开放实验是二十一世纪高校实验教学改革的一项重要措施, 在培养学生的创新意识、实践动手能力、科研开发能力、综合分析和解决问题的能力等方面有着专业理论教学无法替代的作用。目前, 我国许多高校广泛开展了开放实验项目的研究。本课题是长春工业大学实验室开发基金项目, 在实验过程中, 充分利用教学科研设备, 为学生提供实践基地, 与生产实际结合, 调动学生的积极性。经过二年的研究实践表明, 开放实验弥补了传统实验的不足, 使学生认识到所学知识的实用性和重要性, 培养了学生的创新思维。
1 开设开放实验的重要性
随着社会对创新型人才的需求, 传统的实验教学存在的问题就显现出来, 即各专业课程相互独立, 实验课时相对偏少, 实验的内容受到理论教学内容及教学进程的制约。由于课时的限制, 使得传统实验课偏重于演示性和验证性实验, 留给学生自主进行实践的时间和内容少, 造成实验教学成为老师跟着书本走, 学生跟着老师走, 不利于开发学生的动手能力和知识的综合运用能力。
我们通过本实验项目的实施, 对传统的实验课进行了较大幅度的改革。首先, 建立了以学生为主, 实验指导教师为辅的实验教学平台, 为学生创造了充分发挥自己主动性和创造性的条件, 提供了实际动手机会。其次, 注意所开设实验的连贯性和时间的灵活性。学生可以不受时间的限制, 利用课外时间进行分段实验, 增强了学生学习专业知识的兴趣, 并提高了实验资源的利用率。通过开放实验, 最大限度发挥学生的自主能动性和创造性, 使学生认识到所学知识的实用性和重要性, 激励学生主动学习与钻研精神, 培养学生创新思维。因此, 开设开放性实验显得尤为重要。
2 热处理开放实验设计思路
根据学生实际情况, 指导教师充分准备、认真遴选相关领域的研究课题。进行实验前, 学生可自主选题或指导教师选题。指导教师将实验的目的、要求告知学生, 要求学生针对不同的零件的性能要求查阅相关资料和手册, 根据零件的不同服役条件和性能要求, 设计具体的热处理工艺, 热处理质量控制检测方法, 并开放实验室, 为学生预习实验内容提供条件。实验时由学生自主设计实验方案, 并完成从选材、热处理的加热温度和保温时间等工艺参数的确定等。指导教师利用了解科研、生产第一线的优势, 从机械工程材料应用的角度出发论证其科学性、实际应用性、可操作性。在实验过程中给学生最大的自主权, 尊重每一位学生的独到见解, 最后学生自己总结零件选材和热处理工艺的结论。
3 实验目的和内容
3.1 实验目的
本实验项目的设计来源于汽车零部件齿轮的热处理生产实际, 即汽车发动机总成齿轮、曲轴、连杆材料的热处理工艺, 对理论教学具有典型的示范作用。实验目的如下:
(1) 在了解典型零件材料成分、组织、加工工艺及性能之间关系的基础上, 根据零件的工作条件和失效形式, 正确合理选材和设计热处理工艺。
(2) 全面熟悉钢的热处理实验过程, 掌握常用材料热处理工艺规范的制定, 了解热处理的操作方法。
(3) 了解典型零件热处理质量检测的手段。研究热处理对钢的性能的影响, 进一步了解典型零件经热处理后组织和性能的改变。
3.2 实验内容
根据实验目的要求, 整体实验学时为20学时, 实验教学内容分为四部分, 即查阅相关资料、实验方案设计、热处理操作过程和检验过程、实验结果与实验报告。每个环节都有指导教师指导, 各环节紧密结合。学生通过不断查阅资料、修改实验方案, 在操作过程中亲自动手, 大大加深了对专业知识的理解, 同时在实际操作过程中学生提高了发现问题、分析问题、解决问题的能力。具体安排如下:
(1) 指导教师将实验的目的、要求告知学生, 学生针对不同的零件的性能, 制造材料的特点查阅相关资料和手册, 并根据零件的不同使用条件和性能要求, 设计具体的热处理工艺和检测方法。
(2) 写出详细的方案设计预习报告。报告中画出完整的热处理工艺曲线, 包括加热温度、保温时间、冷却介质等, 并写出具体的实验方法和步骤。指导教师给出可行性分析。
(3) 具体操作过程。指导教师在实验前教授实验设备和检测设备的使用方法和注意事项, 学生按照实验方案进行操作。这个过程用时比较长, 热处理炉温要控制准确, 冷却操作要快、稳, 对实验操作失误的要重新处理, 实验中发现问题再查阅相关资料。
(4) 实验结果分析并提交实验报告。实验报告包括具体方案设计和实验操作步骤、方法, 检测手段, 实验结果和结果分析, 实验过程中遇到的问题和解决问题的方法, 整个实验过程的体会。
4 结语
本实验对于已经完成专业基础课学习的大三、大四学生, 有针对性的开设能结合生产实际的综合性开放实验, 不仅在时间上充分利用学生的课余时间, 而且更重要的是学生加深了对所学过的理论识的理解, 使所学的理论知识彼此结合贯通, 为下一步的专业课学习和毕业论文打好基础, 形成“学习—实践---再学习—再实践”的溯源学习过程, 提高学生动手能力、综合分析问题能力和创新能力。
摘要：开放实验是高校实验教学改革的一项重要措施, 它能够培养学生的实践动手能力, 使学生理论联系实际, 提高综合运用专业知识进行分析问题解决问题的能力, 最终激励学生主动学习, 培养创新思维。
关键词：热处理,开放实验,创新
参考文献
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