復(fù)合材料與工程專業(yè)實驗教學(xué)改革探討

王文一 張興祥 趙義平

摘要：針對復(fù)合材料與工程專業(yè)的特點，提出建立復(fù)合材料實驗教學(xué)的原則，建立了新的復(fù)合材料實驗教學(xué)體系，結(jié)合幾年來的實驗教學(xué)實踐經(jīng)驗，改革了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，并建立了新的考評方式。實踐表明改革增強了學(xué)生對復(fù)合材料專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的綜合實踐能力。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；實驗；教學(xué)改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）09-0057-03

實驗教學(xué)是知識與能力、理論與實際相結(jié)合的教學(xué)活動，是實踐、認識、再認識的過程。在本科專業(yè)教學(xué)中，強調(diào)加強實驗教學(xué)，不僅有利于學(xué)生對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，同時對提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)實驗?zāi)芰Α⒃鰪娞骄恳庾R和促進創(chuàng)新能力都有著重要作用。

復(fù)合材料專業(yè)實驗是繼復(fù)合材料學(xué)、復(fù)合材料表面與界面、復(fù)合材料工藝與設(shè)備、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計之后的又一門重要的專業(yè)必修課。它是復(fù)合材料學(xué)、復(fù)合材料表面與界面、復(fù)合材料工藝與設(shè)備等專業(yè)課程的繼承與發(fā)展，通過復(fù)合材料專業(yè)實驗課程，使學(xué)生對以上專業(yè)課的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容進一步理解和深化，同時也為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供方法實踐和理論指導(dǎo)。因此除了課堂教學(xué)外，復(fù)合材料專業(yè)實驗的實踐教學(xué)顯得尤為重要。復(fù)合材料專業(yè)實驗不僅可以使學(xué)生親身接觸該專業(yè)所涉及的具體工作過程，加深對所學(xué)理論知識的理解和掌握，進一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣，而且從素質(zhì)培養(yǎng)來說，通過實驗環(huán)節(jié)的實踐過程，可以培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題和專業(yè)創(chuàng)新能力。我國的高等教學(xué)中的實驗教學(xué)長期以來普遍存在重理論、輕實驗，重知識積累、輕能力培養(yǎng)的現(xiàn)象。實驗和實踐教學(xué)基本上都是驗證性實驗，學(xué)生按部就班地按照教材中實驗步驟或提示進行相關(guān)“實驗探究”，學(xué)生可不必思考、分析，只需單純模仿、重復(fù)，“照方抓藥”，按圖索驥，就能完成實驗，導(dǎo)致學(xué)生實驗往往流于形式。這種實驗教學(xué)被一種固定的模式所束縛，片面地強調(diào)共性發(fā)展而忽視個性發(fā)展，從學(xué)生培養(yǎng)角度講，實驗的效果也僅僅只是加深對所學(xué)書本知識的理解和培養(yǎng)了學(xué)生的基本實驗技能而已。實驗過程中學(xué)生缺乏對實驗的理性思考，缺乏對學(xué)生實驗?zāi)芰Α⒖茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的培養(yǎng)。

一、實驗體系建立原則

復(fù)合材料專業(yè)實驗教學(xué)必須為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供方法理論和實踐指導(dǎo)。為了使學(xué)生真正掌握復(fù)合材料專業(yè)實驗的基本理論，結(jié)合本專業(yè)實驗的特色和要求，在實驗教學(xué)的體系建設(shè)中應(yīng)遵循以下原則。

1.理論與實踐相結(jié)合的原則。專業(yè)實驗教學(xué)過程中要遵循實驗教學(xué)和理論教學(xué)相結(jié)合，以理論指導(dǎo)實踐，以實踐驗證理論。

2.體系完善的原則。在實驗內(nèi)容的選擇上，實驗知識的覆蓋面要寬，以保證實驗知識的系統(tǒng)與完整。要精選實驗教學(xué)內(nèi)容，加強具有先進性、典型性和規(guī)律性的實驗教學(xué)內(nèi)容，提高質(zhì)量。在實驗內(nèi)容的時間先后安排上，要按照科學(xué)研究的方式方法進行，循序漸進。

3.提高實驗?zāi)芰橹鞯脑瓌t。實驗課要有利于強化學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，盡可能采用綜合性或設(shè)計性實驗。對學(xué)生的能力培養(yǎng)要貫穿于整個實驗教學(xué)過程中，要讓學(xué)生明確培養(yǎng)目標。要根據(jù)能力結(jié)構(gòu)和層次，有計劃地實施教學(xué)。

4.確立以素質(zhì)教育為核心的原則。能力培養(yǎng)為主線，應(yīng)變能力培養(yǎng)為關(guān)鍵，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為途徑，與時俱進的人才教育培養(yǎng)模式教學(xué)體系構(gòu)建中遵循的原則。

二、實驗教學(xué)的內(nèi)容和模式

以問題為核心，創(chuàng)建校內(nèi)教師指導(dǎo)下，學(xué)生基于問題進行實驗的教學(xué)方法。通過有關(guān)的實驗指導(dǎo)書，以實驗的具體問題為起點和核心，將學(xué)生要掌握的知識和實驗技能隱含在實驗問題中，讓學(xué)生圍繞問題尋找信息和參考資料，提出實驗方案，通過討論和實驗，實現(xiàn)自己的設(shè)計。使學(xué)生成為實驗的積極實踐者，教師是實驗工作的組織者、指導(dǎo)者和促進者。堅持實驗教學(xué)與理論教學(xué)和科研訓(xùn)練有機結(jié)合，建立以能力培養(yǎng)為核心，分層次的實驗教學(xué)體系，涵蓋驗證性實驗、綜合設(shè)計性實驗、研究創(chuàng)新性實驗，保證實驗課程的安排符合認知規(guī)律。該教學(xué)體系強化學(xué)生實踐技能和培養(yǎng)創(chuàng)新精神構(gòu)建的實驗教學(xué)平臺，從而形成從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從接受知識型到綜合能力型的逐級提高的實驗課程新體系。

1.專業(yè)實驗教學(xué)平臺。復(fù)合材料專業(yè)實驗是要讓學(xué)生掌握復(fù)合材料試驗技術(shù)實驗的基本技能，培養(yǎng)獨立思考、解決實際問題的能力，加深對復(fù)合材料試驗技術(shù)基本原理和概念的認識與理解，培養(yǎng)理論和實際相結(jié)合的良好作風(fēng)。將現(xiàn)有的專業(yè)課程實驗課程予以重組和整合，以復(fù)合材料原材料、加工制備、性能檢測等實驗基本技能和應(yīng)用技術(shù)培養(yǎng)方面的問題為核心，引導(dǎo)學(xué)生自主實驗，解決問題，培養(yǎng)學(xué)生綜合實驗技能。在實驗類型上逐年顯著提高綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型實驗的比例，增加綜合性選做實驗的數(shù)量，而且內(nèi)容不斷改進、充實、豐富和提高，給同學(xué)們提供更多的選擇和擴展的余地。本著“以人為本，促進個性發(fā)展”的原則，實施因材施教。在強調(diào)共性的基礎(chǔ)上突出學(xué)生的個性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，最大限度地發(fā)揮各個學(xué)生的潛能。突出辦學(xué)特色，實現(xiàn)學(xué)生的“專業(yè)性”和“特色化”培養(yǎng)；該實驗平臺通過增加綜合設(shè)計型實驗，強化了對學(xué)生的復(fù)合材料專業(yè)技能基礎(chǔ)訓(xùn)練和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)，能夠引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.技能強化與創(chuàng)新實驗教學(xué)實踐平臺。一種較高層次的實驗訓(xùn)練。是根據(jù)本院的教學(xué)和科研優(yōu)勢，針對學(xué)生各人的志趣而設(shè)立的開放式實驗教學(xué)平臺。實驗題目來自于教師在科研和教改項目以及學(xué)生自主立項課題上，選擇優(yōu)秀的高年級學(xué)生到科研實驗室，直接參與科學(xué)研究，實地參與科研實踐，學(xué)生自愿組合，自由選題，在教師的指導(dǎo)下，直接參加科研項目，完成實驗設(shè)計、研究、總結(jié)和報告。使學(xué)生受到科研的全程訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)研究能力。陶冶精神，提高素質(zhì)。該平臺旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，真正起到教書育人的目的。為復(fù)合材料領(lǐng)域培養(yǎng)優(yōu)秀的專業(yè)人才。

三、學(xué)生動手方式不同平臺存在差異

在專業(yè)實驗平臺上，強調(diào)學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，加深對復(fù)合材料試驗技術(shù)基本原理和概念的認識與理解，培養(yǎng)理論和實際相結(jié)合的良好作風(fēng)。讓學(xué)生圍繞問題尋找信息和參考資料，提出實驗方案，通過討論和實驗，實現(xiàn)自己的設(shè)計。這些實驗題目和實驗方法比較傳統(tǒng)和常見，學(xué)生通過一般的教學(xué)書籍便可以完成。期間允許學(xué)生的配方設(shè)計不合理，鼓勵學(xué)生找出原因，重新設(shè)計；工藝不合理，幫助學(xué)生分析問題。這樣不同組別、不同學(xué)生做出的實驗結(jié)果相差顯著，給學(xué)生留下思考的空間。

技能強化與創(chuàng)新實驗教學(xué)實踐平臺是更高能力的培養(yǎng)，以教師的科研項目或者學(xué)生自立項目為依托，鍛煉學(xué)生真正解決實際問題的能力。在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生直接參加科研項目，直接負責(zé)科研中的某些內(nèi)容，并且要參與整個科研內(nèi)容的討論。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會閱讀科技文獻、學(xué)會科學(xué)的研究思路和方法，實驗的總結(jié)和報告，真正將所學(xué)的知識應(yīng)用的科研活動中。這樣學(xué)生實驗成就感很強、積極性非常高，無形中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)研究能力以及團隊的合作精神。

四、新的實驗教學(xué)使考核更加合理

目前，復(fù)合材料專業(yè)實驗成績的評定絕大多只是基于實驗報告。由于實驗內(nèi)容基本上都是驗證性實驗，導(dǎo)致很多實驗報告不僅同組別學(xué)生基本相同，甚至不同組別的報告內(nèi)容也基本相同，更有甚者實驗報告完全是抄襲其他同學(xué)的。還有一種現(xiàn)象是有的學(xué)生實驗還沒有進行，實驗報告依然完成。這樣評定成績很顯然無法表現(xiàn)學(xué)生的實踐能力，更不能體現(xiàn)學(xué)生之間的實踐能力差異。這一現(xiàn)象還會挫傷很多學(xué)生的積極性，會有同學(xué)認為實驗做得好不好，甚至做不做都無所謂，只要實驗報告寫得好就可以獲得高分。學(xué)生進行實驗實踐的積極性和興趣下降，致使實驗教學(xué)效果始終不理想。而上述實驗教學(xué)的改革，在專業(yè)實驗教學(xué)平臺因每一小組實驗方案不完全同，最終的實驗報告也會有所不同，這就避免了實驗報告的雷同現(xiàn)象，有利于公平、準確地評定成績。并且實驗報告的評定除了考核具體的諸如實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灢襟E和實驗結(jié)論是否準確外，重點放在實驗的思考與討論，因為這部分最能體現(xiàn)學(xué)生對相關(guān)知識的理解，體現(xiàn)學(xué)生分析和解決問題的能力。在技能強化與創(chuàng)新實驗教學(xué)實踐平臺上，由于所進行的科研內(nèi)容和實驗完全不同，總結(jié)和報告中更不會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，并且由于學(xué)生的努力會長成果中體現(xiàn)，更加調(diào)動的學(xué)生的積極性和創(chuàng)新欲望。

通過對我校復(fù)合材料專業(yè)實驗教學(xué)體系的建立進行了初步探索，對教學(xué)內(nèi)容和實驗平臺的進行了改革和細化，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)實踐能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力上顯現(xiàn)了一定的效果。但教學(xué)改革，尤其是實驗教學(xué)的改革不會簡單的一蹴而就，它需要結(jié)合自身專業(yè)特點和本領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展不斷的進行改進和完善。目的是培養(yǎng)出符合領(lǐng)域需求的多層次、高素質(zhì)、全面發(fā)展的科學(xué)研究或工程技術(shù)人才。

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基金項目：天津市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題高等教育青年專項課題：復(fù)合材料專業(yè)方向本科實驗和實踐——教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新（HEYP6001）

作者簡介：王文一（1978-），副教授，碩士生導(dǎo)師，復(fù)合材料系系主任。