應用材料綜合性實驗教學改革

李志輝 關巖 李婷 徐娜 李強　金會剛

【摘要】以無機非金屬材料工藝實驗為例，將驗證性實驗改革為綜合性實驗，有助于培養應用材料類學生的綜合素質和實踐能力，并為畢業論文（設計）環節打下一定基礎，形成較為完整的知識體系，有利于創新性人才的培養。

【關鍵詞】實驗教學改革 綜合性實驗 應用材料 人才培養

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）12-0231-01

應用材料類專業致力于發展的目標是培養具有較強的動手能力、實踐能力、創新能力和獨立工作能力的本科生[1]。遼寧科技大學無機非金屬材料工程專業是一門非常重視實踐應用的應用材料類專業，是遼寧科技大學的優勢特色專業，國家耐火材料領域人才培養基地，遼寧省普通高等學校工程人才培養模式改革試點專業，教育部“卓越工程師教育培養計劃”試點專業[2]。同時是遼寧省鎂質材料產業技術創新戰略聯盟掛靠單位，遼寧鎂產業協同創新中心“鎂質綠色高溫材料”特色平臺，并承擔遼寧省鎂質材料工程研究中心科研與開發任務。在專業培養過程中，非常注重提升實驗課程的教學效果。

一、實驗教學情況

“無機非金屬材料工藝實驗”課程是無機非金屬材料工程專業的專業必修課程之一，是一門獨立設置的實驗課程，它由“耐火材料”、“玻璃”、“水泥”、“陶瓷”四門工藝學課程所對應的實驗部分組成，因為學校的歷史沿革等原因，對耐火材料工藝部分比較重視，其實驗項目為綜合設計性，學時較多，內容相對較為成熟、穩定。

而其它三部分工藝實驗相對較弱，近幾年幾經變動，共開設過八個實驗項目，多為驗證性實驗。驗證性實驗在不同程度上是課堂教學的輔助內容和手段，這種方式的優點是與課堂的理論教學銜接緊密，學時較短，實驗課能夠在不占用學生過多休息和課業復習時間的情況下，便于分組實驗，順利完成了教學任務。

但是從教學效果來看，驗證性實驗有其缺點，主要表現在以下幾個方面。（1）驗證性實驗內容上相互孤立，之間的關聯性、系統性較弱，缺乏內在的互相聯系。沒有能夠將本門課程各章節內容融匯貫通，更不能將相關聯的三門無機非金屬材料課程有機的結合起來。使學生們難以建立起系統的實驗技術體系的概念，同時也會影響到他們形成獨立的系統性思考問題和解決問題的能力。（2）影響學生的學習興趣和培養效率。實驗室的儀器、設備、實驗空間和時間等教學資源難以實現最有效的利用。（3）學生們旺盛的創造能力和潛在的自學能力得不到充分的發揮，嚴重地制約和影響了創造性人才的成長。總之，這種實驗模式與現代人才培養模式不相吻合，不適應高等教育改革的發展需要。

二、綜合性實驗教學改革

開設綜合性實驗能將本學科以及相關學科的知識綜合起來，從而促進應用材料學科及相關專業的發展。綜合性實驗是把基礎理論知識及各種實驗技能和實驗方法加以歸納、分析、相互滲透的一種有效的實驗形式。其目的在于通過實驗內容、方法、手段的綜合性，掌握綜合的知識，培養綜合考慮問題的思維方式，運用綜合的方法分析問題、解決問題，實現能力素質的綜合培養。實驗內容的復合性是綜合實驗的重要特征。綜合實驗的開設對培養學生的創新意識和實踐能力具有重大意義[3]。選擇綜合性實驗內容的原則是：綜合性、基礎性、典型性、前沿性、實際工程運用性、可操作性。具體做法是將教學大綱要求的某些基本實驗方法和實驗手段綜合在某一個實驗中，達到完整、綜合的實驗目的。

因此，將驗證性實驗改革為三個綜合性實驗。即按照每門工藝學課程相對應的設置一個綜合性實驗項目，分別為“玻璃工藝綜合性實驗”、“水泥工藝綜合性實驗”和“陶瓷工藝綜合性實驗”。這樣就整體減少了實驗項目的數量，但綜合設計性實驗項目所占比重就大大提高了。有利于培養學生的綜合能力，鼓勵學生積極參加課外創新創業訓練活動，運用所學知識指導實踐。同時，符合學校以培養學生綜合創新能力為核心，提高綜合性、設計性、創新性實驗項目比例的整體目標。

指導教師廣泛收集、整理材料，結合實際情況，編寫《應用材料綜合性實驗》教材，包括實驗項目的來源背景及提出，所用實驗設備名稱及基本性能，實驗材料、實驗目的、實驗基本原理、參考思路、實驗基本要求等。

同時，實驗教學對學生的實驗成績考核制度進行改革，要求學生按照科研論文的形式撰寫實驗報告，并進行實驗答辯。指導教師根據學生實驗前期的準備工作、實驗過程、實驗報告、答辯情況綜合給出實驗成績。增加的綜合論文和答辯環節能充分挖掘學生學習潛力，激發學習主動性，鍛煉總結、歸納等綜合能力及表達能力。讓學生更加重視實驗的前期準備和實驗過程，防止學生最終抄一份實驗報告就完事大吉的情況出現，為實驗教學內容、方法和考核方法實踐出一條新的途徑。

三、實驗教學改革效果

經過教學改革的進行，強化學生對理論知識的理解和掌握，提高學生的實踐動手能力，培養學生獨立分析、解決問題能力和創新能力。

（1）教學內容和課程體系創新：綜合性實驗的設立打破了原有玻璃、水泥、陶瓷三門工藝學課程彼此獨立分散的傳統體系，構建了符合無機非金屬材料工藝學內在規律、完整、有機的全新課程體系。

（2）實驗考核方法的改革創新：防止原來只憑實驗報告就評定成績的情況發生，全組同學一個版本，成績評定與分布不合理。以實驗前準備、實驗過程、綜合報告、實驗答辯四部分綜合評定成績，更加公平、合理。同時極大提高學生積極參與實驗的興致，多勞多得，親歷親為方能取得較好的成績。

（3）與畢業論文實驗合理銜接：學生經過調查研究，合理設計綜合性實驗題目，通過文獻資料的收集、整理，對科研題目有一定的了解，在進行實驗過程中，對畢業論文（設計）環節有了一定的積累，為其順利進行打下良好的基礎，可以延伸進行工作。

（4）學生工程應用能力的培養：通過綜合性實驗，模擬材料實際制造過程，培養學生工程應用能力。建立了組成設計、制備技術與材料性能的內在聯系，提高了學生分析問題、解決問題的實踐能力。強化撰寫科研論文的能力。

四、結語

通過綜合性實驗的改革，在新的實驗內容、方法、手段的改變下，學生提高了對應用材料知識的理解和掌握，培養了專業興趣，提高了自身的綜合素質和實踐能力，為今后的工作選擇和人生規劃打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]吉愛國，綜合性實驗教學模式的探討與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：94-96.

[2]李志輝，張國棟，李婷，等.卓越工程師培養與實習基地建設的研究[J].實驗技術與管理，2013，30（3）：169-170，179.

[3]丁滿堂，材料工程專業金屬學方向的綜合性實驗教學[J].中國冶金教育，2011，（3）：63-65.

作者簡介：

李志輝，遼寧科技大學高溫材料與鎂資源工程學院副教授。