《材料綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革初探

毛潭+楊越+蒙毅+曹雷剛+周幫平

摘要：分析了目前《材料綜合實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，提出了該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)措施，以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)的積極性和主觀能動(dòng)性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)與工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）15-0132-02

一、引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校本科教學(xué)工作的重要組成部分，對(duì)于理工科的材料科學(xué)與工程專業(yè)尤其如此[1]。《材料綜合實(shí)驗(yàn)》是我校材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生的專業(yè)必修課，是一門(mén)基礎(chǔ)課程，一般安排在大三上半學(xué)期，其目的在于為學(xué)生提供一個(gè)驗(yàn)證課堂所學(xué)理論與實(shí)際相結(jié)合的平臺(tái)，學(xué)生在進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)后可以及時(shí)將課堂教學(xué)中所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，在動(dòng)手的過(guò)程中深化理論理解，形成感性認(rèn)識(shí)，再回歸升華到理性認(rèn)識(shí)。各高校材料類相關(guān)專業(yè)均開(kāi)設(shè)了此類課程，并積極進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究和探索[2-5]。

我校材料科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)中心經(jīng)過(guò)近年來(lái)的整合、優(yōu)化和發(fā)展，已建立了較為完善的運(yùn)行體系?，F(xiàn)實(shí)驗(yàn)中心下設(shè)有12個(gè)實(shí)踐教學(xué)與測(cè)試服務(wù)平臺(tái)和5個(gè)研究室，是材料系本科生與研究生實(shí)踐教學(xué)的主要基地?！恫牧暇C合實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)都是在實(shí)驗(yàn)中心的各實(shí)驗(yàn)室中完成的。各實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備都可獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，滿足相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求，然而實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目嚴(yán)重依附理論課程，各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目互相獨(dú)立，多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在內(nèi)容設(shè)置上重復(fù)，不利于專業(yè)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，從而影響了材料專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，因此對(duì)《材料綜合實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了教學(xué)改革。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的存在問(wèn)題及現(xiàn)狀分析

我?！恫牧暇C合實(shí)驗(yàn)》課程共32學(xué)時(shí)，共有材料制備實(shí)驗(yàn)、材料金相制樣實(shí)驗(yàn)、金相分析實(shí)驗(yàn)、材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)、材料物化分析實(shí)驗(yàn)、材料物相分析實(shí)驗(yàn)、材料熱處理實(shí)驗(yàn)及表面工程實(shí)驗(yàn)8個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在傳統(tǒng)教學(xué)中，這些專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程相互獨(dú)立，且與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不大，更談不上接觸到學(xué)科發(fā)展的前沿。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能滿足新形勢(shì)下對(duì)創(chuàng)新型、復(fù)合型和實(shí)踐型人才培養(yǎng)的需要。另一方面，《材料綜合實(shí)驗(yàn)》課的教學(xué)模式陳舊：教師集中講述、學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、教師批改評(píng)分。這種固定的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谝欢ǔ潭壬献甜B(yǎng)了學(xué)生的惰性，如很多學(xué)生只是照著教師安排的實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手不動(dòng)腦，遲到早退，實(shí)驗(yàn)中玩手機(jī)，等等。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)課成績(jī)考評(píng)也體現(xiàn)不出實(shí)際情況，學(xué)生成績(jī)水平集中，沒(méi)有差距，也導(dǎo)致了學(xué)生萌生了“做多做少一個(gè)樣，做與不做一個(gè)樣”的“大鍋飯”現(xiàn)象。針對(duì)以上現(xiàn)象，任課教師有必要對(duì)這一實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式以及其中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入探討，有針對(duì)性地改革，使《材料綜合實(shí)驗(yàn)》課能真正起到拓寬學(xué)生視野、促進(jìn)主觀能動(dòng)性、提高動(dòng)手能力、達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的作用。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革措施

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革是充分開(kāi)發(fā)、利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的潛能，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的必由之路。針對(duì)《材料綜合實(shí)驗(yàn)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，我們結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件和師資隊(duì)伍，理論聯(lián)系實(shí)際，借鑒自身師資教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和其他高校的成功實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，提出了相應(yīng)的改革措施，具體方案如下。

1.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性與實(shí)踐探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系一改傳統(tǒng)單一驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，而是積極鼓勵(lì)教師將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，通過(guò)與材料專業(yè)基礎(chǔ)課相配合，開(kāi)展結(jié)合材料制備、結(jié)構(gòu)分析、性能測(cè)試的綜合實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)由單一型、驗(yàn)證型向綜合、設(shè)計(jì)、研究型轉(zhuǎn)變。該實(shí)驗(yàn)課程新的教學(xué)體系起始為一份設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。該設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可以是教師在科研過(guò)程中的項(xiàng)目需求，也可以是教師根據(jù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)程度設(shè)計(jì)出的任務(wù)要求，包括具體要使用的材料基體名稱、所要得到的性能參數(shù)、使用環(huán)境等工作條件及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求等內(nèi)容。然后，學(xué)生自行制訂合理的工藝規(guī)程，包括選擇添加材料、如何熔合以及考慮各種熱處理方法。最后，學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手操作，直至得到符合設(shè)計(jì)任務(wù)的材料以及金相照片等，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣學(xué)生在收到了設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)之后，就會(huì)自主從圖書(shū)館等資源尋找資料，制訂出實(shí)驗(yàn)方案，到實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手操作，并及時(shí)反饋實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況，從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生的自主性和積極性。

2.在教學(xué)過(guò)程中，利用多種方法提升學(xué)生的興趣和知識(shí)面。（1）改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。如在實(shí)驗(yàn)室墻上懸掛不同熱處理狀態(tài)的顯微組織、金相實(shí)驗(yàn)的歷史故事等。（2）充分利用現(xiàn)代化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化、形象化。如利用網(wǎng)上資源制作冶金、鋼鐵軋制的視頻資料，金相診斷失效的系列幻燈片，等等。（3）引入典型案例，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性教學(xué)。如在工礦企業(yè)中會(huì)遇到某個(gè)機(jī)械零件在生產(chǎn)使用過(guò)程中發(fā)生失效，導(dǎo)致重大生產(chǎn)事故，金相分析則是尋找失效原因不可缺少的診斷方法，這使得學(xué)生從接觸本課程開(kāi)始，就能領(lǐng)悟到自己所學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的地位與作用，從而激發(fā)起他們的學(xué)習(xí)興趣及熱情。（4）分層培養(yǎng)教學(xué)模式的嘗試與探索。我校的本科教學(xué)有分層分流教學(xué)模式，即本科學(xué)生到大三上學(xué)期時(shí)，由學(xué)生自主選擇專業(yè)內(nèi)的研究方向，分層分流教學(xué)。在《材料綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中，引入分層培養(yǎng)，即把培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目偰繕?biāo)分解為基礎(chǔ)訓(xùn)練、綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)三個(gè)層次。針對(duì)不同的學(xué)生進(jìn)行不同的引導(dǎo)和培養(yǎng)，在考核階段拉開(kāi)層次，促進(jìn)激發(fā)學(xué)生積極創(chuàng)新、提高綜合能力。

3.實(shí)驗(yàn)室管理及考核體系的改進(jìn)。我校材料科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)中心每年承擔(dān)多項(xiàng)教學(xué)任務(wù)，涉及實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程多達(dá)14門(mén)，每年實(shí)驗(yàn)學(xué)生數(shù)達(dá)200人，實(shí)驗(yàn)室常年開(kāi)放，因此《材料綜合實(shí)驗(yàn)》課程的開(kāi)出順序和時(shí)間優(yōu)化尤為重要。

根據(jù)學(xué)院課程安排，把綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)出的時(shí)間集中在教學(xué)前八周或后八周，這樣有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性及實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放及使用的管理。在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)前，讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)配方、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)步驟和測(cè)試項(xiàng)目等，之后與教師溝通確定實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)前由指導(dǎo)教師進(jìn)行講解，繼而開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，講解過(guò)程不得占用實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，指導(dǎo)教師一次指導(dǎo)學(xué)生數(shù)不得超過(guò)15人，對(duì)于需配合完成的綜合實(shí)驗(yàn)，2—3人一組，但測(cè)試樣品的制備等要求每人都做。

本課程原考核方式為百分制，包括課堂講授出勤率（占20%）、實(shí)驗(yàn)操作部分（占30%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)（占50%）。這樣在考核方式中實(shí)驗(yàn)操作的比例相對(duì)較少，勢(shì)必造成學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程只要簽到并遞交實(shí)驗(yàn)報(bào)告就能合格的思想，從而導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生投機(jī)心理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也就失去了意義。因此，實(shí)驗(yàn)考核應(yīng)由批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉n堂考察為主的考核體系，課堂成績(jī)占60%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%，其中課堂成績(jī)包含學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣、設(shè)備使用水平、操作習(xí)慣態(tài)度及最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面，實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分依據(jù)為對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和思考及實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式、書(shū)寫(xiě)等，綜合評(píng)價(jià)使學(xué)生成績(jī)拉開(kāi)檔次。

這種考核體系可以客觀評(píng)價(jià)學(xué)生駕馭實(shí)驗(yàn)的能力，促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更加認(rèn)真投入，有效提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平，但同時(shí)也增加了指導(dǎo)教師的工作量，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)提出了更高的目標(biāo)及要求，需要進(jìn)一步強(qiáng)化細(xì)節(jié)、深化改革。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才的需要，大學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)被列為最重要的核心能力。因此，綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ腻憻捠顷P(guān)鍵環(huán)節(jié)?！恫牧暇C合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革的目的是給予學(xué)生更多的主動(dòng)權(quán)，激發(fā)學(xué)生的求索精神；讓學(xué)生知道為什么要進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)分析得出的系列數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)中有什么關(guān)系；怎樣選材；怎樣設(shè)計(jì)出滿足目標(biāo)性能的加工工藝；等等。將實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)踐內(nèi)容緊密結(jié)合，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

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