双一流大学专业建设中以学科竞赛促进基础课程实验教学改革的实践与研究

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　　摘要：本文介绍了全国大学生金相技能大赛的实施过程和取得的成果，以竞赛为载体和抓手，推动了“材料科学基础”实验教学改革。将学科竞赛引入实验教学体系，能较好地培养学生的实践能力和工匠精神，提高实验课程教学质量。实现以赛促教，以赛促改，以赛促学，不断提高材料学人才培养质量的目标，促进双一流学科建设。
　　关键词：材料科学基础；实验教学；金相技能比赛；双一流
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）15-0168-02
　　“材料科学基础”（下面简称“材基”）是材料专业一门重要的专业基础课，但是目前该课程的教学内容只有理论教学，没有开设任何实验课程。在以往的期末考试中，相图一直是丢分最多的内容，学生反映听不懂背不动。我们连续参加两届全国大学生金相技能大赛，首先考虑的就是开设金相实验，通过金相组织识别来可以深入了解二元相图中最常见的铁碳相图，可为学习其他相图起到抛砖引玉的作用。本文以全国大学生金相技能大赛为例，谈谈金相技能比赛对“材基”课程体系实验教学改革的启示与影响。
　　一、金相大赛的准备和组织
　　目前，全国范围内的金相大赛包括全国大学生金相技能大赛和全国高校大学生金相大赛暨全国高校大学生材料综合技能大赛，这些比赛都重点强调学生的专业技能和精湛技艺。我们在无机非金属材料工程专业做了宣传，要求参赛学生的条件是愿意进实验室、踏实肯干，有30%学生报名参加。开始经过2—3次集中培训，然后就是自主练习，实验室从早上6点到晚上10点开放，学生根据自己的学习时间进行安排，每次实验都要登记。学生在培训阶段就自动减员，最后在五一节前后以学院金相大赛的形式对学生金相基本技能进行考核。2018年进行了天津大学—天津工业大学联合预赛的形式，比赛全部过程完全按照全国大学生金相大赛要求，考查学生金相基本技能的掌握情况。根据预赛结果来看，学生成绩的好坏与其进实验室的时间长短和学习的认真程度成正比关系。预赛前6名学生进入参加全国大学生金相大赛名单，进行2—3个月练习，最终确定3名学生参加全国大学生金相技能大赛，其余3名参加其他金相赛事。
　　这部分工作经过2年的实践，收到了良好的成效。2016年我校参加清华大学承办的第五届全国大学生金相技能大赛，有2名学生参赛，获得二等奖1项、三等奖1项；2017年10月参加了由南昌大学、南昌航空大学、江西科技师范大学联合承办的第六届全国大学生金相技能大赛，获得三等奖2项。连续紧张的3—4天的竞赛活动，培养了参赛选手克服困难的拼搏精神，锻炼了参赛选手的自主学习能力、应变能力和创新能力，提高了他们的心理素质。在参赛过程中，通过参观承办单位的实验室以及和参会的多所兄弟院校教师的交流，为此后实验教学的改革带来了诸多启发。金相样品的制备过程就是将样品通过反复地磨制、抛光、浸蚀等步骤后，放在光学显微镜下观察样品结构，是一个把简单的事情做到极致、不断精益求精的过程，它和目前所提倡的“工匠精神”具有共通之处。因此，我们确定了“材基”实验教学首先从金相实验开始。
　　二、实验教学改革内容
　　近年来受到经济投入、人力投入和實验室场地等因素的影响，专业课的基础实验发展并不迅速，相比而言，由教师们的科研成果开发的大型综合实验开设的比较多。由于学校办学历史和专业本身性质等原因，很多学校所开设的材料类课程不全或知识点覆盖不够。在课时紧张的情况下，“材基”变成“材基（上）”和“材基（下）”，学时由75增加至90，目的就是增加实验教学内容。首先我们开设了金相基础实验，包括“金相显微镜的使用”、“铁碳合金平衡组织观察”、“材料硬度的测试”等实验。通过实验教学，得到以下心得：
　　1.首先是学生对铁碳合金立面涉及的一些理论知识有了更深一步的理解。从铁碳合金中主要包含是铁素体和渗碳体，铁素体为体心立方晶格的知识点返回到“材料科学基础”第一章“晶体”里面的内容；Fe-Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体，属于晶体“固溶体”的知识点；相图中二元包晶、共晶、共析等概念等得到更好的巩固。
　　2.实验过程中强调细节和标准化。例如：腐蚀试样采用夹子或者棉签，手不能触到腐蚀剂；样品腐蚀后用水清洗干净，使用吹风机吹干；使用显微镜前必须把手上的水擦干；显微镜低倍与高倍物镜转换时，先低倍再转换高倍物镜进行观察等。这些都是在比赛中容易扣分事项，与兄弟院校的教师交流时，他们说原来实验中也不太强调，现在也都开始在平日的实验教学中严格要求学生养成良好的实验习惯，注重实验的每一个环节。
　　3.“材基”的考核方式是期末闭卷考试成绩加平时成绩。其中学生出勤情况和平时作业记为平时成绩，占总成绩的30%；期末闭卷考试成绩占总成绩的70%。增加实验教学后，学生出勤情况、平时作业、实验操作及实验报告记为平时成绩，总成绩的40%，期末闭卷考试成绩占总成绩的60%。这种方式将学生的实验表现也考虑到总成绩中，对学生的实验参与程度和态度起到监督和督促作用。闭卷考试中内容也进行调整，原来相图部分的分数占整个卷面成绩的20%左右，大部分学生的得分都是10分以下，而开设实验后，会将相图部分内容当场考试，减少闭卷考试内容，因实验学生对相图部分内容掌握比原来好。
　　三、结论
　　通过参与全国大学生金相技能大赛，我们对“材基”课程进行实验教学改革，取得了一定的成果，下一步的发展方向主要是在两个方面：一是扩大受益面，尝试阶段只是针对无机非金属材料专业的学生，需要进一步扩大到整个材料学院的学生；二是继续加大实验教学的力度，逐步增加其他实验内容。在参赛过程中参观兄弟院校的实验室、和兄弟院校的教师们深度讨论，可以不断拓展任课教师的实验实践教学的深度和广度，并将其中的有益经验反馈于对自身教学工作之中，真正做以赛促教、以赛促改，不断提高材料学人才培养质量。2017年9月，天津工业大学入选一流学科高校，将大赛与实验教学改革相结合，更好地发挥实验教学对人才培养的作用，探索出培养工勤业精的创新性应用型高级专门人才的有效途径，对促进双一流学科建设具有重要意义。
　　参考文献：
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