多孔陶瓷開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與探索

薛兵 劉虹

摘要：本文分析了開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀和不足，并根據(jù)開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對學(xué)生能力培養(yǎng)、興趣培養(yǎng)的教育宗旨，提出通過加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計自主性、調(diào)整實(shí)驗(yàn)方法以激發(fā)學(xué)生參與興趣、加強(qiáng)小組成員之間的合作、合理評價學(xué)生成績等教改措施，促進(jìn)多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）15-0150-02

開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是我校面向本科生開設(shè)的以問題為基礎(chǔ)的研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其宗旨在于推進(jìn)以問題為核心的課外探究性實(shí)踐學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及研究問題的主動性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識和創(chuàng)新意識，進(jìn)而啟發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目研究。具體實(shí)施辦法是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、技術(shù)路線，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終解決問題，并獨(dú)立撰寫實(shí)驗(yàn)報告。然而，在開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施過程中，由于種種原因，很多項(xiàng)目沒有完全達(dá)成最初的設(shè)計目標(biāo)，從而降低了教學(xué)質(zhì)量，不利于學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)是材料學(xué)院開設(shè)的眾多開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的一個，具有明顯的無機(jī)非金屬材料專業(yè)特征。由于該項(xiàng)目尚未在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生研究主動性等方面達(dá)到開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)立的初衷，因此筆者從加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計自主性、調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、加強(qiáng)小組成員之間的協(xié)作和團(tuán)隊(duì)意識的培養(yǎng)、合理評價學(xué)生成績等方面提出幾點(diǎn)建議，以加快多孔陶瓷開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的完善和發(fā)展。

一、多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)存在的不足

1.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計不利于學(xué)生能力培養(yǎng)。多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)講述的是利用造孔劑法在陶瓷內(nèi)部構(gòu)造出大量的細(xì)微孔道，提高陶瓷的孔隙率，進(jìn)而獲得具有多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷保溫材料、過濾材料、催化劑載體等。實(shí)驗(yàn)所圍繞的問題是如何控制陶瓷內(nèi)部孔的數(shù)量和尺寸。實(shí)驗(yàn)最初設(shè)計是采用單一造孔劑（尿素）對陶瓷內(nèi)部進(jìn)行造孔，造孔劑尿素的使用量是固定的，陶瓷的配方也是固定的，即所有學(xué)生都采用同樣的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的設(shè)計雖然保證了所有學(xué)生實(shí)驗(yàn)的可靠性，但同時卻將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)變成了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，遠(yuǎn)離了開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)立的目標(biāo)。

2.實(shí)驗(yàn)方法專業(yè)性過強(qiáng)。多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)面向的是全校本科生，每年都有很多非本專業(yè)的學(xué)生選課，如果實(shí)驗(yàn)選用過于專業(yè)的方法，勢必會影響外專業(yè)學(xué)生的接受效果和參與興趣。傳統(tǒng)無機(jī)非金屬教學(xué)會采用干法成型，即利用模具將已經(jīng)粉磨好的陶瓷原料壓制成型，形成具有規(guī)則外形的坯體（如立方體、長方體），方便后期測試。對于外專業(yè)學(xué)生來說，他們普遍認(rèn)為陶瓷應(yīng)該具有類似瓷盤、瓷碗一樣的外形，而且印象中陶瓷的成型應(yīng)該是用拉坯機(jī)做成的或者由淘泥直接捏成的，對于干法由粉末成型的過程感到陌生，甚至感到失望，沒有見到期待中陶瓷的成型方式，因而減弱參與實(shí)驗(yàn)的興趣。

3.小組協(xié)作性差。多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)面向全校本科生開放，選課學(xué)生也來自不同專業(yè)，同一個小組成員可能來自不同學(xué)院不同專業(yè)，陌生的成員之間的交流、討論明顯不夠深入，加之實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計已經(jīng)固定，因此在以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，小組成員之間的協(xié)作性較差。

二、多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)改革與探索

1.加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計自主性。為培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力，應(yīng)將學(xué)習(xí)自主權(quán)歸還給學(xué)生，改變預(yù)先定好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生只是程式化完成實(shí)驗(yàn)的做法，由學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對于多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)來說，取消預(yù)先設(shè)計好的陶瓷配方，只提出要達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，比如多孔陶瓷的顯氣孔率>40%，抗壓強(qiáng)度>50MPa，由學(xué)生根據(jù)要達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)自己選擇造孔劑的種類、粒度、用量，并確定最終的多孔陶瓷配方，并自己選定燒成工藝條件（如燒制溫度、燒制時間等），自己完成多孔陶瓷的設(shè)計、制作。當(dāng)然，由于該實(shí)驗(yàn)面向全校本科生進(jìn)行選課，受專業(yè)知識的限制，對本專業(yè)和外專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求也各不相同。本專業(yè)學(xué)生由于了解初步的專業(yè)知識，可要求設(shè)計陶瓷的基礎(chǔ)配方（確定高嶺石、長石、石英的比例）和造孔劑種類、粒度及添加量，而外專業(yè)學(xué)生應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)教師講解后，能夠給造孔劑的使用條件，結(jié)合參考的陶瓷基礎(chǔ)配方，設(shè)計多孔陶瓷配方。在燒成工藝溫度、時間選擇上，指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)專業(yè)書籍，根據(jù)設(shè)計的配方選擇合適的燒成工藝條件。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價方面，通過專業(yè)測試得到顯氣孔率和抗壓強(qiáng)度數(shù)值，并通過小組討論得到影響多孔陶瓷多孔性和力學(xué)性能的多種因素。最后，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師評價小組的討論結(jié)果，并對相關(guān)問題給出解答?？傊趯?shí)驗(yàn)運(yùn)行中逐漸放開對學(xué)生的限制，將更有利于他們探究新事物、尋求新方法，促進(jìn)能力與素質(zhì)的提升。

2.調(diào)整實(shí)驗(yàn)方法以激發(fā)學(xué)生參與興趣。興趣是最好的老師，學(xué)生興趣濃厚，他們就會積極參與到實(shí)驗(yàn)中來，主動尋求問題的解決方案，獲得良好的學(xué)習(xí)效果。相反，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不吸引人，學(xué)生就會感到無趣，被動地參與自然不會得到更大的收獲。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、參與興趣是開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)首先要解決的重要問題。對于多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)，更多的在實(shí)驗(yàn)講解過程中引入生活中常見的陶瓷制品，利用豐富的事例解釋多孔的作用，將有助于吸引學(xué)生的注意力，引起興趣。通過不斷地例舉生活中的實(shí)例，深入淺出地解釋多孔陶瓷的各種用途，不但能加深學(xué)生的理解，更能吸引學(xué)生嘗試親手制作這樣一塊多孔陶瓷的欲望。另外，在選擇陶瓷成型方式上，改變專業(yè)性更強(qiáng)的干法成型方式，而選擇大眾熟知的濕法成型更有助于拉近學(xué)生距離，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性。2018年的春季開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)行中，多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)首次采用了陶瓷的濕法成型方法制備陶瓷，即采用拉坯機(jī)對濕的陶瓷料進(jìn)行拉坯成型。由于成型方式與陶藝成型十分相似，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中找到了一種玩的感覺，興致勃勃地雕琢自己的藝術(shù)品。在“玩”的過程中就完成了陶瓷的濕法成型。在興趣的驅(qū)使下，學(xué)生們在接下來的陶瓷燒制、性能測試實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行得格外積極。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束學(xué)生的反饋中，多數(shù)學(xué)生都提到了實(shí)驗(yàn)有趣，有收獲。這表明，趣味性的實(shí)驗(yàn)更容易使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得新知識，更容易參與其中，獲得能力和素質(zhì)方面的鍛煉。

3.加強(qiáng)小組成員之間的合作。開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的另一個目標(biāo)是要培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識，由于前幾輪多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)已經(jīng)固定了實(shí)驗(yàn)方案，客觀上限制了學(xué)生的自主選擇權(quán)，對小組成員之間的討論交流不利。在由學(xué)生自主開展實(shí)驗(yàn)時，鼓勵小組成員之間對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行深入的討論。具有不同專業(yè)背景、不同知識結(jié)構(gòu)的學(xué)生之間的相互討論更有利于從不同角度分析實(shí)驗(yàn)問題，獲得較為優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案，有利于學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)。開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課題組計劃，不僅在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計上，還要在陶瓷制作、測試、結(jié)果分析方面完全采用小組形式進(jìn)行，更多的為小組成員創(chuàng)造合作交流機(jī)會，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識。

4.合理評價學(xué)生成績。以往的開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績評定主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告，實(shí)驗(yàn)報告寫的規(guī)范、工整，就會獲得較好的分?jǐn)?shù)，而缺乏對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)的考查。學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的合作能力、交流能力、動手能力，以及是否對實(shí)驗(yàn)有想法、有思考，都應(yīng)成為評定學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的依據(jù)。在未來的多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)中，計劃嘗試對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行綜合評價，給出最終成績。成績權(quán)重為：總成績=實(shí)驗(yàn)成績（20%）+實(shí)驗(yàn)想法（30%）+動手能力（10%）+交流能力（20%）+合作意識（20%）。通過對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的綜合評價，考查多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)對學(xué)生能力和素質(zhì)的影響，并不斷地進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)置的培養(yǎng)目標(biāo)。

三、結(jié)束語

本文以開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，分析了多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)存在的問題和不足，針對這些問題，提出了幾點(diǎn)關(guān)于改善多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的方法。筆者認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及研究問題主動性的目標(biāo)，首先就要改變傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計的自主性，由學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。更為重要的是增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及講述內(nèi)容的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生樂于參與其中，并從中學(xué)習(xí)新知識，獲得能力和素質(zhì)方面的鍛煉。同時，要注意小組成員之間的協(xié)作和團(tuán)隊(duì)意識的培養(yǎng)，并通過教學(xué)模式的調(diào)整，將學(xué)習(xí)主動權(quán)交還給學(xué)生，為學(xué)生創(chuàng)造更多的合作機(jī)會和交流機(jī)會，在思想的碰撞中產(chǎn)生創(chuàng)新的靈感。另外，要合理的評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，考查多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)對學(xué)生能力和素質(zhì)的影響，并通過成績分析，不斷地進(jìn)行教學(xué)方法的調(diào)整以達(dá)到開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)置的培養(yǎng)目標(biāo)，推動多孔陶瓷實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革和發(fā)展。