王新偉，趙建勛，李艷偉

王新偉，趙建勛，李艷偉/長春理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院講師，博士（吉林長春130022）。

材料工程基礎(chǔ)作為材料工程研究領(lǐng)域的一個(gè)重要的本科生教育的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其圍繞著材料加工、生產(chǎn)、建筑等過程中的動(dòng)量、熱量以及質(zhì)量傳輸理論而展開的學(xué)科學(xué)習(xí)。然而，由于該課程理論性較強(qiáng)，且與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)、加工等工程過程有著緊密的聯(lián)系，因此相對課程內(nèi)容深?yuàn)W、枯燥，使學(xué)生難以理解，并產(chǎn)生厭學(xué)情緒。面對這個(gè)教學(xué)困境，對應(yīng)于該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)引起了眾多高校的關(guān)注，并紛紛開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。其目的在于通過學(xué)生的親自動(dòng)手參與，使其通過實(shí)驗(yàn)來理解課本理論，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是，目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程多以驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生不需多動(dòng)腦，只要看看實(shí)驗(yàn)教師的演示或被動(dòng)地依照擬定好的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書去完成即可。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使得學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，制約了學(xué)生的獨(dú)立思考,抑制了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力尤為關(guān)鍵。為此,我們必須積極推進(jìn)材料工程基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式，管理模式等方面的改革。考慮到驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的局限性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容將提高綜合性、創(chuàng)新性，開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，并將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行技術(shù)改造并增加實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)投入來提高實(shí)驗(yàn)儀器臺(tái)套數(shù)。同時(shí)教學(xué)方式采用多元化，并對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)性，人性化的管理。通過這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索性的改革將優(yōu)化教學(xué)體系，從而培養(yǎng)了學(xué)生自主創(chuàng)新能力，及獨(dú)立分析和解決問題的能力。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革是培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力的關(guān)鍵。材料工程基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容既要滿足材料工程學(xué)科中不同專業(yè)學(xué)生的教學(xué)目標(biāo)，還要滿足培養(yǎng)新世紀(jì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的要求,因此我們要構(gòu)建“多元化”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系。

為了滿足不同材料專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,我們將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分成多個(gè)模塊。根據(jù)各個(gè)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃方案進(jìn)行有規(guī)劃的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)。結(jié)合目前材料工程技術(shù)發(fā)展，我們將刪除與時(shí)代脫節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加入具有實(shí)用性與創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使大學(xué)生畢業(yè)時(shí)，能夠更快地融入材料科學(xué)的發(fā)展建設(shè)中。并且，我們將教師的科研項(xiàng)目融合到實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中。根據(jù)不同專業(yè)的需求，將教師的科研項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為必做和選做兩個(gè)項(xiàng)目，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有效選擇。這樣既可培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，又能使學(xué)生更早地接觸科學(xué)研究，同時(shí)也節(jié)省了實(shí)驗(yàn)課程購買實(shí)驗(yàn)用品的經(jīng)費(fèi)問題。

此外，根據(jù)不同專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，我們將采用多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。自編實(shí)驗(yàn)教材，可以根據(jù)本專業(yè)學(xué)習(xí)的特色側(cè)重點(diǎn)不同的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；采用多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)，播放與實(shí)驗(yàn)相配套的影像資料,使學(xué)生從動(dòng)畫或影視資料中了解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)中是如何有效應(yīng)用的，例如：將“硅酸鹽窯爐熱處理工藝”生產(chǎn)的實(shí)際錄像作為熱處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的輔助部分，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)錄像及時(shí)了解材料在實(shí)際工廠中的熱工處理過程，能夠更有效地的操作和理解自己的實(shí)驗(yàn)；組織同學(xué)親臨現(xiàn)場，參觀企業(yè)生產(chǎn)，使學(xué)生獲得第一手的學(xué)習(xí)資料等。 我們將通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的多元化，不斷地努力去提高教學(xué)的效果，培養(yǎng)綜合性、創(chuàng)新性人才。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革

我們探索性的將單一化驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式發(fā)展為開放性、綜合性、創(chuàng)新性的相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開設(shè)，便于同學(xué)通過親自實(shí)驗(yàn)操作來驗(yàn)證所學(xué)課本的理論知識(shí)，從而提高了學(xué)生對課本專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的理解性學(xué)習(xí)。

綜合性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)可以有效地將材料科學(xué)領(lǐng)域中各個(gè)不同專業(yè)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前要通過自學(xué)補(bǔ)充不同專業(yè)的知識(shí)點(diǎn)，這樣對培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，以及綜合分析和解決問題的能力奠定基礎(chǔ)。綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)定，以本專業(yè)教學(xué)內(nèi)容為主，結(jié)合與之相關(guān)的多個(gè)專業(yè)方向的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。綜合實(shí)驗(yàn)以某種材料的配方—制備—加工-性能檢測為主要研究路線則。盡可能地要求學(xué)生獨(dú)立完成某一產(chǎn)品從原料配比到產(chǎn)品制成的整個(gè)過程。例如：“粉末的制備、燒結(jié)及性能”綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可以從所學(xué)不同專業(yè)角度查閱相關(guān)資料,然后設(shè)計(jì)粉末的制備、加工、以及形成之后的熱處理和磨樣、拋光等冷工藝方案。學(xué)生可以通過自己設(shè)定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而對粉體材料的形成、制備、加工等過程先有感性認(rèn)識(shí),然后通過理論知識(shí)分析解決實(shí)驗(yàn)過程中遇見的問題。

另外，通過文獻(xiàn)查閱和實(shí)際實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、內(nèi)容，以及使用的儀器的改進(jìn)等提出自己的創(chuàng)新思想，并與老師溝通，得到認(rèn)可后便可開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開設(shè)給學(xué)生提供一個(gè)能夠充分發(fā)揮個(gè)人主動(dòng)能動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的鍛煉，學(xué)生既可拓展自己的知識(shí)面，又可培養(yǎng)動(dòng)手和分析問題的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

通過開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使學(xué)生從被動(dòng)的、盲目地學(xué)習(xí)到發(fā)揮主觀能動(dòng)性充分利用課余時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室了解和使用實(shí)驗(yàn)儀器。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)課程內(nèi)容，選擇開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,或根據(jù)自己的興趣愛好結(jié)合課程學(xué)習(xí)自行調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)老師同意后方可開展自己的實(shí)驗(yàn)。對于實(shí)驗(yàn)儀器的開放，前提是在實(shí)驗(yàn)教師允許下，按照儀器使用規(guī)則正常操作。此外，對于開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師不僅要對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行解答,而且更要教授和引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，培養(yǎng)自己分析問題的能力。通過開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立解決問題，并且能夠自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)綜合處理和解決問題的能力。

我們通過驗(yàn)證性、綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合，可以滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，使其逐漸形成一套行之有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，為更好的學(xué)習(xí)材料工程基礎(chǔ)課程奠定了有利的實(shí)踐基礎(chǔ)。

三、實(shí)驗(yàn)管理制度的改革

為了適應(yīng)驗(yàn)證性、開放性、綜合性、創(chuàng)新性相結(jié)合的教學(xué)模式，我們對材料學(xué)院本科生教學(xué)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)管理制度進(jìn)行了有效的改革,其主要包括以下幾點(diǎn)：（1）明確材料工程基礎(chǔ)課程不同教學(xué)模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和考核方式；（2）通過大量文獻(xiàn)的查閱，學(xué)生結(jié)合專業(yè)課所學(xué)知識(shí)點(diǎn)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，并跟任課教師討論，確定實(shí)驗(yàn)方案后才可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；（3）在實(shí)驗(yàn)操作之前，首先進(jìn)行儀器使用的集中培訓(xùn)。使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作前熟悉儀器的工作原理及使用方法，這樣才能保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，也達(dá)到儀器的維護(hù)作用；（4）設(shè)定實(shí)驗(yàn)登記薄，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中，若儀器出現(xiàn)什么故障以及自己操作中出現(xiàn)什么問題都可以及時(shí)記錄，便于與實(shí)驗(yàn)教師的溝通和對實(shí)驗(yàn)儀器的及時(shí)維修；（5）設(shè)定實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間，這樣有利于對學(xué)生和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理。在實(shí)驗(yàn)室集中開放的2-3周內(nèi)，學(xué)生可以充分完成綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，從而避免了由于時(shí)間分散性不能連續(xù)有效的完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)的問題。開放性實(shí)驗(yàn)室管理制度的實(shí)施激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)了學(xué)生自己動(dòng)手和思考的能力，也充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)管理的人性化。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式的改革

結(jié)合驗(yàn)證行、綜合性、創(chuàng)新性、開放性的不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式也將進(jìn)行改革。

1.實(shí)驗(yàn)理論原理考核。由原來傳統(tǒng)的筆試轉(zhuǎn)變成,要求學(xué)生解釋在實(shí)驗(yàn)操作過程應(yīng)用了哪些實(shí)驗(yàn)理論原理,并且如何在實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的。

2.創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。考察學(xué)生通過查閱實(shí)驗(yàn)資料，結(jié)合專業(yè)知識(shí)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力。

3.綜合考核方式，要求撰寫綜合性實(shí)驗(yàn)論文。論文內(nèi)容要求結(jié)合材料的制備工藝、加工方法、改性方式,以及性能測試等手段，分析和總結(jié)不同專業(yè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，并進(jìn)行綜合性對比分析。該論文要圍繞成分、組織結(jié)構(gòu)、加工，以及材料性能這材料科學(xué)的四要素為主線，使其貫穿論文始終。

考核模式的改革能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，可以培養(yǎng)學(xué)生對文獻(xiàn)的查閱和整理能力，使其能夠更好地了解相關(guān)專業(yè)的科研的前沿動(dòng)態(tài)。

我們將根據(jù)材料工程學(xué)科發(fā)展要求，不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和管理模式，使學(xué)生能夠真正做到通過實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了分析和解決問題的能力，真正做到理論與實(shí)踐的相結(jié)合。

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