工程教育专业认证背景下对高校热处理实验教学

一、我国热处理行业现状分析

热处理是一门理论与实践结合非常紧密的学科，是“材料科学与工程”和“机械制造”两大领域的前沿。热处理能最大限度地挖掘材料的潜在性能。《中国热处理与表层改性技术路线图》中明确指出：热处理是国家核心竞争力[1]。这一论述深刻阐述了热处理在国民经济中的重要地位和作用。纵观我国热处理行业现状，与世界先进水平国家相差甚远，特别是在高端装备和关键零部件制造方面[2]。提高我国热处理水平，使我国由制造大国转变为制造强国任重道远！一方面，我国热处理人才匮乏。国有企业技术人员老化，而民营企业热处理技术人员稀少。由于高等教育体制改革，大部分工科院校取消了“金属材料工程”专业，而新设的“材料科学与工程”专业不能保证毕业生具备足够的专业和实践技能[3]。另一方面，高端热处理设备严重依赖进口。虽然我国热处理设备制造厂商多达数千家，但制造水平只相当于国外几十年以前的水平，导致热处理质量难以适应高端装备和关键零部件的要求。此外，我国热处理观念落后，热处理被弱化、边缘化情况越来越严重。长期以来，我国制造业存在重产品、轻毛坯，而在毛坯制造中则重成形、轻控性，重产能、轻质量等倾向，导致产品使用寿命短、可靠性差。

二、热处理实验教学改革方向浅析

培养适应新形势下的创新型复合人才，改变我国热处理行业落后面貌，推进热处理技术水平发展是高校热处理专业教师的使命和职责。热处理实验教学一般附属于《金属热处理》和《工程材料学》等核心理论课程，与理论教学的进度密切相关。其中，《金属热处理》为金属材料工程专业（大类为材料科学与工程专业）的核心理论课程，而《工程材料学》为机械工程专业的核心理论课程。目前，热处理实验教学课程主要包括《碳钢的热处理操作、硬度测定及组织分析》《常见热处理显微缺陷与渗层组织观察》《热处理工艺选择及制定》和《热处理综合实验》等。热处理实验课程附属于理论课程，实验课程设置重基础，缺乏创新性、创造性，不利于培养学生独立发现问题、分析问题和解决问题的能力，这与工程教育专业认证强调的以学生为中心的教学理念[4]相悖。鉴于此，特对热处理实验教学改革方向做简要分析。

1.更新实验设备，增开热处理新工艺实验课。传统的热处理工艺已经无法满足现代工业生产的需要。然而，高校热处理实验教学仍然以基础教学为主，学生很少能接触先进的热处理工艺及其相关设备。一方面，大部分高校奉行以科研为主，导致教学不断弱化，特别是实验教学，课时不断被缩减，所以在有限的实验教学学时中，实验教师只能以基础教学为主。另一方面，实验教学经费投入不足，仅仅能满足购买实验教学中的试样和耗材，而设备长时间未更新，维护不足、老化严重。一般认为，传统热处理工艺就是“四把火”，即退火、正火、淬火和回火。高校热处理实验教学以传统热处理工艺为主，而表面热处理和化学热处理却很少加入热处理实验教学。因此，更新实验设备，开设热处理新工艺实验课（如真空/可控气氛热处理技术、感应热处理技术、离子氮化热处理技术和激光热处理技术等）能开阔学生视野，为培养创新型复合热处理人才提供可靠保障。

2.引入现代化教学手段，利用计算机模拟热处理工艺过程。长期以来，热处理过程被认为是“看不见、摸不着”的（热处理过程中既看不见材料组织的变化，也看不见材料性能的变化），容易导致其改善并最大限度发挥材料潜力的事实被忽视。而为了挖掘材料的性能极限，热处理工程师需要不断重复试验，摸索最佳热处理工艺参数，导致人力、物力、财力资源损耗严重。近年来，计算机科学的进步及其相关模拟软件层出不穷，极大地丰富了热处理试验工艺制定方法，并节省了大量资源。当前，最热门的热处理模拟软件是由德国索默博士材料科技有限公司开发的一款名为“热处理工艺辅助设计专家系统”的软件，这款软件包含四个模块，分别为：①热处理数据库（基础版）；②热处理数据库（加强版）；③渗碳软件；④金相图库。该软件具有丰富的热处理数据，既适合高校及科研院所实验教学，也适合企业相关从业人员制定热处理工艺并实施生产。随着计算机功能越来越强大，更多的模拟软件被普及，高校引进这些现代化教学手段，利用计算机模拟热处理工艺过程，将热处理过程直观地展现在学生眼前，让“看不见、摸不着”的热处理过程变得触手可及。

文章来源：《热处理技术与装备》 网址: http://www.rcljsyzb.cn/qikandaodu/2021/0305/402.html