浅谈工程材料验证性实验教学改革与实践

　　一、工程材料验证性实验的现状
　　工程材料传统的验证性实验项目通常为金相试样的制备铁碳合金平衡显微组织分析碳钢的热处理及硬度测定碳钢的热处理组织观察等。实验内容比较单一，限于单一的基本操作或者验证某一定理、某一结论，不利于学生对知识的综合理解。验证性实验由于实验结果已知，不能激发学生的求知欲和探索欲，敷衍老师、拼凑实验结果的现象较多，并且全班同学所做的实验内容和实验结果基本相同，这就会导致学生相互抄袭实验报告，难以达到良好的学习效果。验证性实验通常以教师讲授和演示为主，学生只是被动地接受，学习兴趣不高，大多数学生只是在机械被动地完成任务，根本不动脑思考，实验教学效果不好。
　　二、工程材料验证性实验教学改革的措施
　　针对以上现象，我校采取了整合实验内容、调整实验方案、改进教学方法、改革考核方式等措施，调动学生学习的积极性和主动性，以期取得良好的教学效果。
　　(一)整合实验内容，便于学生对知识的综合理解
　　由于实验内容比较单一，加上各实验在安排上有一定的时间间隔，做完一个实验要隔一段时间再做下一个实验，学生往往在做这个实验时已经忘了上个实验是什么内容，这样不利于学生系统地考虑前后实验之间的联系，影响对知识的综合理解。针对这种情况，我校对实验内容进行了调整，即整合内容关联紧密的实验项目，以保证知识的连贯性和系统性。
　　我们将金相试样的制备和铁碳合金平衡显微组织分析实验项目进行整合：将金相试样的制备实验中制备好的试样直接用于铁碳合金平衡显微组织分析实验，不再给学生提供制备完好的试样，而是由他们自己动手制备金相试样。由于学生对自己的作品往往更关注，观察会更认真仔细，因此这样的整合有利于调动学生的主动性并带动学生深入思考。另外，经过制备观察比较的全过程，学生既学会了制样、使用显微镜、观察金相组织这些基本实验技能，又掌握了组织显示的原理及成分对组织的影响等知识。
　　另外，我们将碳钢的热处理及硬度测定和碳钢的热处理组织观察两个项目的内容进行整合，改名为碳钢的热处理及组织、硬度检测实验，即在热处理、硬度测定的基础上增加了组织检测的内容。经过整合，工艺组织性能这条主线完整地贯穿于实验之中，便于学生对实验结果的分析和理解，使学生充分认识热处理工艺、组织、性能之间的联系。
　　(二)调整实验方案，激发学生的积极性和主动性
　　通常每次参加实验的学生数为15人左右，原实验方案是所有人的实验任务或者实验结果均相同，导致等、靠、抄袭等现象比较严重，实验效果不好。针对这种情况，我校对实验方案进行了调整：将15人分成2个小组，以小组为单位，实验采用先分后总的方案进行，即先分解任务、分头操作，再汇总比较、综合分析。首先进行任务分解，通过任务分解，学生承担的实验任务或者实验结果不同，这就促使其不得不自己动手操作，解决了等、靠、抄袭等问题;然后进行集中汇总，教师带领同学进行实验结果的汇总比较、综合分析，既可以横向对比，也可以纵向对比。横向对比两组的实验结果和评价实验效果，能够激发学生的竞争意识，调动学生学习的积极性和主动性;纵向对比组内的实验结果和比较、分析实验数据，可以得出规律、结论，或验证理论，达到实验目的。
　　在铁碳合金平衡显微组织分析实验项目中，用于观察的合金为平衡态的20钢、45钢、T8钢、T12钢、共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁，共7种成分。我们首先将学生分成两个小组，再在每个小组内进行任务分解，将7种成分的材料分发给学生用于制备试样，保证小组内每个学生的试样成分不同，相互之间组织不同。这样做，一来可以用实验结果的不确定性激发学生的好奇心，调动学生动手制备试样的积极性和主动性，提高学习兴趣;二来由于实验结果不同，学生之间自然会相互比较，继而去探究、分析原因，积极地思考，提高实验效果。制备完成后，师生共同汇总比较实验结果。通过横向比较并评价两组制备的试样组织显示的效果，教师指导学生分析原因，提出改进措施;通过纵向比较小组内不同成分的合金组织的不同，学生得出成分对组织的影响规律，进一步理解含碳量对铁碳合金平衡显微组织的影响。
　　(三)改进教学方法，提高教学效果
　　传统的验证性实验教学方法以教师讲授和演示为主，学生只是按老师或指导书上的要求机械地完成实验。实验过程中遇到问题，学生根本不去思考，而习惯于找老师手把手地教，或者请老师察等。实验内容比较单一，限于单一的基本操作或者验证某一定理、某一结论，不利于学生对知识的综合理解。验证性实验由于实验结果已知，不能激发学生的求知欲和探索欲，敷衍老师、拼凑实验结果的现象较多，并且全班同学所做的实验内容和实验结果基本相同，这就会导致学生相互抄袭实验报告，难以达到良好的学习效果。验证性实验通常以教师讲授和演示为主，学生只是被动地接受，学习兴趣不高，大多数学生只是在机械被动地完成任务，根本不动脑思考，实验教学效果不好。