材料物理實驗教學改革初探

姚婷珍　許天旱

[摘要]本文結合新時期對實驗教學的發展要求，對材料物理實驗室所屬的課程、實驗現狀和存在問題進行了分。析。對實驗項目和實驗性質在客觀條件允許的范圍內進行了增加和調整。并將多媒體、網絡教學等先進教學方式引入實驗教學，以期在培養學生獨立操作能力、創新能力、創造和諧學習氛圍方面開辟新的教學思路。

[關鍵詞]實驗教學改革材料物理實驗實驗創新

如何培養更多更好的高素質創新型人才。已經成為當前教育改革的主題。實驗教學是培養學生動手能力和自主創新能力的重要環節，為適應時代發展要求，為培養適應社會需要的高素質人才，本文結合西安石油大學的實際條件，針對材料物理專業現有的實驗教學模式提出一些改革方法和思路。

一、材料物理專業的實驗教學現狀

(一)實驗設施現狀

西安石油大學的材料物理實驗室于2005年建成并針對第一屆學生投入使用。設備臺套數少，缺乏成套和高精尖設備，在電、熱、聲、光、磁等物理性能測試方面，只能滿足一些簡單、定性的測試和分析，在新材料制備和性能分析方面，更是顯得設備能力不足。例如，真空蒸鍍法制備薄膜材料實驗，真空鍍膜儀所能達到的真空

度較低，為了達到最高極限真空度要進行機械泵和擴散泵兩級抽真空，抽真空耗時約1小時，實驗完成之后還需要降溫，抽空和降溫所花費時間遠超過實驗時間，浪費了學生的時間，影響了學生學習的積極性。同時，由于設備極限真空度偏低，鍍膜質量教差，缺少薄膜性能和厚度檢測設備，嚴重影響了學生對實驗教學的掌握，但設備現狀存在諸多限制因素，短期內增加實驗儀器是不現實的，要改善只能尋求其他解決辦法。

(二)實驗項目現狀

設備的實際狀況限制了實驗項目的設置和深度，導致實驗內容多以驗證性實驗為主，實驗項目偏少，絕大部分課程只有1個實驗，沒有選做實驗。實驗學時最多的僅占課程總學時的1／9，最少的只占1／23，由于開出實驗少，所有開出的實驗都是必做實驗。學生做實驗時可選擇余地很小。這樣就不能充分鍛煉學生的實踐能力，開發學生的創新能力。

實驗前，先由實驗老師講述實驗原理、實驗目的和實驗要求，然后要求學生按照實驗步驟進行實驗，儀器、試劑等都是老師提前準備好的，學生僅僅按部就班完成實驗操作。實驗前學生沒有預習實驗指導書，做實驗時非常盲目，對儀器的使用方法和注意事項也不清楚。這樣的實驗教學方法，不能充分調動學生的學習積極性。抑制了學生個性的發展和創新性的培養。

(三)實驗成績的評定

實驗成績的評定是一種激勵學生學習積極性的方法，成績由實驗準備、實驗操作、實驗報告三部分組成，可操作性不強，無法具體控制，不容易定量給分，隨意性較大，達不到公平、公正的要求。在現實教學中，實驗是從屬于理論教學，是理論教學的一部分，一般實驗成績只占總成績的10％左右，在學生的心目中造成重理論輕實驗的現狀。實驗成績對學生總成績的影響小，不會引起足夠的重視。評價體系不完善，給客觀評價學生實驗時的綜合素質和創新能力造成困難。指導教師和學生只有在實驗時才能見面，溝通的機會少，不利于造成教學相長、互相探討的學習氛圍。

二、改革實驗教學模式。培養學生的綜合素質和動手能力

(一)利用其他實驗教學資源，提高實驗項目的數量和質量

西安石油大學對實驗設施的投資非常有限。要改善實驗條件不是短期內能夠解決的。對此，可利用學院其他專業實驗室能利用的設備資源，結合本專業的特點和培養方向，增加選做實驗和綜合、設計性實驗數目，使學生可以選擇感興趣的實驗項目和方向，除了必做實驗項目外，還可以自由選做一些實驗項目，對同一門課，選做的實驗項目是必做實驗的擴展，是正常教學的延伸和拓展。筆者將教學改革前后的實驗項目、課程和實驗性質等列于下頁表，進行對比。

由下頁表可見，更改前的實驗項目少，大部分都是驗證實驗，更改后的實驗增加了一些設計和綜合性實驗，增加了選做實驗項目。選做實驗難度較大，學生可以根據自己的興趣和精力，適當多做選做實驗，作為知識的拓展和提升。

(二)利用網絡，實現互動，提高實驗教學質量

以往的實驗教學雖然也要求預習，但由于教師無法檢查，學生往往沒有預習就進入實驗室，對實驗并不了解，這容易造成實驗的失誤或儀器設備的損壞，由此導致學生學習自主性不強。不利于知識的吸收，不能激起學習的積極性。實驗完成之后的實驗報告，學生也是敷衍了事，有些甚至照抄實驗指導書上的內容，缺乏對實驗數據的分析，給實驗成績的評定造成困難，考核成績不好把握。

為了解決以上問題，材料物理實驗室組織開發了網絡實驗教學軟件，利用該軟件可以完成以下工作：

1、檢查學生的實驗預習情況。只有交了預習報告并通過的學生，才能進行實驗預約，經得實驗指導教師同意，方能進入實驗室進行實驗。實驗預習情況的檢查包括以下環節：實驗原理的了解、實驗過程和儀器操作規程的掌握、實驗預習問題的回答提交等。

2、實驗項目的安排和課程的進度配套。實驗指導老師準備好所需的實驗用品，學生根據自己的時間提前預約。預約好之后按時到達實驗地點進行實驗。由于實驗已經提前預習，心中有數，避免了盲目操作。進行實驗時，如果需要，可以觀看實驗過程的詳細說明和注意事項，獨立完成操作，有問題可以及時咨詢指導教師，實驗結果經指導教師檢查確認合適后，將所用的物品歸位即可離開實驗室，早完成早離開。這樣的實驗過程。完全靠學生自己完成，可以單獨，也可以幾個人合作。指導教師的角色由原來一步一步“指揮”的主導地位，變成了偶爾指導的從屬地位，學生則由原來的被動，變成了主動學習和具體動手操作，這樣的改變，正是素質教育所需要的。

3、實驗完成之后，學生即可書寫實驗報告，實驗報告的提交有詳細規范，包括提交時間、格式等規定，需要反映的知識點和數據分析等要求，只有按照規定要求完成實驗報告，并在限定的時間內上交，本次實驗才有效。學生可以在網上參考實驗指導書，但必須有自己的分析，避免以往實驗報告只是抄實驗指導書的不良現象。老師在網上批改實驗報告，不合格的實驗報告可以拒收，還可以和學生交流實驗過程中存在的問題。這樣就能夠促進實驗方法和教學過程的不斷改進，互相提升、不斷完善，真正讓實驗教學成為學生學習和鍛煉的過程。最后的實驗成績在網上公開，成績的評定由預習、實驗過程和實驗報告三部分組成，完全做到公平、公正、公開。