關于應用型人才培養背景下大型設備實驗教學及考核的思考

張平　蔡培陽　趙先銳，黃敏　方一航　王天樂

摘要：應用型人才培養背景對地方高校大型設備的教學提出了更高的要求。結合臺州學院材料類專業磁控濺射鍍膜實驗教學的經驗，提出了充分利用各個實踐環節，分階段多次安排實驗，通過合理設置各階段實驗內容并有針對性進行考核，達到在應用型人才培養背景下讓學生充分掌握該項技能的目的。這套方案可以借鑒到其他大型設備的實驗教學改革上，克服大型設備教學不能充分應用到學生技能培養所面臨的問題。

關鍵詞：應用型人才；大型設備；磁控濺射；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0274-03

當前，地方高校面臨著向培養應用型人才轉型，需要加強學生實踐實驗的教學，加大動手能力的培養，使得學生一出校門就已經掌握本專業的基本技能。在材料類人才培養中，材料的制備及性能檢測分析是必備的技能，在缺乏大型設備的情況下，很難滿足應用型人才培養的要求。近年來，得益于中央及地方各級財政的支持，類似于臺州學院的地方高校材料類專業購置了一些大型設備。但是由于大型設備比較昂貴，又是單臺套，同時還承擔著全校師生一定的科研任務。因此，基于大型設備開設的實驗課程有別于基礎物理類、電工電子類等常規的實驗教學課程。所開設的實驗課程大多以演示性為主，與應用型人才培養的目標不符，大型設備的實驗教學和管理一致困擾著許多高校。如此一來，針對大型設備管理及實驗教學開展了相關研究，圍繞著大型設備管理機制[1-3]、大型設備實驗教學改革[4-8]、大型設備在創新性人才培養上的應用[7，9]等方面開展了有益的探討。臺州學院材料類專業磁控濺射鍍膜實驗教學同樣面臨著相似的問題，引發了我們對該實驗課程教學的思考。

一、我校材料類專業磁控濺射鍍膜實驗教學現狀分析

目前，我們利用磁控濺射鍍膜系統開設了磁控濺射制備金屬薄膜等實驗課程。實驗采用分組進行。由于設備單一，同時承擔了科研任務，在時間安排上沒法讓每個學生上機操作。同時所購置的設備比較昂貴，維修費也高，在不能確定已學會情況下，也不允許學生上機鍍膜。這些因素導致了所開設的實驗課程以演示性為主，主要講授實驗原理、設備結構及常規注意事項等內容，學生動手機會少。

雖然以演示性實驗為主，但是實驗時間通常較長，而且枯燥，無法引起學生的興趣。實驗中有些步驟如更換靶材、抽真空等已經提前完成，即便如此，在裝好基片到鍍膜結束也需要至少2—3個小時。這段時間內，除極個別學生會主動與指導老師進行交流外，大部分積極性不高，學生對實驗也很少有自己的思考。在沒有對實驗課程進行梳理前，磁控濺射鍍膜實驗還重復出現在不同實驗課程中。由于課程沒有統一規劃，造成有些同學反復來做這個實驗。對于這些學生來說，每次實驗無非更換了鍍膜材料。造成學生對這個實驗的興趣不高，他們來做實驗時多數有著混學分、完成任務的態度，更談不上積極性。

再者由于上課方式以演示為主，成績考核也面臨著問題。在實驗分組后，讓每一組分別按要求清洗基片，然后一起進行鍍膜，通過觀察這些操作及鍍膜質量作為操作考核依據，同時要求上交一份實驗報告作為最終考核。雖然采取了一些避免實驗報告互相抄襲的措施，但是還是出現實驗報告雷同的問題。另外，由于沒有統一的標準，操作也很難進行合理的考核。在實際中，除了發現極個別不按要求或者基片表面留有污漬等現象外，其余的很難做出好與壞的區別。

二、對于我校材料類專業磁控濺射鍍膜實驗教學及考核的思考

通過多年磁控濺射鍍膜實驗的安排，日益暴露出我校該實驗項目存在的問題。通過對實驗課程地梳理，我們逐漸對該實驗教學中存在的問題有了清晰的認識。作為該實驗課程的主要指導教師，本人對如何安排實驗教學及考核進行了思考，提出了一套切實可行且可以借鑒到其他大型設備實驗教學中的方案。本方案通過結合各個實踐環節，分階段多次安排實驗，達到在應用型人才培養背景下讓學生充分掌握該項技能的目的。

1.利用認知實踐吸引學生對磁控濺射鍍膜實驗的興趣。在我校，新生入學后第一學期有材料專業認知實踐的環節，主要是讓學生對材料專業及專業實驗室有初步的了解，并會安排到各個實驗室進行見習。利用這個機會，從物理氣相沉積在身邊的應用入手，讓他們對真空鍍膜建立感性的認識。并結合教師科研及高年級同學的開放實驗項目成果，展示所制備的薄膜、掃描電鏡照片及性能測試數據等吸引他們對該實驗項目的興趣。

專業認知實踐是讓材料類專業學生對本專業及實驗室有初步的認識，由于是一年級新生，基本未觸及專業知識，在考核上很難要求他們能夠掌握原理等內容。實踐報告中對真空鍍膜及其應用的認識可作為考核的主要依據。在這個環節，對于本實驗項目，學生能夠做到對真空鍍膜及其應用有所了解，引起他們對磁控濺射鍍膜實驗的興趣，就算達到目的。

2.利用專業課程的實驗教學進行演示性教學。當材料類學生進入二年以后就會逐漸接觸專業課程，有的課程包含了真空鍍膜及磁控濺射鍍膜相關內容。任課教師就會安排磁控濺射鍍膜實驗，通過該實驗教學，加深學生對該方法的了解。實驗以演示性為主，講述磁控濺射原理、設備結構、關鍵零部件使用注意事項、操作流程及鍍膜流程等內容。實驗時會安排分組分別準備基片并鍍制金屬膜樣品。該實驗雖然以演示為主，但也會盡可能安排學生參與實驗操作中，例如基片的切割、清洗以及安裝等環節。學生在實驗后一般會以實驗報告作為考核主要依據。由于實驗以演示性為主，數據很少，容易出現雷同，本實驗以編寫鍍膜作業指導書為替代。作業指導書作為企業操作崗位的一個重要文件，如何編寫是工藝工程師必備的技能。實驗結束后，要求學生參考作業指導書的格式，結合實驗操作流程，編寫一份磁控濺射鍍膜作業指導書。要求用自己的語言進行總結，不得抄襲，對雷同的情況有所改善。實驗室中的操作也是考核的環節之一，作為該實驗操作成績的主要依據。

3.利用專題實驗進行系統的實驗教學。在四年級時，材料類專業安排了必修的專題實驗，其中有磁控濺射鍍膜實驗模塊。專題實驗結合了教師科研，需要學生參與完成實驗設計、樣品制備、分析測試等實驗環節，體現了設計性及創新性的培訓目的。磁控濺射專題實驗模塊包含了真空的獲得與測量、薄膜樣品制備、微觀分析以及性能測試等至少4個實驗項目。磁控濺射薄膜樣品的制備是這個專題實驗的主體，講授磁控濺射原理、薄膜的功能及設計、設備結構與操作等內容。專題實驗采用分組開展，小組負責人需要根據項目任務設計實驗并分工安排，然后由具體負責的學生開展實驗。專題實驗的考核主要體現在實驗的進展、實驗操作以及實驗報告上。由于實驗上下環節相扣，實驗的進度及與指導教師交流情況，體現了學生對專業知識及專業設備的掌握程度，可以作為考核的主要依據。磁控濺射鍍膜作為實驗教學的主體，也是操作考核的重點，通過觀察他們的操作來考核他們對設備操作及注意事項的掌握情況。在完成所有實驗后，每組會要求上交一份專題實驗報告，這份報告是考核的主要依據。

4.利用開放實驗項目進行補充教學。除了大型設備的使用外，大型設備的管理與維護也是實驗室的重要工作。大型設備管理與維護涉及面廣，例如真空泵等部件維護、真空腔內清理等內容，在通常實驗課中不會涉及。利用開放實驗項目，可以圍繞相關知識開始課程，吸引學生參與大型設備的管理和維護中，對傳統實驗及專題實驗進行補充，掌握相應技能。

開放實驗課作為學生的課外實踐課，考核方式相對較為靈活。在磁控濺射鍍膜實驗室，通常根據學生的參與情況及實際動手能力作為平時考核依據。同時，會安排每位學生編寫一份維護作業指導書作為考核主要依據。

三、結束語

由于數量少，所開設的實驗課程常以演示性為主，大型設備的實驗教學一直困擾著許多高校。在向培養應用型人才轉型的背景下，類似于臺州學院等地方高校在大型設備的實驗教學上面臨著更大的挑戰。結合多年磁控濺射鍍膜實驗教學的經驗，筆者對磁控濺射鍍膜系統的實驗課程教學及考核進行了深度的思考，提出了一套切實可行的方案。方案利用人才培養方案中的專業認知實踐、課程實驗教學、專題實驗等各個環節，針對授課對象專業知識的掌握情況，講授不同的實驗內容，并有偏重進行考核，最終讓學生掌握磁控濺射鍍膜這項基本技能。同時利用開放實驗項目，講授磁控濺射鍍膜系統維護的相關知識，讓學生增加一項技能，對課程實驗及專題實驗教學進行互補。這套方案對應用型人才背景下磁控濺射鍍膜實驗的教學安排、內容及考核做了詳細的討論，切實可行，同樣可以借鑒到其他大型設備實驗教學及考核中。

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