應(yīng)用型本科高校無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

王超男，白利忠，趙峰(山西工程技術(shù)學(xué)院材料科學(xué)與工程系，山西 陽(yáng)泉 045000)

0 引言

應(yīng)用型本科建設(shè)是繼中西部高等教育振興計(jì)劃、“雙一流”建設(shè)之后，我國(guó)在高等教育領(lǐng)域設(shè)立的一項(xiàng)重大工程，旨在引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才[1]。根據(jù)應(yīng)用型本科高校的性質(zhì)和特點(diǎn)，山西省教育廳積極推進(jìn)應(yīng)用型本科高校建設(shè)。山西工程技術(shù)學(xué)院作為山西省首批應(yīng)用型本科高校建設(shè)高校，堅(jiān)持走內(nèi)涵式發(fā)展道路，科學(xué)制定并有效執(zhí)行發(fā)展規(guī)劃，加快特色鮮明高水平應(yīng)用型本科高校建設(shè)步伐，形成了產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)五元聯(lián)動(dòng)的人才培養(yǎng)體系，為服務(wù)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用型人才的辦學(xué)思路。同時(shí)構(gòu)建從專業(yè)認(rèn)知、課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)到綜合設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)踐的多層次、遞進(jìn)式的實(shí)踐教育體系，不斷強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力，形成了“涅石傳承、匠心筑夢(mèng)”的辦學(xué)特色[2]。學(xué)院修訂了《山西工程技術(shù)學(xué)院章程》，開(kāi)創(chuàng)了應(yīng)用型本科高校建設(shè)新局面。但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已無(wú)法滿足應(yīng)用型本科高校建設(shè)的要求，因此深化對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方式的改革勢(shì)在必行。無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)作為山西工程技術(shù)學(xué)院優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科，依托山西省“1331工程”材料科學(xué)與工程優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科建設(shè)計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在這里的重要意義不言而喻，在我校轉(zhuǎn)型為應(yīng)用型本科高校的歷史大背景下，對(duì)無(wú)機(jī)非金屬專業(yè)實(shí)驗(yàn)展開(kāi)了改革研究，以推動(dòng)本學(xué)科課程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，滿足社會(huì)的需要[3]。為了把我校建設(shè)成富有特色的應(yīng)用型本科院校，這項(xiàng)改革已經(jīng)迫在眉睫。本論文結(jié)合我校無(wú)機(jī)非金屬專業(yè)的實(shí)際，以專業(yè)實(shí)驗(yàn)課為例，力求改革專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，力求體系建設(shè)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的[4]。

1 我校無(wú)機(jī)非金屬專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

2017年3月教育部正式批準(zhǔn)我校設(shè)置無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)，并于2017年9月1日開(kāi)始招生，截至目前已有2021屆和2022屆兩屆畢業(yè)生。從畢業(yè)生就業(yè)單位看大多為無(wú)機(jī)非金屬檢測(cè)方面，因此在大學(xué)四年的培養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方面的培養(yǎng)和訓(xùn)練，幫助畢業(yè)生較快適應(yīng)工作。但由于專業(yè)建設(shè)起步較晚，資金和師資較薄弱，因此從實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)室條件上都處于摸索中前進(jìn)的狀態(tài)，目前存在不少問(wèn)題，大致歸納如下。

1.1 多層次實(shí)驗(yàn)體系不夠完善

目前無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課往往是對(duì)理論教學(xué)課程的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多，設(shè)計(jì)性和綜合性的內(nèi)容較少，需要學(xué)生開(kāi)拓創(chuàng)新自由發(fā)揮的成分不多，涉及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)比較薄弱。目前正在使用的單一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及單一層次的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在訓(xùn)練學(xué)生工程操作方面可以滿足需求，但是無(wú)法訓(xùn)練學(xué)生處理復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，學(xué)生在這樣體系的實(shí)驗(yàn)課中能力的提升受到了限制。

1.2 無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案相對(duì)落后

本專業(yè)使用的人才培養(yǎng)方案為2017—2019年編制的，受實(shí)驗(yàn)條件、師資力量等因素的限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不夠新，大多是老舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，尤其基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分，還在沿用十幾年前甚至更早的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，與現(xiàn)代日新月異的科技發(fā)展脫鉤較大，不能體現(xiàn)現(xiàn)代科技的發(fā)展?fàn)顩r，較前沿技術(shù)有一定差距，因此不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)方面有所欠缺。同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程和與專業(yè)相關(guān)的企業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求嚴(yán)重脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置上與企業(yè)需求及現(xiàn)狀脫鉤。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)方式片面單一

當(dāng)前無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課考核僅由平時(shí)成績(jī)和最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)決定，而且平時(shí)成績(jī)方面考核標(biāo)準(zhǔn)不夠明確清晰、可操作性不強(qiáng)，難以真實(shí)客觀和全面地反映專業(yè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際教學(xué)效果和學(xué)生設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的真實(shí)水平，在目標(biāo)達(dá)成度方面不好做評(píng)價(jià)，學(xué)生的成績(jī)往往十分接近，難以區(qū)分高低，考核的意義不大。

1.4 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理比較落后

由于新建實(shí)驗(yàn)室和新購(gòu)置設(shè)備，所以相關(guān)配套設(shè)施還在不斷完善中，有些實(shí)驗(yàn)設(shè)備暫時(shí)不能使用。同時(shí)由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入不足，某些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)量被限制，導(dǎo)致學(xué)生沒(méi)有充分的機(jī)會(huì)獨(dú)自操作和練習(xí)。而且實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備儀器缺乏專人管理，僅設(shè)置了一名實(shí)驗(yàn)室主任，不能很好地兼顧每臺(tái)儀器設(shè)備的管理，導(dǎo)致儀器設(shè)備要么閑置要么損毀。同時(shí)學(xué)生想進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于設(shè)備多，實(shí)驗(yàn)室主任不可能全部精通每個(gè)設(shè)備的操作技術(shù)，導(dǎo)致學(xué)生不能及時(shí)得到實(shí)驗(yàn)操作的培訓(xùn)，從而打擊了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的積極性。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐與創(chuàng)新路徑

2.1 構(gòu)建專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量

根據(jù)“服務(wù)社會(huì)，立足實(shí)踐，應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)”的導(dǎo)向重新修訂教學(xué)培養(yǎng)方案，建立產(chǎn)學(xué)結(jié)合、研教融合、層次分明、行動(dòng)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]，具體措施如下：

(1)調(diào)整各種類(lèi)型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)比例。根據(jù)需求在培養(yǎng)方案中明確基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的界定、范圍、數(shù)量及實(shí)施要求，嚴(yán)格按照要求安排部署。在保證總學(xué)時(shí)不變的條件下，合理增加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)比例，保證這兩者占比超過(guò)65%。

(2)修編實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材。目前市面上有許多實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，可謂琳瑯滿目。之前我們大都直接挑選一本成書(shū)作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材，然后選取其中幾個(gè)內(nèi)容作為上課使用的部分，這種操作針對(duì)性不強(qiáng)，現(xiàn)針對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和具體要求，精心選取了相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，組織課題組成員編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)講義，即“無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)”，其內(nèi)容詳細(xì)具體，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇科學(xué)合理，能夠達(dá)到培養(yǎng)方案中對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。

(3)鼓勵(lì)和支持學(xué)生自主開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。對(duì)于無(wú)機(jī)非金屬材料工程學(xué)科尤其如此，很多老師從大一學(xué)生剛進(jìn)校就開(kāi)始鼓勵(lì)大家利用課余時(shí)間進(jìn)實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí)，跟著高年級(jí)的學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐做一些實(shí)驗(yàn)的輔助工作，讓學(xué)生盡早熟悉和了解實(shí)驗(yàn)室的情況。在大一后半學(xué)期就會(huì)有老師帶領(lǐng)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃等比賽項(xiàng)目，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件積極開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究工作，收集數(shù)據(jù)，撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告，待實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較好時(shí)會(huì)培養(yǎng)學(xué)生自己撰寫(xiě)科技論文和專利，在本科期間就早早參與到科研中來(lái)，為后續(xù)的工作和深造打基礎(chǔ)。

2.2 多種教學(xué)手段綜合使用

傳統(tǒng)意義上的實(shí)驗(yàn)課就是在實(shí)驗(yàn)室教大家動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，但是單靠實(shí)驗(yàn)課這短短的時(shí)間，學(xué)生只是能粗淺地掌握一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作，或許有些學(xué)生都沒(méi)有親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)，因此需要將多種教學(xué)手段綜合起來(lái)，共同服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前學(xué)?？朔щy，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室配備了多媒體教學(xué)設(shè)備，在學(xué)生動(dòng)手操作之前實(shí)驗(yàn)課教師先通過(guò)PPT和視頻等方式向?qū)W生生動(dòng)形象地講述和展示清楚實(shí)驗(yàn)的目的、意義、操作及注意事項(xiàng)，對(duì)于沒(méi)有現(xiàn)成視頻資源的實(shí)驗(yàn)操作，都是我們實(shí)驗(yàn)教師自行錄制和剪輯的視頻，在課前和課后會(huì)上傳微信群或QQ群，讓學(xué)生可以提前做好預(yù)習(xí)課后做好復(fù)習(xí)等工作，加深理解，同時(shí)有了初步預(yù)習(xí)的印象后課上會(huì)操作的更加熟練，一方面節(jié)約授課時(shí)間，另一方面給學(xué)生們爭(zhēng)取到了更多實(shí)操的時(shí)間和機(jī)會(huì)，真正讓實(shí)驗(yàn)課變成動(dòng)手操作的實(shí)踐課。

2.3 增加地方特色性實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)產(chǎn)教融合

我校地處山西省陽(yáng)泉市，是一個(gè)以煤炭為主要支柱產(chǎn)業(yè)的城市，立足當(dāng)?shù)亍⒎?wù)社會(huì)、面向全省，建設(shè)一所特色鮮明的應(yīng)用型本科院校是我校的辦學(xué)宗旨，因此從專業(yè)設(shè)置到課程設(shè)置都應(yīng)該密切結(jié)合地區(qū)產(chǎn)業(yè)特色。比如陽(yáng)泉的鋁礬土礦非常出名，無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)設(shè)置了基于此的先進(jìn)高溫耐火材料方向，所以在綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)置方面可以加入耐火材料的工藝實(shí)驗(yàn)，由專業(yè)教師帶領(lǐng)，將實(shí)際生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合。比如物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及原電池和電解池，華陽(yáng)集團(tuán)新材料股份有限公司有與之對(duì)應(yīng)的研發(fā)方向，同時(shí)山西工程技術(shù)學(xué)院與當(dāng)?shù)刎愄厝鸸窘⒘撕献麝P(guān)系，在做這類(lèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)相關(guān)企業(yè)的工程師為學(xué)生授課，把目前企業(yè)的現(xiàn)狀及問(wèn)題融入到課程中去，讓學(xué)生參與到實(shí)際問(wèn)題的解決中來(lái)，在實(shí)際問(wèn)題中培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思維和參與實(shí)驗(yàn)的能力，這樣的實(shí)驗(yàn)課起到的效果是非常好的，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)為學(xué)生盡早提供了了解專業(yè)行業(yè)的機(jī)會(huì)，是實(shí)習(xí)課程的一個(gè)有利補(bǔ)充。

2.4 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)資源，借助虛擬平臺(tái)

為了優(yōu)化無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)校內(nèi)外實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)資源，突破原有傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的局限性，克服學(xué)校場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備等的限制，我們特申請(qǐng)建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)設(shè)耐火材料方向的虛擬實(shí)驗(yàn)，目前正在建設(shè)中。該項(xiàng)目建成后學(xué)生可以利用虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行耐火材料方面的實(shí)驗(yàn)，既方便又節(jié)省時(shí)間，對(duì)于疫情期間封?；蛘呔蛹叶疾挥绊憣?shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。

2.5 科學(xué)評(píng)價(jià)、考核方式的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的評(píng)定是按照平時(shí)成績(jī)20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)80%來(lái)綜合確定的，這樣的考核機(jī)制太過(guò)簡(jiǎn)單，比如平時(shí)成績(jī)的構(gòu)成上沒(méi)有明確說(shuō)明，有些實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)也不太好界定，所以大多數(shù)老師只是按照考勤給分，平時(shí)成績(jī)上幾乎沒(méi)有差別，實(shí)驗(yàn)報(bào)告同組內(nèi)雷同的很多，不同組的也存在雷同現(xiàn)象，不能準(zhǔn)確客觀地反映出學(xué)生的成績(jī)，而且這樣的評(píng)價(jià)機(jī)制難以反映學(xué)生對(duì)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。因此，需要對(duì)這樣的考評(píng)方式進(jìn)行徹底的變革。學(xué)生在完成專業(yè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，還需要進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄和結(jié)構(gòu)分析，內(nèi)容形式豐富多樣，不拘泥于文字，還能夠通過(guò)照片、視頻等方式詳細(xì)地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的所思所想及其問(wèn)題。在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課完成時(shí)，各小組進(jìn)行自評(píng)，組長(zhǎng)需要就協(xié)作能力、參與程度、對(duì)實(shí)驗(yàn)的貢獻(xiàn)等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)組員進(jìn)行評(píng)分，同時(shí)組長(zhǎng)和組員要相互評(píng)價(jià)。最終的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課成績(jī)由實(shí)驗(yàn)過(guò)程詳情記錄表(50%)、小組自評(píng)打分表(20%)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告(30%)來(lái)確定[6-7]。

2.6 整合相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室管理制度

無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)是一門(mén)重視實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)需要有實(shí)驗(yàn)的支撐，在實(shí)驗(yàn)中獲得更多的知識(shí)，加深對(duì)理論的理解和認(rèn)識(shí)。但是目前實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度較低，只在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生才能進(jìn)入，而且實(shí)驗(yàn)室之間的溝通不多，一些設(shè)備的共享不充分?；诖耍瑢W(xué)校出臺(tái)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理辦法，增加實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，設(shè)置值班教師和值班學(xué)生，整合學(xué)校相關(guān)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，幫助學(xué)生在課余時(shí)間能夠有機(jī)會(huì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，同時(shí)有值班老師和學(xué)生幫忙，極大增加了實(shí)驗(yàn)室的利用率，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。同時(shí)在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室門(mén)口安裝值班教師聯(lián)系方式，方便學(xué)生根據(jù)自己的需要提前與相關(guān)責(zé)任老師取得聯(lián)系，保障實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘ｍ樌剡M(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室所需的耗材由各實(shí)驗(yàn)室歸口單位購(gòu)買(mǎi)，嚴(yán)格按照學(xué)校出臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室耗材購(gòu)買(mǎi)制度進(jìn)行采購(gòu)，對(duì)于化學(xué)所需的危險(xiǎn)化學(xué)品需實(shí)行先報(bào)備后購(gòu)買(mǎi)的制度，采購(gòu)回來(lái)后由各實(shí)驗(yàn)室中心主任妥善放置，一并放入危險(xiǎn)化學(xué)品柜中。建立實(shí)驗(yàn)室設(shè)備使用記錄本和耗材使用臺(tái)賬，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室管理。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要緊跟時(shí)代的步伐，適應(yīng)當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能夠服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)。同時(shí)可以給與學(xué)生充分的接觸實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓實(shí)驗(yàn)課真正發(fā)揮它應(yīng)有的作用，起到在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的目的。本文主要分析了目前我校無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程存在的問(wèn)題和不足，結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才的需求提出了相應(yīng)的改革措施。然而，改革不可能一蹴而就，在改革的道路上需要不斷地試錯(cuò)和改良，而且我們也要有面對(duì)困難的信心和勇氣，積極整合可以利用的資源，相信通過(guò)教學(xué)改革一定能夠更好地培育學(xué)生，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。