鋁硅中間合金熔煉實驗的改革思路與實踐

龐興志 許征兵 趙艷君

廣西大學材料科學與工程學院 廣西南寧 530004

國家素質教育的提出，掀起了一場教育改革的浪潮，對人才培養(yǎng)的方向和目標進行了重新定位，從而奠定了培養(yǎng)適應社會發(fā)展、滿足市場需求為核心的綜合性、高素質人才的基調[1]。人才培養(yǎng)目標的調整，意味著在新的形勢和環(huán)境下，高等教育必須順勢而為進行深入而全面的改革[2]。實踐教育是高等教育的必備且重要環(huán)節(jié)，承擔著學生動手能力、思考能力、協作能力、創(chuàng)新能力等綜合能力的培養(yǎng)[3,4]。然而傳統的實驗課程體系，大多是驗證性試驗，只是一種知識性的傳輸，學生缺乏主動性和創(chuàng)造性，無論是其內容還是方法、手段等都與新時期的培養(yǎng)目標不相適應。因此，高等教育需要從以知識的單向傳授為中心，轉向以鼓勵學生主動獲取知識的能力培養(yǎng)為中心；需要從培養(yǎng)掌握知識的人才，轉向培養(yǎng)掌握和應用知識的人才。

材料工藝實驗是材料科學與工程專業(yè)的一門重要專業(yè)實驗課，其目的是通過實驗讓學生了解和掌握材料的各種金屬熔煉工藝、材料的熱處理工藝流程、加工方法及工藝等，是一門加深金屬熔煉及熱處理、金屬材料學、材料性能學等專業(yè)理論知識的實踐課程，內容涵蓋面廣，要求高，學習難度相對較大。鋁硅中間合金熔煉實驗正是為滿足該課程的要求而設，旨在幫助學生加深理解和鞏固金屬熔煉理論知識，加強知識間的聯系與綜合應用，以達到培養(yǎng)學生發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力。為此，我們對該課程的鋁硅中間合金熔煉實驗進行了全面改革，制定了以加深專業(yè)知識為出發(fā)點、以拓寬知識面為平臺、以加強綜合能力培養(yǎng)為目標的改革思路，給予該實驗新的定位。讓實驗課不再僅僅是驗證理論結論的配角，而是成為培養(yǎng)學生動手能力、思考能力、協作能力、創(chuàng)新能力的承擔者。通過實驗系統的訓練，提高了學生的綜合實驗技能，并最大限度地鍛煉了學生靈活應用所學知識和獨立從事科研活動的能力。

1 傳統熔煉實驗存在的問題和根源

傳統熔煉實驗的主要內容和過程為：學生預習實驗手冊內容→分組觀察實驗教師操作和聽取實驗教師的講解→撰寫實驗報告→實驗教師評改實驗報告并給出實驗成績。實驗基本上由實驗教師進行操作和講解，學生不參與實驗操作，這樣的實驗存在以下幾個方面的問題：(1)不能培養(yǎng)學生的動手能力。實驗課程是以培養(yǎng)學生的動手能力為目的，但目前的實驗，學生基本不用動手做實驗，只是觀看，根本談不上動手能力的培養(yǎng)。(2)不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。學生不進行實驗操作，沒有將理論與實驗聯系起來思考、分析和解決實驗中出現的問題，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更無從談起。

存在以上問題的根源為：(1)課程安排不重視實驗環(huán)節(jié)，不能調動學生的積極性。認為實驗課只是理論課的驗證，可有可無，學生無實驗創(chuàng)新的動力。(2)實驗教學評價體系不完善，且實驗分組較多，同一個實驗要分若干組才能完成，工作強度大，所以實驗只能由教師演示，實際教學效果欠佳。

2 實驗的改革思路

針對上述諸多問題，鋁硅中間合金的熔煉實驗在學校的重視和資助下，做了如下改革：

2.1 轉變實驗教學思想、更新實驗教學觀念

任何一項改革都需要以轉變思想、更新觀念為先導[5,6]，實驗的教學改革也不例外。樹立實驗教學是以培養(yǎng)學生動手操作能力和實驗創(chuàng)新思維能力為主的觀念，轉變實驗教學中教師和學生的角色，樹立實驗教學以學生動手為主，教師輔助指導的理念；轉變實驗教學中對實驗內容、時間、要求“統一性”的觀念，樹立實驗教學中“個性化”“特色化”為主的觀念。只有這樣，才能改變教師和學生對實驗教學的看法，才能真正實施素質教育。

2.2 實驗改革的內容

為培養(yǎng)學生的動手能力、綜合應用知識的能力，提高獨立分析問題和解決問題的能力，鋁硅中間合金的熔煉實驗的內容和步驟做了如下調整：

第一階段：課前思考。在實驗課程開展前，要求學生除了認真預習實驗手冊外，還要查閱相關的文獻資料，了解鋁硅中間合金熔煉的流程和注意事項，按組制訂實驗方案并進行實驗可行性分析。

第二階段：制訂實驗方案。各組組員分別進行實驗方案討論，形成具體實驗方案，教師負責制訂緊急情況的應急預案。

第三階段：學生動手實驗。整個實驗操作過程均由學生獨立進行，教師負責監(jiān)督和意外情況的處理，并且向學生提問實驗過程中可能會出現的問題，讓學生思考和回答，要求學生做好全程記錄，并作為成績考核的一部分。

第四階段：實驗報告和總結。實驗報告必須要格式規(guī)范，說明制訂實驗工藝參數的理論依據，鋁、硅添加的順序，經熔煉后組織和性能發(fā)生的變化，涂料在熔煉過程中的作用，以及個人在實驗方案制訂和實驗操作過程中的貢獻，對實驗過程中的問題和實驗結果進行分析等。

第五階段：課程考核。徹底改變以往僅憑實驗報告評定實驗成績的考核辦法，采取過程全面的考核方式?？己酥饕獙嶒灉蕚洹嶒灧桨钢朴?、實驗現場操作、實驗現場記錄及回答問題、實驗報告撰寫等情況進行綜合考慮評定，充分體現實驗過程的整體性。

3 實驗改革的成效

3.1 培養(yǎng)了學生的自學能力和思考能力

課前思考要求學生查閱實驗的相關文獻，制訂實驗方案和進行可行性分析。通過這一環(huán)節(jié)，不但加深了理論知識的理解，拓寬了知識面，同時還預測可能出現的問題和制訂解決方案，極大提高了學生的自學能力和思考能力。

3.2 培養(yǎng)了學生的動手能力和協作能力

在實驗的操作過程中完全由學生自行完成，確立學生在實驗教學中的主體地位，弱化教師演示者的角色，賦予其引導者、輔助者、監(jiān)看者的角色，重點培養(yǎng)學生的動手能力，啟發(fā)學生的科研思維，發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維，深化學生的實踐技能。該實驗的操作步驟和環(huán)節(jié)較多，帶有很大的危險性，需要組員間的密切配合才能完成整個實驗，某個步驟或環(huán)節(jié)配合不好，整個實驗都可能前功盡棄，通過實驗操作的配合培養(yǎng)了學生的協作能力和團隊合作精神。絕大多數學生認為，通過獨立完成實驗，增加了他們的責任感，提高了他們的自信心，激發(fā)了他們的學習熱情，鍛煉了他們的動手能力和協作能力。

3.3 培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力

從實驗課前思考到實驗操作再到實驗報告的撰寫，都需要學生不斷地思考和創(chuàng)新，要求學生拿出更好的方案，拿出更好的答案，不斷激發(fā)他們的創(chuàng)造熱情，提高他們不斷尋求新知識的積極性，通過實驗培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

3.4 保障了實驗教學的效果

通過本次實驗改革，不僅學生的綜合素質得到了提高，教學的效果也得到了保障，具體表現在以下幾方面：(1)考察教師的實驗教學指導思想、教學理念和思路；(2)考察實驗教學的設備、設施條件是否滿足實驗要求；(3)考察實驗教學管理體系是否體現綜合化、特色化；(4)考察實驗教學內容是否體現創(chuàng)新教育的思想，是否具有先進性、設計性、綜合性、探索性；(5)考察實驗教學考核體系是否體現了考核學生的自主性、創(chuàng)新性、團隊合作性等。

4 實驗改革的不足

雖然本次實驗改革取得了較大成效，但在改革過程中也反映出些許不足之處，尚待改進：

(1)盡管大部分學生都比較積極，但還有一小部分學生不是很自覺。例如有的學生在實驗準備階段并沒有認真地查閱文獻，而是依賴一兩位學生去準備資料，有的學生在實驗操作時馬馬虎虎，敷衍了事，走走過場，失去了鍛煉的機會。

(2)由于實驗設備數量有限，而學生人數較多，同一個實驗需要重復多次才能完成，實驗的時間跨度大，從而導致部分學生把時間浪費在等候上。

(3)實驗經費不足，實驗材料缺乏，不能滿足實驗要求，只能做些基本指標，尚不能進行深入的探索。

5 實驗改革的方向

(1)增加實驗課程的學分比重，引起學生對實驗課程的重視。設置開放創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)，激發(fā)學生對實驗的興趣。

(2)制定合理的實驗制度，合理安排實驗，讓實驗設備與學生的時間均能有效利用。加大實驗經費的投入，配置滿足實驗要求的設備和足夠的實驗材料。

(3)建立科學的學生成績評價體系，考核成績要全面體現學生實驗過程的工作成果。

6 結束語

素質教育要求現行實驗教學體制改革，而實驗教學改革是一個循序漸進的過程，實驗教學中“教師本位”的現象依然十分普遍[7,8]，然而培養(yǎng)具有動手能力、思考能力、協作能力、創(chuàng)新能力的大學生，是高等學校實驗教育的首要任務[9]，鋁硅中間合金熔煉實驗的教學改革不僅能達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和獨立操作的能力，而且學生的綜合實驗技能和綜合素質也得到了很大提高。但要使實驗教學完全滿足培養(yǎng)社會需要和市場需求的綜合性人才，還需要我們不斷地改革創(chuàng)新、實踐探索和科學總結。

[1]中共中央國務院關于深化教育改革全面推進素質教育的決定[N].人民日報,1996-06-16.

[2]尚書旗,楊兆慧,連政國.促進實驗教學改革的思路與探索[J].華中農業(yè)大學學報,2005(10): 128-130.

[3]蔣建清,梅建平,睢良兵.金屬材料專業(yè)實驗課的改革與實踐[J].實驗技術與管理, 2004,21(1): 23-26.

[4]黃忠臣,韓芳,王麗華.原子吸收實驗教學的改革[J].實驗室研究與探索,2010,29(8):125-126.

[5]陳遇春,李厚.高校教學改革中教師組織問題的研究與探索[J].中國大學教學,2011(11):63-65

[6]鐘啟泉.對話與文本:教學規(guī)范的轉型[J].教育研究,2001(3):33-39.

[7]周建平.“從科學認識論”到“生活認識論”：論教學的認識論基礎的轉換[J].教育研究與實驗,2002(1):18-23.

[8]李燕.獨白:教育交往關系的異化[J].當代教育科學,2004(11):17-18.

[9]靳玉樂.新課程發(fā)展中教學問題的探討[J].山東教育科研,2002(2):18-21,24.