一、工程材料驗證性實驗教學改革的措施

針對以上現(xiàn)象，我校采取了整合實驗內(nèi)容、調(diào)整實驗方案、改進教學方法、改革考核方式等措施，調(diào)動學生學習的積極性和主動性，以期取得良好的教學效果。

（一）整合實驗內(nèi)容，便于學生對知識的綜合理解

由于實驗內(nèi)容比較單一，加上各實驗在安排上有一定的時間間隔，做完一個實驗要隔一段時間再做下一個實驗，學生往往在做這個實驗時已經(jīng)忘了上個實驗是什么內(nèi)容，這樣不利于學生系統(tǒng)地考慮前后實驗之間的聯(lián)系，影響對知識的綜合理解。針對這種情況，我校對實驗內(nèi)容進行了調(diào)整，即整合內(nèi)容關(guān)聯(lián)緊密的實驗項目，以保證知識的連貫性和系統(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”實驗項目進行整合：將“金相試樣的制備”實驗中制備好的試樣直接用于“鐵碳合金平衡顯微組織分析”實驗，不再給學生提供制備完好的試樣，而是由他們自己動手制備金相試樣。由于學生對自己的作品往往更關(guān)注，觀察會更認真仔細，因此這樣的整合有利于調(diào)動學生的主動性并帶動學生深入思考。另外，經(jīng)過制備—觀察—比較的全過程，學生既學會了制樣、使用顯微鏡、觀察金相組織這些基本實驗技能，又掌握了組織顯示的原理及成分對組織的影響等知識。另外，我們將“碳鋼的熱處理及硬度測定”和“碳鋼的熱處理組織觀察”兩個項目的內(nèi)容進行整合，改名為“碳鋼的熱處理及組織、硬度檢測實驗”，即在熱處理、硬度測定的基礎(chǔ)上增加了組織檢測的內(nèi)容。經(jīng)過整合，工藝—組織—性能這條主線完整地貫穿于實驗之中，便于學生對實驗結(jié)果的分析和理解，使學生充分認識熱處理工藝、組織、性能之間的聯(lián)系。

（二）調(diào)整實驗方案，激發(fā)學生的積極性和主動性

通常每次參加實驗的學生數(shù)為１５人左右，原實驗方案是所有人的實驗任務或者實驗結(jié)果均相同，導致“等、靠、抄襲”等現(xiàn)象比較嚴重，實驗效果不好。針對這種情況，我校對實驗方案進行了調(diào)整：將１５人分成２個小組，以小組為單位，實驗采用先分后總的方案進行，即先分解任務、分頭操作，再匯總比較、綜合分析。首先進行任務分解，通過任務分解，學生承擔的實驗任務或者實驗結(jié)果不同，這就促使其不得不自己動手操作，解決了“等、靠、抄襲”等問題；然后進行集中匯總，教師帶領(lǐng)同學進行實驗結(jié)果的匯總比較、綜合分析，既可以橫向?qū)Ρ龋部梢钥v向?qū)Ρ取M向?qū)Ρ葍山M的實驗結(jié)果和評價實驗效果，能夠激發(fā)學生的競爭意識，調(diào)動學生學習的積極性和主動性；縱向?qū)Ρ冉M內(nèi)的實驗結(jié)果和比較、分析實驗數(shù)據(jù)，可以得出規(guī)律、結(jié)論，或驗證理論，達到實驗目的。在“鐵碳合金平衡顯微組織分析”實驗項目中，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、過共晶白口鐵，共７種成分。我們首先將學生分成兩個小組，再在每個小組內(nèi)進行任務分解，將７種成分的材料分發(fā)給學生用于制備試樣，保證小組內(nèi)每個學生的試樣成分不同，相互之間組織不同。這樣做，一來可以用實驗結(jié)果的不確定性激發(fā)學生的好奇心，調(diào)動學生動手制備試樣的積極性和主動性，提高學習興趣；二來由于實驗結(jié)果不同，學生之間自然會相互比較，繼而去探究、分析原因，積極地思考，提高實驗效果。制備完成后，師生共同匯總比較實驗結(jié)果。通過橫向比較并評價兩組制備的試樣組織顯示的效果，教師指導學生分析原因，提出改進措施；通過縱向比較小組內(nèi)不同成分的合金組織的不同，學生得出成分對組織的影響規(guī)律，進一步理解含碳量對鐵碳合金平衡顯微組織的影響。

（三）改進教學方法，提高教學效果

傳統(tǒng)的驗證性實驗教學方法以教師講授和演示為主，學生只是按老師或指導書上的要求機械地完成實驗。實驗過程中遇到問題，學生根本不去思考，而習慣于找老師手把手地教，或者請老師直接解決，學生被動地接受，動手能力及科學思維得不到有效的訓練。針對這種現(xiàn)象，我校在教學方法上進行了積極的探索，采用啟發(fā)式、討論式教學方法，來引發(fā)學生思考，調(diào)動學習的積極性和主動性。教師在講授過程中，不斷設(shè)置問題，通過提問引發(fā)學生思考，加深其對基礎(chǔ)理論知識的理解。當實驗過程中遇到問題時，老師先組織學生討論，帶動學生思考，再啟發(fā)其找到出現(xiàn)問題的原因及解決問題的辦法。這個過程教會了學生用科學的思維方式分析問題和解決問題，從而收到了良好的實驗效果。在講授熱處理實驗時，教師可以一邊講解一邊提問：為什么要對材料進行熱處理、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、為什么過共析鋼一般不采用完全奧氏體化等，通過提問啟迪學生思考，加深其對熱處理的原理的理解。學生在做熱處理的過程中，遇到淬火硬度不足的問題時，首先運用所學知識展開討論，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，再在老師的指導下動手進行組織檢測，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，重新進行實驗。通過這個過程，學生的動手能力和科學思維得到了充分的鍛煉，實驗收到了良好的效果。由于實驗方案的調(diào)整，每個同學的實驗任務不同，這大大增加了教師指導的工作量。學生多，教師指導不過來，就不能及時解決實驗中出現(xiàn)的問題。例如“碳鋼的熱處理及組織、硬度檢測實驗”項目包括熱處理、硬度測定、組織檢測三部分內(nèi)容，實驗任務重，而且熱處理工藝多，每次實驗有１５～１８個工藝。每個同學負責一個工藝的操作，相互間實驗進度不同，各個環(huán)節(jié)都需要適時進行指導，老師根本指導不過來。針對這種情況，我校采用導生制，在實驗過程中讓學生幫助老師指導。我們選拔兩名成績優(yōu)秀、樂于奉獻的學生做組長，實驗前讓組長幫助教師準備實驗，提前熟悉實驗內(nèi)容、學會實驗設(shè)備的操作及使用注意事項；開始做實驗時，組長幫助教師分配實驗任務、指導學生實驗、解決實驗中出現(xiàn)的問題等。如果遇到組長解決不了的問題，教師再集中指導，這樣在一定程度上降低了教師的工作量，能及時地解決實驗中出現(xiàn)的問題，引導學生正確操作、觀察、分析，得出正確的結(jié)論，保證實驗順利進行。

（四）改革考核方式，引導學生總結(jié)提高

傳統(tǒng)的考核方式是以實驗結(jié)果的正確性為主要考核依據(jù)的，而驗證性實驗的特點是實驗結(jié)果或結(jié)論已知，這就會導致學生拼湊實驗結(jié)果、修改實驗數(shù)據(jù)、抄襲實驗報告的現(xiàn)象較多。針對這種情況，我校對考核的側(cè)重點進行了調(diào)整，即側(cè)重于考核對實驗結(jié)果的分析和總結(jié)，以及對實驗過程中出現(xiàn)的問題的探討與反思。即使實驗結(jié)果有偏差，但是如果原因分析清楚，措施采取得當，也不失為一份好的報告。考核側(cè)重點的調(diào)整，提高了學生做實驗的主動性和積極性。

二、結(jié)語

工程材料驗證性實驗內(nèi)容的整合，保證了知識的連續(xù)性和系統(tǒng)性，使學生能更好地理解成分、工藝、組織、性能之間的關(guān)系；實驗方案的調(diào)整、教學方法的改進及考核方式的改革充分調(diào)動了學生學習的積極性和主動性，表現(xiàn)在以下幾個方面：

１．實驗前，學生積極進行預習，積極思考和回答教師講授過程中提出的問題，加深了對實驗原理的理解。

２．實驗過程中學生積極主動進行操作，遇到問題積極找組長和老師討論解決，動手能力和科學思維得到了很大程度的鍛煉。

３．實驗報告不再千篇一律。學生根據(jù)實驗的真實情況，在實驗報告中對實驗結(jié)果進行認真地整理和總結(jié)，并且對實驗過程中遇到的問題進行仔細的分析和反思，分析問題和解決問題的能力得到了鍛煉和提高。實踐證明，工程材料驗證性實驗的教學改革充分調(diào)動了學生學習的積極性和主動性，提高了學生學習興趣，收到了良好的教學效果，為后續(xù)綜合性、設(shè)計性實驗教學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：北京石油化工學院