材料綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

傅斌　由臣（天津理工大學(xué)，天津　300384）

材料綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

傅斌由臣
（天津理工大學(xué)，天津300384）

針對材料綜合實(shí)驗(yàn)課這一材料類專業(yè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，筆者及所在團(tuán)隊(duì)針對教學(xué)方法的優(yōu)化、評分體系的創(chuàng)新等進(jìn)行了探索，實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)它能有效地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在一定程度上提高了學(xué)生獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力、操作能力和綜合素質(zhì)。

材料科學(xué)與工程；材料綜合實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

材料綜合實(shí)驗(yàn)是一門材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，其目的在于為學(xué)生提供一個(gè)驗(yàn)證課堂所學(xué)理論并與實(shí)際相結(jié)合的平臺，在課程設(shè)置上，此門實(shí)驗(yàn)課程經(jīng)常與材料物理性能等課程安排在同一學(xué)期，并基本保證內(nèi)容上的同步對應(yīng)，其目的在于可以及時(shí)將課堂教學(xué)中所學(xué)知識運(yùn)用到實(shí)踐中，在動手實(shí)驗(yàn)的過程中使學(xué)生對理論的理解得到深化，形成感性認(rèn)識，并最終完成從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的回歸與飛躍。正因?yàn)椴牧暇C合實(shí)驗(yàn)的這一作用，各高校材料類相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了此類課程，并積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完善與改革及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

一、目前材料綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

經(jīng)過多年的探索，材料綜合實(shí)驗(yàn)已經(jīng)能夠完成既定的教學(xué)目的，但應(yīng)該看到仍然存在著一些問題使得該課程具有改進(jìn)與提升的空間。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)類似，材料綜合實(shí)驗(yàn)課基本上也沿用這樣一種模式：首先，教師集中講述本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，其后學(xué)生開始動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成后課下撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最終教師按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告對學(xué)生該次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評分，并在學(xué)期末匯總給出材料綜合實(shí)驗(yàn)課的總成績。這種教學(xué)模式主要存在兩個(gè)問題：一是學(xué)生存在動手不動腦現(xiàn)象；二是實(shí)驗(yàn)課成績考評方式不甚合理。

首先，目前的材料綜合實(shí)驗(yàn)普遍采取的模式是，任課教師按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書設(shè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容，制定實(shí)驗(yàn)方案，甚至規(guī)定了實(shí)驗(yàn)的所有細(xì)節(jié)。上課時(shí)學(xué)生首先聽取教師的講述，其后按照指導(dǎo)直接動手即可。這種傳統(tǒng)方式的優(yōu)勢是，在課時(shí)不充裕的情況下，保證了學(xué)生能夠盡快搞清本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方法步驟，從而快速上手并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。由于課程時(shí)間所限，此模式下教師只能盡快講述實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識要點(diǎn)，課堂信息量無法得到充分保障，在短時(shí)間的集中講授中學(xué)生也不可能有足夠的時(shí)間充分理解實(shí)驗(yàn)，同時(shí)教師直接傳達(dá)給了學(xué)生為何以及如何做此實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不需要、也不可能有足夠的獨(dú)立思考空間，只是機(jī)械性的按照實(shí)驗(yàn)步驟去做，這樣就造成了上手快也忘得快的問題，進(jìn)而不利于其主觀能動性的發(fā)揮，容易使實(shí)驗(yàn)成為走過場。

其次，目前材料綜合實(shí)驗(yàn)課的考評方式基本為對實(shí)驗(yàn)報(bào)告打分、期末計(jì)算總成績的方法。該方法借由實(shí)驗(yàn)報(bào)告反映學(xué)生對某次實(shí)驗(yàn)的理解、獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及對該結(jié)果的總結(jié)與思考，具備合理性，因而為眾多院校所普遍采用。但也應(yīng)注意到，這一傳統(tǒng)方式具有一定的局限性，即僅靠文字無法體現(xiàn)學(xué)生實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作水平的高低，且課下完成的、非統(tǒng)一考試性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告在一定程度上存在著照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書甚至抄襲的情況，不能完全反映學(xué)生對實(shí)驗(yàn)知識的真實(shí)掌握情況。實(shí)驗(yàn)課成績基本只取決于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的得分，而忽略了實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)，這使得某些學(xué)生更加不重視對實(shí)驗(yàn)的理解和操作，甚至只通過抄襲完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，形成惡性循環(huán)。

針對以上現(xiàn)象，任課教師有必要對這一實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式以及其中存在的問題進(jìn)行深入探討，并進(jìn)行有針對性的改革，使得材料綜合實(shí)驗(yàn)課能夠真正起到拓寬學(xué)生視野，提高動手能力，促進(jìn)主觀能動性，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的作用。

二、材料綜合實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革方案

近年來，我們針對材料綜合實(shí)驗(yàn)課中所存在的一系列問題進(jìn)行了一些探索，并將改革方案引入教學(xué)，力圖在實(shí)踐中找到合理的解決方案，提高實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

1.由講述式轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)

針對教師實(shí)驗(yàn)前集中講授導(dǎo)致學(xué)生無法充分理解和主動思維這一情況，可采取“課下調(diào)研課上實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)手段加以解決。即課前布置相關(guān)思考題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思維，并鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，與教師充分交流互動，使其在上課時(shí)已對將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有一個(gè)大概的了解，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

2.由批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂考察為主的評分體系

在抓好學(xué)生實(shí)驗(yàn)前動腦環(huán)節(jié)的同時(shí)，也應(yīng)逐步完善實(shí)驗(yàn)后的考評方式。目前普遍采用的依靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告打分、期末計(jì)算總成績的方法不能完全反映出學(xué)生對實(shí)驗(yàn)知識的真實(shí)掌握情況和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，且以動手為主要表現(xiàn)形式的課程無法也不應(yīng)僅通過文字進(jìn)行考評。故作為材料類學(xué)科一門重要的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，材料綜合實(shí)驗(yàn)的評分構(gòu)成中應(yīng)大幅度提高實(shí)驗(yàn)課課堂分?jǐn)?shù)在總分中所占比重。眾所周知，實(shí)驗(yàn)本身即為動手與動腦的結(jié)合，而實(shí)驗(yàn)課堂上主要體現(xiàn)的就是學(xué)生的動手部分，加大課堂分?jǐn)?shù)的比重就是增加對學(xué)生動手能力，以及實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的各種情況處理能力的判定。

以材料綜合實(shí)驗(yàn)中的“金相和組織觀察實(shí)驗(yàn)”為例，此實(shí)驗(yàn)涉及到取樣、鑲嵌、磨制、拋光、浸蝕和顯微組織觀察等多個(gè)環(huán)節(jié)，故對學(xué)生的操作要求較高，各步驟中可能出現(xiàn)的問題也較多，如磨制力度和角度掌握不好導(dǎo)致樣品研磨面成為多個(gè)平面；粗砂紙的劃痕被帶入后面道次的磨制以至于最終有較深劃痕無法去除；拋光時(shí)過于用力以及噴灑潤滑液不及時(shí)導(dǎo)致樣品表面氧化；浸蝕時(shí)間過長或過短等等。這些操作上的失誤均會使金相試樣產(chǎn)生缺陷，甚至最終無法觀測到完整的顯微組織。

在實(shí)際教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，此實(shí)驗(yàn)中學(xué)生完成度差異很大，有些學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無法完成樣品的制備和最終金相照片的拍攝，而有些同學(xué)則可快速優(yōu)質(zhì)地完成整個(gè)制備和拍照過程。觀察中發(fā)現(xiàn)，后者具有較優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)操作能力，可快速熟悉掌握設(shè)備并投入應(yīng)用，且對于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題認(rèn)真加以思考，并果斷做出改進(jìn)。例如，初次磨制試樣者很容易出現(xiàn)樣品被磨成多個(gè)平面的現(xiàn)象，一般出現(xiàn)在較粗砂紙道次中，這是由于往復(fù)移動樣品時(shí)手腕角度沒有隨樣品移動而調(diào)整所致。實(shí)驗(yàn)操作能力較強(qiáng)的學(xué)生會及時(shí)觀察到這一情況，并果斷處理，如立即回復(fù)上一道次重新磨制，甚至直接用砂輪機(jī)將樣品恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不會糾結(jié)于繼續(xù)磨樣是否有可能補(bǔ)救。此類學(xué)生在重新磨樣時(shí)會調(diào)整手腕動作與磨制過程相配合，一般不會再次出現(xiàn)同樣問題，最終即便從頭返工，也會較快完成，且最終樣品表面會較完美。但通常在本實(shí)驗(yàn)評分時(shí)，這些情況不會被計(jì)入該次成績中，最終分?jǐn)?shù)主要取決于實(shí)驗(yàn)報(bào)告中金相照片的質(zhì)量。這一模式的弊端不但在于無法考量學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和解決實(shí)際問題能力，同時(shí)也無法準(zhǔn)確判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的優(yōu)劣，例如可能某位學(xué)生最終完成的試樣質(zhì)量較差，但在拍照時(shí)可挑選質(zhì)量較好的區(qū)域進(jìn)行，即便該區(qū)域在整體樣品中只占很小的比例。

有鑒于此，筆者認(rèn)為，若需綜合客觀地評價(jià)每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，則應(yīng)要求任課教師改變“實(shí)驗(yàn)前統(tǒng)一指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)中偶爾輔導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)后只收報(bào)告”的傳統(tǒng)模式，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間，頻繁仔細(xì)地觀察每一位操作者在不同步驟中的具體表現(xiàn)，以此給出細(xì)化的評分，從而在實(shí)驗(yàn)課完成時(shí)打出每位學(xué)生的課堂成績，并在課后結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)的最終成績。我們認(rèn)為相對于傳統(tǒng)的評分模式，較為合理的新型評分體系應(yīng)為實(shí)驗(yàn)課的課堂成績占比約為70%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告約為30%，其中課堂成績又可以根據(jù)學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)的理解程度、儀器設(shè)備使用水平、實(shí)驗(yàn)過程中態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)性、實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣的優(yōu)劣以及最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果的完成度等方面進(jìn)行細(xì)化，從而使學(xué)生的課堂成績拉開檔次。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要分?jǐn)?shù)應(yīng)體現(xiàn)在對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和思考以及是否有獨(dú)到見解等方面，同時(shí)仍需為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式、書寫水平留出一定分?jǐn)?shù)空間，以督促學(xué)生養(yǎng)成良好的記錄實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

這種新型的評分體系，因?yàn)橥怀隽司唧w實(shí)驗(yàn)操作水平和學(xué)生動手能力，故可以客觀評價(jià)學(xué)生駕馭實(shí)驗(yàn)的能力，從而使實(shí)驗(yàn)課成為科研能力和潛力的判據(jù)之一，為用人單位或更高一級別進(jìn)修選拔實(shí)驗(yàn)和科研人才提供了參考。同時(shí)，增加對實(shí)驗(yàn)過程中表現(xiàn)的考量，也可以有效調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更加認(rèn)真、投入，使其樂于通過積極的動腦和動手獲得更優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而有效提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平，并幫助他們對相關(guān)知識進(jìn)行更深入的理解。

三、結(jié)束語

在進(jìn)行了上述教學(xué)改革和實(shí)踐后，我們發(fā)現(xiàn)，對于材料綜合實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合的材料物理性能課程，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)成績均有相當(dāng)程度的提高。新型評分標(biāo)準(zhǔn)的采用在較大程度上提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)了良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，對最終畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)部分也有相當(dāng)助益。綜上所述，材料綜合實(shí)驗(yàn)作為材料類學(xué)科的一門重要實(shí)踐性課程，應(yīng)更多的調(diào)動學(xué)生的積極性，使其在不斷的動腦和動手中獲得知識、深化認(rèn)識、增長能力。同時(shí)，作為直接展示手腦協(xié)調(diào)運(yùn)作能力的平臺，實(shí)驗(yàn)課也應(yīng)在繼承傳統(tǒng)功能的同時(shí)積極改革，從而更好地完成教學(xué)目的，為我國科研事業(yè)培養(yǎng)和選拔出更多優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)型人才。

［1］劉強(qiáng).材料物理性能［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［2］曾豪華.《工程材料綜合實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（2）.

［3］王小槐，張照軍.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004（1）.

Teaching Reform in Comprehensive Material Experiment Course

FU Bin，YOU Chen （Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

Exploration and practice were carried out in comprehensive material experiment，an important practice course for material specialty，aimed to optimize the teaching method and assessment system.The reform has effectively stimulated the students’learning interest，and improved their independent thinking，creative abilities，operation skills and overall qualities.

material science and engineering；comprehensive material experiment；teaching reform

G642.0

傅斌（1980—），男，講師，研究方向：材料科學(xué)與工程。

天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金計(jì)劃項(xiàng)目（20130301）；天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目（14JCQNJC4000）。