《材料科学基础》课程实验的教学改革尝试
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[摘 要] 在专业教学发展的过程中，发现原设定的实验课内容与课程教学内容并不能很好地相互适应，对实验课内容进行了针对性的调整，引入学科竞赛，以赛促教，激发了学生实验学习的积极性。拓展了实验内容，增加了实验学时。实践证明，此项教育改革获得了较好的教学效果。
[关键词] 材料科学;实验教学;教学改革;学科竞赛
[基金项目] 集美大学教育教学改革项目（JY17083）;福建省教育厅基金B类项目（B11017）
[作者简介] 黄清民（1978—），男，江苏丰县人，集美大学机械与能源工程学院讲师，主要研究方向为金属材料、新能源材料。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）19-0161-02 [收稿日期] 2019-09-04
材料科学基础是材料类本科生进入专业课学习阶段的非常重要的专业基础课程，是研究材料成分、组织结构、制备工艺与材料性能和应用之间相互关系的学科[1-3]。该课程着重阐述材料科学的基础理论及其应用，包括材料的微观结构、晶体缺陷、材料的范性形变和再结晶、相平衡及相图以及材料的物理特性等[4，5]。
材料科学基础不僅理论性强、知识点多，比较抽象、枯燥，但又是一门实践性很强的科学基础课[6，7]。协调好课程教学与课程实验，开好实验课，对正确理解课程知识尤为重要。由于课程需实验内容较多，学时又有限，如何强化实践教学环节，提高实践教学效果，达成实验教学的目的;就成为实验教学改革的主要任务。
一、原材料科学基础课程实验设置的特点与不足
学院原材料科学基础课程总学时为54学时，其中实验教学为8个学时，占比14.8%，包含4个实验，如下表1所示。原有开设的课程内实验主要是从工程材料课程内容移植过来的，经过两届学生的试运行，已经发现与材料类专业的办学方向不适应。为了建立同材料类专业相适应的课程实验，在学校第九批教学改革的申报中，启动了材料科学基础课程实验改革。
二、教改后拟定的材料科学基础新课内实验
（一）教改后材料科学基础课程实验内容的调整
经过课程教师与实验教师的协同分析，根据学院新版材料成型与控制专业的教学大纲，并参考国内其他高校的办学经验，拟定了新的课程实验的内容，如下表2所示。课程教师与实验教师协同工作，完成了新增实验项目的实验指导书内容的编制，并对保留的实验项目的指导书内容进行了修订。
1.对比教改实施前后的内容，增加了金相试样制备与光学金相显微镜的使用、晶体结晶过程观察两项新的内容，保留了铁碳合金的平衡组织观察与常用金属材料组织观察两项，剔除了钢的热处理淬火退火、回火处理两项实验。
2.新增的实验一金相试样制备与光学显微镜的使用，主要讲解金相的磨制与腐蚀，镶嵌机与金相显微镜的使用。通过实验一的练习，使学生初步具备金相制备的基本技能。新增的实验二，晶体结晶过程观察，资料显示业界有两种方案可供实验验证，分别是氯化铵结晶与硝酸银遇铜析出[8]。选用了氯化铵过饱和溶液的结晶来开展实验，从一开始配置过饱和溶液，到结晶完毕，全程由学生操作验证，提升了学生的动手能力，获得了良好的教学效果。
3.对于剔除的钢的热处理两项实验，并不是舍弃不用，而是调整到其他课程中去。材料成型与控制专业有后继课程金属材料与热处理，而材料科学基础的课程学时紧张，所以热处理部分不再讲授，连同热处理实验内容一同并入金属材料与热处理课程内。
（二）实验课学时的改变
受限于更改培养计划需要更高权限，课程总学时任课教师无法改变;课程教师只能在总学时内调整课堂学时与实验学时的分配。课程总学时依然为54，实验学时提升到10学时，占比18.5%，提升了3.7%。其中实验一是材料类专业学生需要掌握的最基本的专业基础技能，给予4个学时，以让学生有充分的时间去学习显微镜与镶嵌机的使用，练习金相磨制的基本技能。实验二、三、四均是2学时。
（三）引入学科竞赛，以赛促教
对于金相制作技能较好的同学，经校内选拔，推荐参加全国大学生金相技能大赛。全国大学生金相技能大赛是教育部高等学校材料类专业教学指导委员会作为大赛的主办单位，并对大赛的组织工作进行具体的指导;全国设置有材料类专业的各大院校广泛参加的国家级专业顶级赛事。全国大学生金相技能大赛是一项得到教育部有关部门认可的全国性大学生赛事。
对经选拔的参赛三名选手，进行有针对性的专项训练。2018年学院首次组队参赛，获得全国三等奖一项。经过参加国家级大赛的锻炼，开阔了眼界，认识了不足;努力在以后的教学和比赛中获得新的进步。
三、教改的效果与下一步工作的展望
教改后新设置的实验项目，更贴近材料科学与工程课程的内容。所编撰的实验指导书，内容更详细、全面，可操作性更强。合并来讲，为专业学生提供的实验内容也丰富了，由原来的4个实验8学时提升到6个实验14学时，增强了学生的直观感受与认识。接下来的工作中，希望通过借调整培养计划的机会，申请为材料科学与工程课程增加学时，以便为实验内容的扩充提供学时。
四、结语
实验教学是高校教学的重要组成部分，课程教师和实验教师要密切配合，丰富实验内容，激发了学生的学习兴趣，提高学生的实验动手能力和科学认知。培养了学生的专业素养，使学生的专业技能得以锻炼;满足社会发展对应用型人才培养的要求。
致谢：本教改项目实验二晶体结晶过程观察，得到了厦门理工学院材料科学与工程学院杨勇老师的大力协助，特此感谢！
参考文献
[1]陈炜晔，张树玲，蒋亮，耿桂宏.学科竞赛与材料科学基础实验教学改革[J].教育教学论坛，2017（28）：108-109. [2]劉超，蔡安兰，侯海军，吴其胜.材料科学基础教学改革初探[J].科技视界，2017（13）：63.
[3]刘彦平，钟文武，张艳妮，李志刚.材料科学基础实验课程体系改革的探讨[J].广州化工，2016，44（12）：213-214，238.
[4]杨雄，张锦洲.“材料科学基础”创新性实验的探索与实践[J].长江大学学报（社会科学版），2008（3）：219-220.
[5]张小彬，叶宏，程里，陈建.材料科学与工程专业综合实验课程教学改革初探[J].山东化工，2015，44（23）：108-109.
[6]赵洁婷，王楠.针对应用型本科人才培养的材料科学基础实验教学改革[J].长春师范大学学报，2015，34（8）：119-120.
[7]彭竹琴，孙斌，张振国，张照军，张旺玺，刘英，张瑞杰.地方高校《材料科学基础》课程教学方法改革[J].河南科技学院学报，2010（10）：114-116.
[8]王泽鑫，徐玲利，芦笙，金云学.《材料科学基础》创新实验体系的改革与实践[J].产业与科技论坛，2016，15（8）：190-191.
On Reform of the Experimental Teaching of "Basis of Material Science"
HUANG Qing-min， ZHOU Yu-hui， ZHANG Yu-zhou
（Department of Mechanical and Energy Engineering， JiMei University， Xiamen， Fujian 361021， China）
Abstract：In the course of the development of professional teaching， the experimental content cannot be well adapted to the course teaching. Therefore， the experimental content is adjusted by introducing subject competitions to promote the teaching and arouse students' enthusiasm of experimental learning. The experimental content is expanded with more experiment hours. Practice has proved that this educational reform has achieved better teaching effect.
Key words：material science; experimental teaching; teaching reform; subject competition
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