陆艳红 刘剑 刘杰慧 郭海华 郭丹

摘 要 《热处理综合实验》是金属材料本科专业必修的一门专业实验课，它是对《金属热处理原理与工艺》这门先修理论课程的应用。本校通过对该课程教学方式的改进，充分激发了学生学习的能动性，有效地加深了对理论知识的理解，增强学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力。本文介绍相关教学方法在《热处理综合实验》中地应用。

关键词 综合实验;教学;改革

Teaching Exploration of Comprehensive Experiment of Heat Treatment

Lu Yanhong1， Liu Jian2， Liu Jiehui1， Guo Haihua1， Guo dan1

1.School of Materials and Environmental Engineering， Chengdu Technological University， Chengdu 611730， China;

2.School of Automobile and Transportation， Chengdu Technological University， Chengdu 611730， China

Abstract Comprehensive Experiment of Heat Treatment is a compulsory professional experimental course for the undergraduate major of metal materials. It is an application of the prerequisite theoretical course Principles and Technology of Metal Heat Treatment. Through the improvement of the teaching methods of this course， it has fully stimulated students initiative in learning， effectively deepened the understanding of theoretical knowledge， and strengthened students ability to integrate theory with practice， analyze problems， and solve problems. This article introduces the application of related teaching methods in the Comprehensive Experiment of Heat Treatment.

Keywords Comprehensive experiment; Teaching; Reform

引言

《热处理综合实验》是金属材料本科专业必修的一门专业实验课，其先修理论课程是《金属热处理原理与工艺》。理论课程概念较多，热处理原理部分较为抽象难懂，同时和实践联系非常密切。实验课程的开设既为了加深学生对抽象理论知识的理解，更是为了提升学生理论结合实际并灵活应用理论知识的能力。由于该门课程较强的理论性，若学生观念不能由“要我学”转变为“我要学”，则实验课程就达不到辅助理论课程学习的作用，学生学习的积极性也无法得到提高，学生依旧是被动式学习，教学效果将会非常差。因此我们《热处理综合实验》课程组探索了一种以学生为中心的教学方法[1]，该方法极大地提高了学生学习的能动性和学习效果。

1实验项目化

基于本校现有实验条件，《热处理综合实验》由5个小的实验模块组成，分别是金属材料力学性能测定、奥氏体晶粒与加热温度和加热时间关系、碳钢平衡组织制备与观察、碳钢非平衡组织制备与观察、合金钢热处理。该实验涉及箱式电阻炉、抛磨机、洛氏硬度计、布氏硬度计等做热处理样品以及评价其组织和力学性能的基础实验设备，而学生需要顺利地完成该实验的碳钢、合金钢的热处理组织制备以及简单力学性能测定就必须熟练掌握这些设备的操作。故看似独立的5个实验模块可以整合成两个大的热处理项目，分别是碳钢的热处理和合金钢的热处理。这样可以让学生以完成项目的方式来完成实验课程，很好地将相应的理论知识有逻辑性地串联起来，加强了各实验模块之间的联系，同时更好地贴近了实际机械零件的制作工艺流程。

该实验项目化[2]，首先需要让学生自由组合成立不同的项目小组。各项目小组成员分工明确，角色不同职责也不同，分别有组长、秘书、方案制定人、操作员、汇报员、评委等。老师将项目成员角色以及职责等基本要求以文件的形式发给学生，之后学生通过自荐或者推荐的方式成立项目小组，部分角色需要全员参与部分角色需要轮流替换以保证每位学生都参与到实验中。实验材料为牌号相同的碳钢和合金钢，针对碳钢，有20钢、45钢、T8钢、T12钢四种材料。各个小组根据所学《热处理原理与工艺》等基本课程，通过查阅相关手册、文献等制定各自热处理方案，分别研究退火、正火、淬火以及淬火+低温回火、淬火+中温回火、淬火+高温温回火后的金相组织和硬度变化。由于各个项目小组都是平行的实验，所以可以在实验方案制定完成后进行项目小组实验方案汇报、汇报全体参与。在汇报中各个小组可以通过听取汇报并且对项目成员提问的方式进行组间交流，课堂由老师全程主导讲授的授课方式转为学生主导，老师和学生共同点评的方式进行。

项目小组方案汇报不仅在方案制定初期进行，在方案实施完成后还需要进行一次总结性汇报。该过程在方案制定初期不仅锻炼了学生自主查阅文献、手册、书籍等获取信息的能力，同时在组内交流、组间交流过程中能够发现自身方案的问题点并及时进行改进，使得一些明显的错误扼杀在源头，也锻炼了学生组间团结协作、展示自我的能力。在學生项目小组组间汇报过程中，学生需要给对方项目组提出相应的实验方案制定问题，该问题可以是实验原理问题，也可以是实验操作可行性问题，该问题由汇报项目小组成员进行回答，其他项目组对该过程进行组间互评。这种方式建立起来的竞争关系，使得课堂气氛更加活跃，也促进学生在项目方案制定过程中多方位地获取知识、更充分地准备方案。

在项目实施过程中非常重要的环节就是方案执行阶段，该阶段老师负责引导学生思考执行中遇到的问题以及及时纠正实验操作过程中的不规范操作和解决设备异常。其中学生淬火过程中比较常见的问题是：淬火速度过于缓慢，初期是缓慢地从电阻炉中夹取样品，然后缓慢地移动到水槽中水淬。老师发现这一问题后通过引导学生联系C曲线，思考冷却速度和组织的关系，确定这样是否能够得到想要的马氏体组织，并且进行示范操作。之后同学们都是非常稳健地夹取样品，迅速地入池淬火。通过实验的操作将枯燥地理论知识应用到实践中，也提升了学生学习的兴趣，学有所用增加了学习的成就感。

项目总结汇报对于每个小组和每个参与到其中的同学来说都非常有意义。他们通过听取别的项目小组的实验总结汇报，对其中和自己结果不一致的地方非常感兴趣，并提出了很多建设性意见和建议。由于各个小组实验方案都不同，所以该过程可以让学生取长补短，发现问题，并开启创造性思维同时学会自主学习、主动学习。

2评价方式多元化

综合实验的学习体现在实验的每一个环节[3]，学生学习效果若是根据实验报告提交情况来评定，那就忽略了实验过程这一非常重要的环节。所以本次试验考核改变以往以实验报告定最终成绩的方式，将成绩考核分散到实验的各个环节，引导学生将学习重心放到参与实验的每一个过程中。

该次实验包括5个实验模块，其中涉及仪器设备的操作过程。以往的教学方式是老师对仪器设备进行操作讲解，然后学生在讲解完之后进行提问、操作。这种方法没法充分调动学生学习的积极性，也没法较好地掌握学生的学习效果，为此我们在该过程增加了一个考核仪器设备操作的环节。学生以项目小组为单位，在老师讲解完毕之后，分组进行练习，然后对每一位同学随机抽取设备考核，部分同学可能会被抽到完成所有设备的操作。设备操作考核既包括仪器的正确使用，也包括安全意识的考核、仪器维护、实验卫生等。由于采取随机抽取同学考核的方法，考核内容未知，考核针对每位同学，间接地提高了学生自主学习的自主性。同时该法避免了学生机械式地记忆操作流程，提供了学生主动学习动手操作的机会，调动了每个同学的积极性。

针对每个学生参与度的评价采取项目小组成员内部互评的方式。由于本次实验已经将实验模块分到各个项目小组协作完成的，学生人数很多，这样能更好地、更真实地反应组内成员在完成项目过程当中的贡献程度。

针对每个项目组之间的评价采取项目组之间互评的方式。在项目方案执行以及项目总结过程当中，每个小组都给其他小组进行评分，这样通过组间评分，可以较客观地反映实验完成情况。教师根据实验报告的完成情况进行评分。

所以学生综合实验的成绩包括设备操作分、项目组内评分、项目组间评分、实验报告得分，更加客观地反映了学生学习效果，也激励了他们团结协作、共同进步，同时将精力放在实验的过程当中。

3成效

通过《热处理综合实验》教学方法的改革，使学生课堂的参与度大大提升，课堂氛围明显活跃，学生对项目小组的点评和提问体现了更加扎实的专业基础知识掌握程度。通过参加该次《热处理综合实验》使学生理论知识理解程度和动手能力大大提升，学生在“全国大学生热处理竞赛”中取得多个奖项。

4结束语

实验项目化以及评价方式多元化很好地实现了以学生为中心的教学，改变了学生被动式学习的状态，提高了学生发现问题、分析问题、独立解决问题的能力。充分地调动了学生学生的能动性，提高了查阅文献、手册、书籍以及将理论知识应用到实践的能力。

参考文献

[1] 李志义.解析工程教育专业认证的学生中心理念[J].中国高等教育，2014（21）：19-22.

[2] 王晓丽，胡庆贤，金云学，等. 项目教學法在材料类专业综合实验中的应用[J]. 西部素质教育，2016（16）：55.

[3] 张修庆.金属学及热处理原理课程实验改进措施[J].中国现代教育装备，2020（7）：57-59.