“驗證型”實驗向“設(shè)計-實踐型”實驗項目轉(zhuǎn)變的探索研究

蔣 亮,張書杰,劉 暢,耿桂宏

（北方民族大學(xué)材料學(xué)院, 銀川 750021）

0 引言

《金屬材料及熱處理》是材料學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)（以下簡稱材科專業(yè)）和材料成型及控制工程專業(yè)（以下簡稱成型專業(yè)）的一門重要的學(xué)科主干課程，是一門典型的以基礎(chǔ)理論和實驗實踐緊密結(jié)合為特征的課程，其對應(yīng)開設(shè)的實驗課程即《金屬材料及熱處理實驗》是材料工程學(xué)科中一門實踐性和綜合性均較強的專業(yè)實踐必修課。該課程與實驗具有很強的互補性，在材料科學(xué)專業(yè)和材料成型專業(yè)的教學(xué)中，具有舉足輕重的地位。因此，該課程的實驗設(shè)計應(yīng)能夠使學(xué)生在實驗過程中充分發(fā)揮自己的想象力與創(chuàng)造力，從而達到優(yōu)化學(xué)生知識結(jié)構(gòu)并擴大其知識面的目的。

我國傳統(tǒng)教育觀念更加重視理論課的教學(xué)，而實驗教學(xué)經(jīng)常被當(dāng)做是理論教學(xué)的附庸，很多高校開設(shè)的《金屬材料及熱處理實驗》屬于傳統(tǒng)的“驗證型”實驗，即：學(xué)生只是進行最基本的熱處理操作，實驗內(nèi)容古板，學(xué)生不需要動腦，只是“照葫蘆畫瓢”地按照實驗指導(dǎo)書上的文字，按部就班地完成實驗，實驗過程缺少設(shè)計性和創(chuàng)新性。按照這種“驗證型”實驗的教學(xué)方法，學(xué)生做實驗只能像“照貓畫虎”一般，完全沒有發(fā)揮主觀能動性，學(xué)生無法養(yǎng)成創(chuàng)新思維和獨立思維的好習(xí)慣，對課本形成了嚴(yán)重的依賴性，最終對教育質(zhì)量造成不良影響。隨著教學(xué)改革的不斷深入發(fā)展，“驗證型”熱處理實驗已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了“應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)體系”開發(fā)學(xué)生智能，發(fā)揮學(xué)生主觀能動作用的需要。因此，要從傳統(tǒng)的“驗證型”實驗逐漸過渡到“設(shè)計-實踐型”實驗，這樣不僅可以達到一般的實驗?zāi)康模饕菍嶒炓婚_始就能使每個學(xué)生開動腦筋，提高每個同學(xué)對書本知識靈活運用的能力，發(fā)揮主觀能動性，變被動為主動，成為學(xué)習(xí)的主體[1-2]。

1 《金屬材料及熱處理實驗》教學(xué)現(xiàn)狀

目前，我院所開設(shè)的《金屬材料及熱處理實驗》是以單項驗證、演示的傳統(tǒng)教學(xué)手段為主，由實驗教師在課前將實驗內(nèi)容和實驗儀器、材料規(guī)定好，并調(diào)試好，一切準(zhǔn)備就緒后，學(xué)生才開始實驗，這就事先排除了實驗過程中可能發(fā)生的問題。學(xué)生按照實驗教師撰寫的實驗步驟、實驗原理完成實驗，也屏蔽了學(xué)生本來應(yīng)該接觸的實驗安排和選題過程，除了實驗課那短短的幾十分鐘，其他所有的工作幾乎都有教師和教材代勞了。這樣的教學(xué)方式無疑扼殺了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。科學(xué)實驗本身就是無數(shù)次失敗，最后總結(jié)提煉出一個正確方法的過程，而傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，讓學(xué)生無法體會失敗，因而將實驗的順利也認(rèn)為是理所當(dāng)然，完全不能夠領(lǐng)會實驗的真諦。這樣的機械化的教學(xué)方法和傳統(tǒng)理論課程的教學(xué)如出一轍，實驗室成了教室的另一種形式。反觀教育發(fā)達國家的學(xué)生，動手能力普遍強于中國學(xué)生，善于、也敢于擺弄實驗儀器，而不是因為害怕?lián)p壞儀器而不敢“輕舉妄動”。這種惰于動手和動腦的不良習(xí)慣，顯然是我們實驗教學(xué)方法的僵化和老化造成的。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)，漠視學(xué)生的主體性和學(xué)生之間客觀存在的基礎(chǔ)、興趣、智力、思維方法等差異，在實驗時間、時數(shù)上全班齊步走，不但要求學(xué)生同時進入實驗室，還規(guī)定所有學(xué)生在統(tǒng)一的起止時間內(nèi)完成實驗任務(wù)。造成的結(jié)果就是，實驗?zāi)芰姷膶W(xué)生沒有機會進行進一步的探索，實驗?zāi)芰Σ畹耐瑢W(xué)無法在規(guī)定時間內(nèi)獨立完整完成實驗，有較高熱情的學(xué)生不能研究自己感興趣卻不是老師指定的實驗內(nèi)容的實驗。這種無視差異和個性的實驗教學(xué)方式，完全忽視了學(xué)生的主體性，學(xué)生的積極性更無從談起。高校實驗室通常為高校投資的重頭部分，應(yīng)該才人才教育中發(fā)揮與價格相符的價值。然而實際情況是，學(xué)

生只被允許在有限的實驗課中接觸這些昂貴的實驗儀器設(shè)備，課后學(xué)生甚至無權(quán)進入實驗室。有的實驗室在一年中只有一學(xué)期安排實驗課，實驗儀器設(shè)備的空置率較高，利用率太低，加上平時的維護管理成本，造成了資源的浪費和不必要的損失。

綜上所述，傳統(tǒng)的“驗證型”實驗教學(xué)在內(nèi)容、方法、管理效益等方面都不符合現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢，改革實驗教學(xué)刻不容緩。

2 實驗教學(xué)內(nèi)容改革

參照北方民族大學(xué)新的培養(yǎng)方案要求，對于《金屬材料及熱處理實驗》實驗指導(dǎo)書進行重新編寫。新的實驗指導(dǎo)書針對實踐性環(huán)節(jié)進行了進一步加強，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)重新還給學(xué)生。通過熱處理實驗課的教學(xué)，使學(xué)生更好地掌握金屬熱處理的原理，并在實踐過程中加深對概念的理解并能很好的在實踐過程中運用，為學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計或今后從事金屬熱處理行業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

為提高《金屬材料及熱處理》課程實驗的效率，充分體現(xiàn)學(xué)生的自主性，對實驗教學(xué)內(nèi)容作了較大的改革，主要有以下幾點:①明確向?qū)W生提出實驗要求和考核標(biāo)準(zhǔn)，具體內(nèi)容參照新的《金屬材料及熱處理實驗》指導(dǎo)書；②學(xué)生隨機分配，分成若干學(xué)習(xí)小組（組數(shù)根據(jù)上課學(xué)生人數(shù)確定，每組4- 5人），每個學(xué)習(xí)小組選出一名組長。在組長的帶領(lǐng)下，小組成員共同查閱相關(guān)的文獻和資料，討論制定實驗方案，并在指定的日期內(nèi)，將討論結(jié)果通過電子郵件的方式發(fā)送給指導(dǎo)老師；③指導(dǎo)教師經(jīng)反復(fù)審閱和修改后，將完善后實驗方案反饋給學(xué)生，并通知學(xué)生根據(jù)最終的方案熟悉實驗設(shè)備；④合理安排實驗室工作人員，保證實驗室全天（工作時間內(nèi)）對學(xué)生開放，讓學(xué)生有充分的時間(集中2-3周)進行實驗準(zhǔn)備和實驗操作，學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)實驗室規(guī)章制度，并在嚴(yán)格按照制度的前提下完成所制定的實驗內(nèi)容。實驗室的長時間開放不僅可以提高實驗設(shè)備的利用率和投資效益，對調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、動手能力、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新人才也具有十分重要的意義。⑤實驗的最后步驟是拍攝金相組織圖片，根據(jù)照片分析組織特征并撰寫實驗報告；⑥各組成員按時給組長上交實驗報告，組長轉(zhuǎn)交給指導(dǎo)教師，再由指導(dǎo)教師和實驗員共同組成評審小組，分別對學(xué)生的實驗態(tài)度和實驗操作是否按照實驗考核標(biāo)準(zhǔn)進行，以及學(xué)生的實驗報告進行考評[3]。

3 應(yīng)用效果分析

“設(shè)計-實踐型”熱處理實驗可以開發(fā)學(xué)生智能，培養(yǎng)學(xué)生能力，能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的零散的熱處理知識綜合起來，從而加深學(xué)生對教材中的一些概念的進一步理解，并將書本上的知識、概念應(yīng)用于制定熱處理工藝方案設(shè)計中。學(xué)生經(jīng)過整個實驗流程后既掌握了熱處理原理，又學(xué)會了熱處理的基本方法，做到了理論聯(lián)系實踐。能夠親身參與實驗方案設(shè)計也能夠顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對于實驗內(nèi)容理解更加深刻，進一步提高實踐動手能力。

新的實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已在北方民族大學(xué)11級材料科學(xué)與工程專業(yè)一個教學(xué)班的《金屬材料與熱處理》課程實驗教學(xué)中試運行，目前已經(jīng)取得良好的預(yù)期的效果。學(xué)生的積極性和熱情度明顯提高，自學(xué)能力以及自主設(shè)計實驗?zāi)芰︼@著增強。此外，學(xué)生表現(xiàn)在其他實踐過程中的創(chuàng)新意識也明顯得到增強，解決工作和學(xué)習(xí)中實際問題能力有了大幅度提高，實踐課程考核成績優(yōu)良率提高到90%以上。

[1]洪景娥，張麗. 高職“金屬學(xué)與熱處理"課程實驗教學(xué)內(nèi)容的改革與實踐[J]. 山東電力高等專科學(xué)校學(xué)報,2010（04）：54-56.

[2]洪景娥，張麗. 金屬學(xué)與熱處理實驗教學(xué)內(nèi)容的改革與實踐[J].價值工程, 2012（01）：232-233.

[3]祁曉英，張淑榮，張學(xué)萍.設(shè)計、操作性熱處理實驗[J].實驗技術(shù)與管理,1990（02）：55-56.