材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

[摘 要] 針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，東北大學(xué)秦皇島分校在材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、教學(xué)管理和實(shí)驗(yàn)室開放等方面進(jìn)行了改革， 具體探討了材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)置、開設(shè)綜合設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)室、3+1教學(xué)模式等方面的實(shí)踐教學(xué)成果。

[關(guān)鍵詞] 材料專業(yè)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；教學(xué)模式

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1005-4634（2013）03-0098-03

0 引言

在材料專業(yè)本科教學(xué)工作中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和科學(xué)素養(yǎng)等方面起著理論教學(xué)不可替代的特殊作用。在就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能能夠?yàn)閷W(xué)生帶來(lái)就業(yè)優(yōu)勢(shì)，而且學(xué)生畢業(yè)以后也必然會(huì)碰到很多新問(wèn)題，因而培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立操作能力和創(chuàng)新能力是很重要的。

目前多數(shù)院校的材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革還只是局限在實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身，而沒(méi)有把實(shí)驗(yàn)教學(xué)放在整體的人才培養(yǎng)目標(biāo)、整個(gè)教學(xué)內(nèi)容與課程體系的層面上來(lái)考慮。東北大學(xué)秦皇島分校為了將材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革推向更深層次，使現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室資源達(dá)到更好的教學(xué)效果，更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐探索，包括材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)置、開設(shè)綜合設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)室、3+1教學(xué)模式等，教學(xué)改革已取得顯著成效。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著一些突出而且亟待解決的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）多數(shù)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)中處于附屬于理論課的地位，沒(méi)有獨(dú)立和科學(xué)的考核體系。實(shí)驗(yàn)成績(jī)只是反映了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的處理結(jié)果，學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象嚴(yán)重。這種單一的考核方式忽視了學(xué)生課前的預(yù)習(xí)情況和實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)，造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不夠重視[1]，應(yīng)該提高材料專業(yè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課的比例，追求多元化的考核方式，計(jì)入預(yù)習(xí)成績(jī)、操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度，扭轉(zhuǎn)“重理論、輕實(shí)驗(yàn)”的錯(cuò)誤觀念。

2）綜合設(shè)計(jì)性及研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)置比例偏低，多為演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[2]。這只能鞏固學(xué)生的理論知識(shí)，但不利于學(xué)生綜合分析、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力的提高。在材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)偏多會(huì)導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新能力差，各模塊知識(shí)條塊分割；前沿領(lǐng)域的研究性實(shí)驗(yàn)少，會(huì)造成學(xué)生的知識(shí)比較陳舊，不利于知識(shí)的更新和豐富。所以建立合理的材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系非常重要。

3）部分高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)具體管理部門。一些高校把主要精力放在實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理上，不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的監(jiān)督、管理和評(píng)價(jià)，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理不規(guī)范。也很少有人去研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和管理等方面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成了一句空話。實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得不到保證，高素質(zhì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)就不能真正實(shí)現(xiàn)。

4）實(shí)驗(yàn)室開放制度沒(méi)有建立起來(lái)。多數(shù)高校材料專業(yè)的先進(jìn)大型儀器設(shè)備數(shù)量不少，但主要用于教師的科研活動(dòng)，幾乎不對(duì)本科生全面開放，也不允許本科生操作，導(dǎo)致大型儀器對(duì)本科生的開放程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，阻礙了學(xué)生參與實(shí)踐學(xué)習(xí)，使本科生對(duì)于大型儀器的操作和數(shù)據(jù)分析了解甚少，這與高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)是不相符的。

5）高校實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍的建設(shè)亟待加強(qiáng)。近些年來(lái)高校實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)有了較大改善，但是實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的建設(shè)明顯滯后于教師隊(duì)伍的建設(shè)。實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍結(jié)構(gòu)有待調(diào)整，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平也需要提高。

2 材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

東北大學(xué)秦皇島分校資源與材料學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模從2007年的900平米擴(kuò)展到現(xiàn)有的5000平米，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備資產(chǎn)從2007年的135萬(wàn)增加到2000萬(wàn)，材料專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和條件有了很大的改善。努力提高材料專業(yè)本科生的人才培養(yǎng)質(zhì)量，更大程度地利用好實(shí)驗(yàn)室資源，在不斷地改進(jìn)和探索中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理改革取得了可喜的成果，具體做法如下。

2.1 建立合理的實(shí)驗(yàn)課程體系

1）逐步提高獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課的比例。資源與材料學(xué)院逐漸推廣獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置[3]，現(xiàn)在獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課已達(dá)到60%以上，考核方式由原來(lái)的單一模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣Ｊ?，把預(yù)習(xí)成績(jī)、操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)綜合起來(lái)進(jìn)行考核，提高了學(xué)生對(duì)材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的重視，也提高了學(xué)生獨(dú)立操作的能力和綜合分析解決問(wèn)題的能力。

2）建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。資源與材料學(xué)院把材料科學(xué)專業(yè)大學(xué)四年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系作為一個(gè)整體設(shè)計(jì)，大一大二學(xué)生加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能的訓(xùn)練，大三大四按照理論課程的進(jìn)度設(shè)置獨(dú)立綜合材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)課和研究性實(shí)驗(yàn)課程，近幾年大大提高了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)分。在材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)中來(lái)，可以把科技前沿領(lǐng)域的新課題或者自己感興趣的課題加入到綜合實(shí)驗(yàn)的選題中，學(xué)生可以把學(xué)過(guò)的知識(shí)系統(tǒng)地涵蓋到一個(gè)具體問(wèn)題中，這不僅極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與熱情，也加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活掌握和運(yùn)用，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，為解決實(shí)際問(wèn)題積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3）實(shí)行“3+1”人才培養(yǎng)模式。自2010年以來(lái)，作為全國(guó)第一批試點(diǎn)，東北大學(xué)秦皇島分校實(shí)行了“3+1”人才培養(yǎng)教學(xué)模式。“3+1”人才培養(yǎng)模式是指本科生在讀期間，前三年學(xué)習(xí)培養(yǎng)計(jì)劃規(guī)定的各門課程，使學(xué)生掌握理論和技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握一定的實(shí)踐技能，在第四年，學(xué)生開始從事創(chuàng)新性的研究工作，或者在企業(yè)及工程實(shí)踐基地進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。該模式把材料專業(yè)本科生用于研究和實(shí)踐的時(shí)間由半年擴(kuò)充到了一年，擴(kuò)大了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文的質(zhì)量，在培養(yǎng)“雙師型”教師隊(duì)伍[4]、提高材料專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)以及增強(qiáng)就業(yè)優(yōu)勢(shì)等方面發(fā)揮了積極的作用。受到東北大學(xué)秦皇島分?！?+1”人才培養(yǎng)模式改革成功的影響，一些高校紛紛開始效仿。

2.2 學(xué)校政策的支持

1）組織教學(xué)改革年會(huì)。為了培養(yǎng)高素質(zhì)的人才，東北大學(xué)秦皇島分校每年都會(huì)組織教學(xué)改革年會(huì)，鼓勵(lì)教師和學(xué)生撰寫教學(xué)及管理改革等方面的論文，學(xué)院挑選優(yōu)秀論文到學(xué)校大會(huì)上進(jìn)行宣講和討論。教師參與熱情較高，參與人數(shù)達(dá)到50%以上，主要探討現(xiàn)有教學(xué)及管理體系的優(yōu)缺點(diǎn)和改革的建議。校領(lǐng)導(dǎo)全程參加教學(xué)年會(huì)討論，認(rèn)真聽取各位老師和學(xué)生提出的問(wèn)題和建議，分析其可行性后，每年都會(huì)在教學(xué)及管理上作出調(diào)整。學(xué)校每年會(huì)選拔優(yōu)秀論文出版教學(xué)年會(huì)集，并資助其在優(yōu)秀期刊上發(fā)表。

2）設(shè)立校內(nèi)教改基金。東北大學(xué)秦皇島分校設(shè)立了校內(nèi)教改專項(xiàng)基金，資助范圍較大，鼓勵(lì)教師提出有利于人才培養(yǎng)和學(xué)校發(fā)展的建議和改革方向，資助考察交流和教改論文的版面費(fèi)，組織實(shí)驗(yàn)教師參加名校和廠家的設(shè)備培訓(xùn)及交流活動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)教師提高了自身的技術(shù)水平，為更好的服務(wù)教學(xué)和科研打好基礎(chǔ)。

3）設(shè)立研究性課題的科技立項(xiàng)。材料專業(yè)學(xué)生對(duì)于應(yīng)用課題及學(xué)術(shù)熱點(diǎn)的研究興趣很高，為了鼓勵(lì)和支持學(xué)生參與研究性課題，東北大學(xué)秦皇島分校資源與材料學(xué)院由博導(dǎo)、教授和副教授等組成指導(dǎo)教師，學(xué)校每年會(huì)舉辦科技立項(xiàng)，經(jīng)過(guò)領(lǐng)導(dǎo)小組審批后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)算每個(gè)研究小組會(huì)得到數(shù)千元的資助。學(xué)校還會(huì)定期舉行課題的中期答辯，了解實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況，督促學(xué)生按時(shí)保質(zhì)保量的完成課題。這個(gè)過(guò)程鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、選取實(shí)驗(yàn)方案、安裝操作儀器設(shè)備、處理分析數(shù)據(jù)和撰寫論文等多方面的能力，鍛煉了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。此外，資源與材料學(xué)院還組織了節(jié)能減排大賽和挑戰(zhàn)杯等科技活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)了材料專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐熱情。

4）設(shè)立創(chuàng)新學(xué)分。為了進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，學(xué)校研究制定了《東北大學(xué)秦皇島分校創(chuàng)新學(xué)分實(shí)施辦法》，鼓勵(lì)學(xué)生在培養(yǎng)計(jì)劃之外，根據(jù)自己的愛(ài)好獨(dú)立或在教師指導(dǎo)下，在具有一定創(chuàng)新意義的科研和實(shí)踐活動(dòng)中取得優(yōu)秀成果。創(chuàng)新學(xué)分的多少作為推薦免試研究生、省級(jí)優(yōu)秀學(xué)生、優(yōu)秀學(xué)生干部等的重要依據(jù)。這項(xiàng)政策極大地調(diào)動(dòng)了材料專業(yè)學(xué)生參與研究性課題的熱情，成效顯著。

2.3 更大程度地實(shí)行開放實(shí)驗(yàn)室管理

1）對(duì)本科生開放大型分析測(cè)試設(shè)備。目前東北大學(xué)秦皇島分校資源與材料學(xué)院大力鼓勵(lì)和支持學(xué)生進(jìn)行課題設(shè)計(jì)和研究，大多數(shù)材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)室針對(duì)本科及研究生全面開放，其中涉及到較多大型分析測(cè)試儀器。學(xué)生在研究某項(xiàng)課題時(shí)，能夠掌握課堂知識(shí)以外的多個(gè)大型儀器的實(shí)驗(yàn)原理、操作方法和數(shù)據(jù)分析方法，并把它們綜合運(yùn)用起來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，這大大拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，也讓學(xué)生將來(lái)有更大的就業(yè)和學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)。

2）實(shí)驗(yàn)室暑假不休，為學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)服務(wù)。作為全國(guó)第一批“3+1”人才培養(yǎng)模式的試行學(xué)校，為了更大程度地利用“1”（即大四一年）提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，資源與材料學(xué)院所有實(shí)驗(yàn)室在大三升大四的整個(gè)暑假正常運(yùn)行，給學(xué)生提供材料合成和分析測(cè)試等服務(wù)，通過(guò)暑假的集中式研究性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)生能夠把前三年的理論知識(shí)綜合起來(lái)用于分析問(wèn)題，能夠?qū)W會(huì)很多大型分析測(cè)試儀器的原理操作及數(shù)據(jù)的綜合分析，也為學(xué)生的考研及就業(yè)增加了籌碼。自“3+1”模式實(shí)行以來(lái)，由于畢業(yè)生有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大型儀器的熟練操作經(jīng)驗(yàn)，受到各科研院校和用人企業(yè)的青睞。

3）培訓(xùn)材料專業(yè)學(xué)生操作大型分析測(cè)試儀器。東北大學(xué)秦皇島分校資源與材料學(xué)院實(shí)驗(yàn)教師少，大型分析測(cè)試設(shè)備多，每名實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)多臺(tái)大型設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備不能充分利用起來(lái)。為了提高設(shè)備的利用率，更大限度的面向全部本科生開放，自2010年以來(lái)，實(shí)驗(yàn)中心每年組織培訓(xùn)材料專業(yè)學(xué)生操作大型分析測(cè)試設(shè)備，考核合格的發(fā)放設(shè)備操作資格證，采取持證上機(jī)制度。2013年實(shí)驗(yàn)中心共有500人次以上參加培訓(xùn)，涉及到的設(shè)備有X射線衍射儀、熱重分析儀、金相顯微鏡、原子吸收分光光度計(jì)、紅外光譜儀等，培訓(xùn)內(nèi)容囊括了實(shí)驗(yàn)中心所有大型精密分析測(cè)試設(shè)備的操作方法和數(shù)據(jù)分析過(guò)程，幾乎所有在校材料專業(yè)本科生都接受了正規(guī)的培訓(xùn)，這是非常少見的。這項(xiàng)改革不僅提高了設(shè)備利用率和實(shí)驗(yàn)室開放程度，也讓學(xué)生獲益匪淺。不管是企業(yè)還是考研院所，普遍認(rèn)為東北大學(xué)秦皇島分校材料專業(yè)的學(xué)生實(shí)踐能力強(qiáng)，懂的多，這與學(xué)校多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革舉措是分不開的。

2.4 鼓勵(lì)和支持實(shí)驗(yàn)教師參加培訓(xùn)或?qū)W習(xí)

1）舉辦大型材料測(cè)試設(shè)備交流與學(xué)習(xí)活動(dòng)。材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師在準(zhǔn)備和輔導(dǎo)開放式實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中要具備廣泛的知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且為了保證材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及大型儀器管理的質(zhì)量和效果，教師應(yīng)不斷提高自身的業(yè)務(wù)能力。2012年材料環(huán)境實(shí)驗(yàn)中心組織實(shí)驗(yàn)人員系統(tǒng)地講解各自負(fù)責(zé)的測(cè)試設(shè)備的原理、用途、操作方法及要求、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備故障及原因分析等內(nèi)容，這不僅提高了自身業(yè)務(wù)水平，也讓其他實(shí)驗(yàn)老師深入了解了此設(shè)備，是很有意義的一項(xiàng)活動(dòng)。

2）支持實(shí)驗(yàn)教師參加培訓(xùn)或?qū)W習(xí)。鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)教師多走訪實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較好的學(xué)校，邀請(qǐng)教授開展實(shí)驗(yàn)技能及分析方法的專題講座。通過(guò)多方反饋來(lái)看，以上活動(dòng)促進(jìn)了設(shè)備知識(shí)的交流和業(yè)務(wù)水平的提高，收到了很好的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革舉措，材料專業(yè)的學(xué)生能夠更廣泛地參與到綜合性及研究性實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力及解決問(wèn)題能力都有明顯提高，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源也得到優(yōu)化和高效率的利用。努力營(yíng)造有利于高素質(zhì)創(chuàng)新人才的教育環(huán)境是材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的終極目標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，將不斷地探索和實(shí)踐新的方法和途徑。

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