的原因及解決問(wèn)題的辦法。這個(gè)過(guò)程教會(huì)了學(xué)生用科學(xué)的思維方式分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而收到了良好的實(shí)驗(yàn)效果。在講授熱處理實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以一邊講解一邊提問(wèn)：為什么要對(duì)材料進(jìn)行熱處理、熱處理為什么能夠改變材料的性能、熱處理工藝是如何制訂的、為什么過(guò)共析鋼一般不采用完全奧氏體化等，通過(guò)提問(wèn)啟迪學(xué)生思考，加深其對(duì)熱處理的原理的理解。學(xué)生在做熱處理的過(guò)程中，遇到淬火硬度不足的問(wèn)題時(shí)，首先運(yùn)用所學(xué)知識(shí)展開(kāi)討論，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原因，再在老師的指導(dǎo)下動(dòng)手進(jìn)行組織檢測(cè)，結(jié)合組織顯示的結(jié)果找出淬火硬度不足的真正原因，采取有效的措施，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)思維得到了充分的鍛煉，實(shí)驗(yàn)收到了良好的效果。由于實(shí)驗(yàn)方案的調(diào)整，每個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)不同，這大大增加了教師指導(dǎo)的工作量。學(xué)生多，教師指導(dǎo)不過(guò)來(lái)，就不能及時(shí)解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。例如“碳鋼的熱處理及組織、硬度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目包括熱處理、硬度測(cè)定、組織檢測(cè)三部分內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)任務(wù)重，而且熱處理工藝多，每次實(shí)驗(yàn)有15～18個(gè)工藝。每個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)一個(gè)工藝的操作，相互間實(shí)驗(yàn)進(jìn)度不同，各個(gè)環(huán)節(jié)都需要適時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，老師根本指導(dǎo)不過(guò)來(lái)。針對(duì)這種情況，我校采用導(dǎo)生制，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讓學(xué)生幫助老師指導(dǎo)。我們選拔兩名成績(jī)優(yōu)秀、樂(lè)于奉獻(xiàn)的學(xué)生做組長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)前讓組長(zhǎng)幫助教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，提前熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作及使用注意事項(xiàng)；開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)時(shí)，組長(zhǎng)幫助教師分配實(shí)驗(yàn)任務(wù)、指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題等。如果遇到組長(zhǎng)解決不了的問(wèn)題，教師再集中指導(dǎo)，這樣在一定程度上降低了教師的工作量，能及時(shí)地解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生正確操作、觀察、分析，得出正確的結(jié)論，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

（四）改革考核方式，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)提高

傳統(tǒng)的考核方式是以實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性為主要考核依據(jù)的，而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果或結(jié)論已知，這就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生拼湊實(shí)驗(yàn)結(jié)果、修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象較多。針對(duì)這種情況，我校對(duì)考核的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，即側(cè)重于考核對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和總結(jié)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題的探討與反思。即使實(shí)驗(yàn)結(jié)果有偏差，但是如果原因分析清楚，措施采取得當(dāng)，也不失為一份好的報(bào)告?？己藗?cè)重點(diǎn)的調(diào)整，提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性。

二、結(jié)語(yǔ)

工程材料驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整合，保證了知識(shí)的連續(xù)性和系統(tǒng)性，使學(xué)生能更好地理解成分、工藝、組織、性能之間的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)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(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1．實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生積極進(jìn)行預(yù)習(xí)，積極思考和回答教師講授過(guò)程中提出的問(wèn)題，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。

2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生積極主動(dòng)進(jìn)行操作，遇到問(wèn)題積極找組長(zhǎng)和老師討論解決，動(dòng)手能力和科學(xué)思維得到了很大程度的鍛煉。

3．實(shí)驗(yàn)報(bào)告不再千篇一律。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真地整理和總結(jié)，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)的分析和反思，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到了鍛煉和提高。實(shí)踐證明，工程材料驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，收到了良好的教學(xué)效果，為后續(xù)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提高奠定了基礎(chǔ)。

作者：劉淑晶 蔡曉君 張建軍 郭煒 單位：北京石油化工學(xué)院