邵艷群　彭開萍　李湘祁

(福州大學　材料學院，福建　福州　350108)

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工程教育背景下構建課程實驗實踐教學體系
——以“電化學原理與測試技術”為例*

邵艷群彭開萍李湘祁

(福州大學材料學院，福建福州350108)

工程教育背景下實驗實踐教學環(huán)節(jié)受到普遍重視，然而對具體課程仍普遍存在以授課為主而少考慮教學過程中增強實驗實踐能力的現(xiàn)象，專碩生課程階段更是如此。文章詳細分析了課程缺乏實驗實踐內容的根本原因，并以“電化學原理與測試技術”課程為例，結合筆者的縱橫向課題，在教學內容、教學方法、師資實踐能力等方面進行課程綜合改革，構建了課內課外、校內校外全方位的課程實驗實踐教學體系，加強了師生的工程實踐能力。

實驗實踐教學體系；教學改革；工程教育

福州大學辦學特色之一是主動服務區(qū)域經濟社會發(fā)展，為海西經濟發(fā)展和國家經濟建設提供高素質的工程技術人才。為了實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標，作為理工結合的材料科學與工程學院提出了本科生“3+1”卓越工程師的人才培養(yǎng)模式改革，對專碩生提出了“1+1.5”理論與實踐相結合的創(chuàng)新型人才模式改革。綜觀福建省內各個高校和福州大學的其他院系，對實踐教學更多的是關注校內的實驗實訓、校外的認識實習、畢業(yè)實習、生產實習、社會實踐以及校內外結合的畢業(yè)論文等實踐教學環(huán)節(jié)，而對于某門課程，一般以授課為主，很少去考慮教學過程中如何提高實驗實踐能力，在研究生階段更是如此[1][2]72?！半娀瘜W原理與測試技術”課程是材料學院為碩士生開設的專業(yè)選修課。隨著工程教育特別是專碩生教育的發(fā)展，如何增加實驗實踐教學，強化工程應用能力成為當下的重要內容。探尋實踐教學體系的整體構建對策，切實提高教學質量是專碩生教育的改革方向[3]。因此大家都注重學生參與科研項目，到生產基地進行生產實習實訓，提高分析復雜工程問題和解決復雜工程問題的能力。然而在上某門具體課程過程中培養(yǎng)學生的工程實驗實踐應用能力研究較少。本文結合自己的縱橫向課題，探討在電化學原理與測試技術課程中加強實驗實踐能力的方法。

一、具體課程缺乏實驗實踐教學內容的根本原因

實驗實踐教學是培養(yǎng)專業(yè)人才的基本環(huán)節(jié)，在全面實施素質教育，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力等方面具有十分重要的作用[2]72。但是目前實驗實踐教學基本上都依據(jù)專業(yè)教學計劃來組織教學工作，對某具體課程缺乏實驗實踐教學的要求。

(一)課程本身缺乏實驗教學內容，實驗教學模式單一，難以滿足專碩生培養(yǎng)質量要求

在研究生階段，因為后期都要在實驗室中進行，在制定某門具體課程的教學計劃時幾乎不會涉及實驗。單一化、灌輸性教學方式仍然是專碩生的主要教學方式，師生之間很少交流。培養(yǎng)模式單一，管理過死，條條太多，嚴重影響了學生的積極性、主動性和創(chuàng)新性的發(fā)揮。因為有限定教材，不少本科階段已經學過的教學內容還要再學一遍，有些陳舊的知識仍然在我們教材中占有一定的比例，而某些正在轉化為新的知識體系的科學前沿的知識，卻仍被我們置于教學大門之外。另一方面，實驗教學模式單一化。實驗前，教師把實驗的內容、操作方法與步驟、報告格式甚至連每一步得到什么結果等都寫得一清二楚，學生完成教學大綱規(guī)定內容，掌握基本原理和方法，完全是在教師設定的范圍內，機械地完成操作，缺少主動積極的思考，一旦離開了教師，學生就不知所措。學生雖然也參與了實驗教學活動，但實質上是處于被動接受的狀態(tài)，他們學習的主動性、積極性受到一定的限制。在這種模式下，雖然也強調實驗能力的培養(yǎng)，但這種實驗能力是被當做技能并以“知識”的形式加以傳授，從而導致學生缺乏“創(chuàng)造性”應用能力的培養(yǎng)。出于安全考慮，對某課程開展實驗的想法有限。

(二)教師認識不足，缺乏與實踐結合的內容

上理論課過程中對實踐教學重視不夠[2]73。受傳統(tǒng)“應試教育”思想的影響，“理論教學體現(xiàn)學術性，實踐教學是理論教學的一個環(huán)節(jié)、一種補充” 的認識根深蒂固。認為實踐教學僅是作為理性認識的驗證而依附于理論教學，學校教育質量的高低，主要看學生掌握理論的水平，而實踐能力則無足輕重。另外，由于實踐教學較理論教學難度大而有畏難情緒。實踐教學不但需要教材，而且需要實物，而且實踐教學還有可能存在失敗的可能。實踐教學組織工作較復雜，從實踐設計、準備到實踐過程、結果(報告)批改等任課教師要花費大量的時間和精力，尤其是當前“按工分算績效”的績效改革，迫使教師絞盡腦汁去迎合“工分”，一些算不了工分的環(huán)節(jié)自然遭到摒棄。有個別教師怕麻煩避重就輕，甚至干脆不搞實踐教學。因此，雖然大家都知道實驗、實踐的重要性，但實施起來“走過場，不愿動腦筋，更不愿動手”的現(xiàn)象時有發(fā)生，影響了教學效果和人才培養(yǎng)質量要求。

(三)“雙師型”教師缺乏，導致課程以理論教學為主

“雙師型”教師是高職教育教師隊伍建設的特色和重點，大力加強“雙師型”教師隊伍建設，已經成為社會和教育界的共同呼聲。在精英教育階段，研究生培養(yǎng)以學術型為主是必要的，但進入大眾化教育階段后，研究生招生規(guī)模擴大了，如果仍然以學術型為主，畢業(yè)后就業(yè)就很困難，而且大多數(shù)用人單位迫切需要應用型高級專門人才。大多數(shù)高校和專業(yè)要培養(yǎng)有一定理論基礎的應用型研究生，即專業(yè)學位(Professional Degree)研究生。然而研究生招生結構調整了，但是教師的發(fā)展跟不上招生結構的調整。碩士教育缺少雙師型教師已成為整個教育界的共識[4]。福州大學材料學院教師中，50歲以上的碩導都經歷過上山下鄉(xiāng)，招工回城，都有工礦企業(yè)的工作背景。1993年以前要攻讀碩士學位，或者是直接學校保送，或者有2年工程實踐之后報考。因此1993年以前本科畢業(yè)的碩導有一部分有工程實踐背景。1994年以后，取消了工作2年報考研究生的資格規(guī)定，所有碩導都是從一所學校到另一所學校的學者，有很強的理論知識，卻與企業(yè)接觸很少[5]。在目前只重論文的教師考核評價體系下，他們寧可寫論文也不愿意深入企業(yè)，從企業(yè)中尋找課題。相應的，企業(yè)中具有豐富工程實踐知識的工程師很難和學生接觸以發(fā)揮工程師服務社會的重要功能：知識傳承。學校和企業(yè)脫節(jié)導致“雙師型”教師比例過低。

考核缺乏鼓勵教師下企業(yè)的動力和從事實驗研究的動力，教學缺乏具有較強實踐能力的教師，導致課程教學重理論輕實踐，忽視實際應用能力的培養(yǎng)。

二、課內課外、校內校外構建實驗實踐教學體系

對于理論課程，要構建實驗實踐教學必須從教學內容、教學手段上予以全面洗牌，重新組合，既要體現(xiàn)在上課過程中，也要體現(xiàn)在課后；既要開展校內實驗，還要開展校外實踐。這些都離不開教師的積極參與和相對固定的校內校外實驗實訓基地。

(一)探究性教學開啟教學內容

俗話說：良好的開端是成功的一半。陶行知先生說：“蓋治學以興趣為主。興趣越多，則從事彌力，從事彌力，則成效愈著?！敝v好緒論課是抓住學生眼球的最重要的手段[6]102。課程有吸引力，才能激發(fā)學生的求知欲，才能使學生改變“專業(yè)課枯燥乏味、理論高深、實踐空洞”的看法。筆者選擇青年學生較感興趣的生活實例，如“20世紀令人矚目的兩大材料失效事故”，講述泰坦尼克號的災難性沉沒和自由女神像的嚴重損害兩大失效問題，引出金屬電化學腐蝕與防護對于國民經濟與社會發(fā)展的重要性和必要性，指出學習本門課程的主要目的和基本要求。

《泰坦尼克號》電影大家都很熟悉，他們一定會追問為什么會發(fā)生沉船，現(xiàn)在為什么又很少有沉船事件發(fā)生。因此就學生的問題馬上布置了一個探究課題“電化學過程及其影響因素，怎樣測定判斷電化學歷程”。通過查閱資料、親身實驗等手段，獲得電化學的種類及其判據(jù)，對于常見的電化學腐蝕，掌握腐蝕的原因、腐蝕本質及腐蝕速度的測定。本以為學生會草草了事，可是絕大部分學生是深入研究課題的，并在學期末寫出了較為詳細的調研報告。

(二)把實驗課帶進課堂，課后調研輸電鐵塔用熱鍍鋅鋼的使用狀況

在講授第一章“極化及其動力學規(guī)律”時，在課堂上演示了一個簡單實驗：

(1)Cu塊、Zn粒分別在H2SO4溶液中的反應；(2)將Cu塊與Zn分開一起放在H2SO4溶液中；(3)將Cu與Zn黏在一起放在H2SO4溶液中。

觀察實驗現(xiàn)象后，啟發(fā)性地提出如果將Cu與Zn分別連接導線后再一起放在H2SO4溶液中，外接小電珠觀察發(fā)光現(xiàn)象。盡管實驗占用了課時，但學生自學的強度提高了，并且也充分理解了原電池和腐蝕原電池兩個基本概念，比純粹照本宣科講解這部分內容效果要好得多。在課堂上就看到了電極，包括陽極和陰極，電解質的作用，電連接在腐蝕中的不可或缺性等。

熱鍍鋅鋼因工藝簡單，具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕能力而得到廣泛應用，在高壓輸電鐵塔上應用很多。國網電科院委托福州大學材料學院研究提高沿海大氣環(huán)境中鐵塔的耐蝕性的課題。課后，筆者帶著研究生去野外觀察使用不同時間以及在不同環(huán)境中使用后的鐵塔腐蝕情況，深入分析鐵塔腐蝕的原因及影響其耐蝕性的因素。

(三)帶著案例自學與精講結合，培養(yǎng)學生對科學研究的認知能力

案例來自于實踐。利用案例采用精講和自學并重的教學方法，增加感性認識，提高學生深入鉆研的興趣[6]102。(1)根據(jù)本課題組的科研形成一個完整的案例進行精講。本課題組研究方向之一是涂層鈦陽極，是20世紀60年代末發(fā)展起來的一種新型不溶性陽極材料[7]。所有研究生從鈦陽極的制備開始，通過系統(tǒng)地進行測試體系的組裝、測試過程的控制、測試結果的分析，將電化學理論與電化學測試有機結合起來。做實驗的目的是為了形成一個完整的案例，從科研的最基本的科研意識、科研方法和科研精神開始。本案例的出發(fā)點是鈦陽極在使用過程中受到了介質的腐蝕，特別是某些局部腐蝕，嚴重影響了其使用壽命。但是如果不發(fā)生腐蝕，也就是沒有電子得失，那么鈦陽極的作用就無從談起。因此鈦陽極領域要解決的問題，從電化學角度出發(fā)，是既要提高活性(電子得失能力)也要延長其壽命的矛盾問題。怎么解決？圍繞材料的四要素成分，組織結構、工藝、電催化性能，既要在實驗室里解決問題，又要解決工程應用上出現(xiàn)的問題，解決電解過程中的高能耗問題。因此對電化學的穩(wěn)態(tài)法、暫態(tài)法中常用的線性循環(huán)伏安法、交流阻抗譜法進行詳細分析，并將科研和工程實際結合起來，其他測試方法留待課后自學討論。在掌握堅實的基礎理論和系統(tǒng)的專門知識基礎上，再安排一定的實驗課，讓學生了解當前腐蝕與防護的動向以及逆向思維、發(fā)散思維的重要性。不同的電極材料、相同的電極材料作為不同的陰陽極、不同的電解液、不同的施加電壓和電流方式對測試結果有重要影響。電化學課程本身是材料學與物理化學的交叉學科[8]。在測試過程中，希望學生從辯證思維角度養(yǎng)成從事科學研究工作或獨立承擔專門技術工作的能力。(2)案例教學還要求學生加強學科之間的聯(lián)系，因為研究工作是一項系統(tǒng)的知識應用和發(fā)現(xiàn)新知識的過程，只有將多學科知識聯(lián)系起來，才能做到研究工作事半功倍。例如在做不銹鋼應力腐蝕的實驗時，模擬1Cr18Ni9Ti鋼制生理鹽水的消毒鍋爐在使用過程中的破壞行為[9]，要求學生對裂紋與擴展的特征、裂紋源區(qū)及裂紋尖端斷裂面及母材的化學成分等進行分析，判斷此裂紋是否是點蝕造成應力集中后形成裂紋源并擴展產生的應力腐蝕裂紋，使學生建立起如何進行科學研究的思想，培養(yǎng)正確的科學態(tài)度。(3)廣泛的案例收集和討論。在平時的修課過程中，經常向學生提供高校和科研院所的研究課題、當前的研究動向和發(fā)展趨勢、學科的研究熱點和難點，培養(yǎng)學生強烈的好奇心和事業(yè)心，舉一反三，完成教學目的。

(四)各課題組有關電化學研究部分知識共享

利用新媒介開展自學和討論，使得各課題組有關電化學研究部分共享。課堂上學生和教師能夠交流的時間是有限的，更多的交流留待課外進行。讓學生參與電化學原理與測試技術網站建設，在BBS、QQ群和微信群上交流各課題組的研究方向和學習心得，通過資源的整合和教師的答疑，真正做到自主學習、創(chuàng)造學習和快樂學習。通過多種方式和手段的利用，使學生透徹地理解各種測試對象的特點，學會數(shù)據(jù)的收集、分析和整理，并進一步培養(yǎng)基本的、良好的、規(guī)范的測試程序，提出富有創(chuàng)新性的測試方法。通過逐步建立課外教學模式和機制，探索課外教學環(huán)節(jié)的主要內容和方式，并與課堂教學內容有機結合，使本課程的教學內容建設更加深化和完善，并為論文以及將來的工作奠定基礎。

(五)不斷加強教師自身實驗實踐能力，搭建實踐平臺

教師本身要認識到實驗實踐教學對培養(yǎng)人才的重要性，決不能為了迎合考核和獲得績效關在自己的實驗室里寫論文。作為教師首先必須進實驗室熟悉掌握與課程相關的校內實驗實踐教學，參加組織實驗指導環(huán)節(jié)的教學活動。其次要服從“傳幫帶”，特別是青年教師，不要誤以為有幾篇高水平論文就可以漠視老教師的實踐能力。要積極參加產學研合作教育，通過實踐調研、技術服務、人才培養(yǎng)模式研究、項目開發(fā)等形式，參與工程實踐、技術開發(fā)、產品研發(fā)等社會經濟活動，提高解決實際問題的能力及科研創(chuàng)新能力，取得具有經濟社會效益、參考價值及應用前景的人文或科技成果，搭建實踐平臺。學院也要聘請企事業(yè)單位中具有豐富實踐經驗和特殊技能的高級專業(yè)技術人員、管理專家等來校兼職講課，指導教師和學生的實驗實訓，幫助校內教師提高實踐能力，了解行業(yè)發(fā)展動態(tài)，促進科研成果的轉化。

三、結語

專業(yè)學位以專業(yè)實踐為導向，重視實踐和應用，要反映該專業(yè)領域的特點和對高層次人才在專門技術工作能力和學術能力上的要求。從理論課開始，廣大校內碩士生導師就要將理論與工程應用緊密結合，要將學術研究生的教學方法、教學內容與專碩生的教育區(qū)別開來。隨著我國經濟社會的發(fā)展，教師要積極參與教學改革，走向經濟建設前線，要高度關注研究生就業(yè)去向，培養(yǎng)經濟社會發(fā)展急需的應用型人才。在工程教育背景下，無論是本科生教育還是專碩生教育，都不能忘了培養(yǎng)宗旨：培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經濟社會發(fā)展需要的高質量、各類型工程技術人才。

[1]孫健.論“卓越計劃” 實施背景下高等工程教育課程體系設計[J].高等理科教育，2012，101(1)：41-45.

[2]趙韓強，趙樹凱.高等工程教育培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的思考[J].高等理科教育，2007，75(5)：72-74.

[3]中華人民共和國教育部.教育部 國家發(fā)展改革委 財政部關于深化研究生教育改革的意見[A/OL].(2013-03-29)[2015-10-27].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/A22_zcwj/201307/154118.htm.

[4]胡衛(wèi).加強地方本科高校“雙師型”隊伍建設[EB/OL].(2015-03-03)[2015-10-27].http：//edu.china.com.

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[5]董凌波.基于“以學生為本”的高校課程改革探析[J].高等理科教育，2013，107(1)：103-107.

[6]邵艷群.案例教學法在“材料腐蝕與防護”課程中的應用探討[J].高等理科教育，2003，52(6)：102-106.

[7]邵艷群.專業(yè)課程實驗與科學研究相結合提高教師和學生的綜合素質[J].高等理科教育，2001，40(6)：53-57.

[8]王春明.《電化學原理和方法》用于研究生教學的體會[J].高等理科教育，2002，42(2)：113-114.

[9]劉喜明，連建設.1Cr18Ni9Ti鋼應力腐蝕裂紋產生原因[J].金屬熱處理，2000(2)：44-46.

(責任編輯李世萍)

Construction of the Experiment and Practice Teaching System underthe Background of the Engineering Education—Taking "Electrochemical Theory and Testing Technology" as an Example

SHAOYan-qun，PENGKai-ping，LIXiang-qi

( School of Material，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou，350108，China)

The teaching step of experiment and practice has been attached great importance under the engineering education background. However，a common phenomenon still exists that the class is mainly based on the teaching contents ignoring the enhancement of the experiments and practical ability during the teaching process in some specific courses，and it is extremely obvious in the courses of the professional master degree.So this paper analyzes the basic reasons in detail for the lack of experimental and practical teaching contents in the current curriculum.Taking the course "electrochemical theory and testing technology" as an example and combining with the author's vertical and horizontal projects，the paper presents a comprehensive reform scheme from the teaching contents，teaching means and teachers' practical abilities to strengthen their engineering practice ability.Meanwhile，it also constructs a full range teaching systems of experimental practice about the curricular and extracurricular courses inside and outside universities .Keywords：experiment and practice teaching system；teaching reform；engineering education

2015-10-27

福州大學研究生院重點課程建設與教學研究項目(項目編號：Y2013KC07)；2015年福州大學第九批高等教育教學改革工程項目.

邵艷群(1972-)女，浙江金華人，副教授，博士，主要從事功能材料、電化學理論、腐蝕與防護研究.

G642.0

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