一、工程材料驗證性實驗教學改革的措施

針對以上現象，我校采取了整合實驗內容、調整實驗方案、改進教學方法、改革考核方式等措施，調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）整合實驗內容，便于學生對知識的綜合理解

由于實驗內容比較單一，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忘了上個實驗是什么內容，這樣不利于學生系統地考慮前后實驗之間的聯系，影響對知識的綜合理解。針對這種情況，我校對實驗內容進行了調整，即整合內容關聯緊密的實驗項目，以保證知識的連貫性和系統性。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注，觀察會更認真仔細，因此這樣的整合有利于調動學生的主動性并帶動學生深入思考。另外，經過制備—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、硬度測定的基礎上增加了組織檢測的內容。經過整合，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、性能之間的聯系。

（二）調整實驗方案，激發學生的積極性和主動性

通常每次參加實驗的學生數為１５人左右，原實驗方案是所有人的實驗任務或者實驗結果均相同，導致“等、靠、抄襲”等現象比較嚴重，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，教師帶領同學進行實驗結果的匯總比較、綜合分析，既可以橫向對比，也可以縱向對比。橫向對比兩組的實驗結果和評價實驗效果，能夠激發學生的競爭意識，調動學生學習的積極性和主動性；縱向對比組內的實驗結果和比較、分析實驗數據，可以得出規律、結論，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，再在每個小組內進行任務分解，將７種成分的材料分發給學生用于制備試樣，保證小組內每個學生的試樣成分不同，相互之間組織不同。這樣做，一來可以用實驗結果的不確定性激發學生的好奇心，調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。針對這種現象，我校在教學方法上進行了積極的探索，采用啟發式、討論式教學方法，來引發學生思考，調動學習的積極性和主動性。教師在講授過程中，不斷設置問題，通過提問引發學生思考，加深其對基礎理論知識的理解。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，再啟發其找到出現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，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，結合組織顯示的結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，各個環節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，提前熟悉實驗內容、學會實驗設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的問題，引導學生正確操作、觀察、分析，得出正確的結論，保證實驗順利進行。

（四）改革考核方式，引導學生總結提高

傳統的考核方式是以實驗結果的正確性為主要考核依據的，而驗證性實驗的特點是實驗結果或結論已知，這就會導致學生拼湊實驗結果、修改實驗數據、抄襲實驗報告的現象較多。針對這種情況，我校對考核的側重點進行了調整，即側重于考核對實驗結果的分析和總結，以及對實驗過程中出現的問題的探討與反思。即使實驗結果有偏差，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。考核側重點的調整，提高了學生做實驗的主動性和積極性。

二、結語

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

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。學生根據實驗的真實情況，在實驗報告中對實驗結果進行認真地整理和總結，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，為后續綜合性、設計性實驗教學效果的提高奠定了基礎。

作者：劉淑晶 蔡曉君 張建軍 郭煒 單位：北京石油化工學院