材料創新實驗評價體系研究

耿 欣，徐玉娟，李曉偉，溫廣武

(1.山東理工大學 材料科學與工程學院，山東 淄博 255000;2.山東理工大學 工程陶瓷研究院，山東 淄博 255000)

實驗教學是高等教育的重要組成部分，是學生實踐能力和創新能力培養的主要環節，它對學生學習和掌握科學的思維方法、鍛煉研究問題和理論聯系實際的能力起著重要作用[1]。過去高等院校主要側重于課堂教學，即注重于專業知識的傳授，無法培養和提高大學生的動手操作能力和創新能力，專業知識難以學以致用，致使無法滿足培養符合社會需求的應用型高級專門人才的需求(即“基礎厚、能力強、素質高、具有創新精神”)。尤其針對于將要畢業的大四學生，實驗操作能力的薄弱讓他們的畢業論文設計進展緩慢，難以提出創新性的想法和思路，也使他們在就業和工作過程中無法表現出有利的競爭優勢。

為了提高大學生的實驗操作能力和創新能力，山東理工大學出臺《山東理工大學關于推進課程教學改革的意見》，調整人才培養方案，深化學分制改革，注重過程性考核，建立了“三層次、六模塊、全過程”實踐教學體系和運行機制；并完善了實驗條件。此外，山東理工大學創新學院與材料學院聯合開設材料創新實驗課程，旨在培養應用型、創新型人才。創新性實驗不同于一般的驗證性實驗，沒有明確的實驗方案，需要學生在實驗過程中根據實驗目的及要求，結合所學知識創造性的設計具體實驗方案，并不斷探索、修訂和完善，最終獲得合理的實驗方案，并將其付諸實施獲得相應的實驗結果[2]。根據創新實驗課程的特點，提出堅持“興趣驅動，重在過程”的教學原則，經過近幾年的實踐，該實驗創新體系已顯現出其對學生綜合素質、創新思維和能力培養的顯著成效。

1 創新實驗課程建設

本文以面向高分子材料與工程專業開設的材料創新實驗課程為例，共向該專業大四學生提出4個綜合實驗。此課程不僅擴展他們的知識面，為即將到來的畢業論文設計奠定了基礎，更是為了培養學生的實驗動手操作能力和創新實踐意識。

1.1 擴展知識面

目前山東理工大學材料學院高分子材料與工程專業主要為該專業學生開設關于高分子材料的專業課，導致學生對于材料學的知識面有限。材料創新實驗課程包含的五個綜合創新實驗：“納米氧化鈦復合材料的制備及光催化性能研究”、 “火焰原子吸收光譜法測定水樣中鋅的含量”、“輕金屬制備與性能檢測”以及“先進陶瓷制備及表征”。由于所包含的實驗項目課題范圍廣、所涉及課程多以及新技術應用強，因此會擴寬高分子材料的專業學生對納米材料、陶瓷、金屬等方向的知識視野，使學生學習了新的理論，掌握了不同的實驗方法和表征技術，啟發學生對材料專業的興趣和自豪感。

1.2 興趣驅動

由于傳統的教育模式重知識傳遞、輕動手能力的培養；一些學生在實驗操作中表現出參觀式、模仿式學習，缺乏做實驗的興趣，從而無法提高學生的創新實踐能力。為了轉變這一現象，學校以課程綜合改革為切入點，轉變教學方式，開設材料創新實驗課程，將創新實驗與專業知識進行深度融合，以學生學習成效為導向，學生創新精神與實踐能力培養進一步得到強化。學生對實驗的興趣不足很大原因在于對實驗的背景知識和工藝流程不熟悉，導致學生缺乏了解而無法下手。因此，筆者轉變以往的教學模式，提前布置實驗任務，讓學生對實驗課題進行文獻調查，通過翻轉課堂的形式，讓學生加深對實驗課題的理解和思考，同時鍛煉了學生的文獻總結概括能力和表達溝通能力，促進了課堂的互動性與參與性；實驗課程設置為驗證性實驗、設計性實驗、綜合設計性實驗三個階段，循序漸進，難度逐漸加大，使學生逐步從熟悉實驗儀器的使用到了解整個實驗流程，再到拓展學生的創新性思維和批判性精神，學生從理論知識到實驗操作有了很大的提高；此外，根據學生的預習報告、實驗操作、課堂表現、實驗報告的實際情況，給予優良中差的評分；同時根據學生在實驗過程中表現出的創新性、發散性思維，設置額外的加分項，大大提高了學生的積極性和參與性。

1.3 注重過程

很多高校采用傳統分項打分求和的方式對學生的學習效果進行評價，這種方式過于注重結果，尤其是對于創新實驗課程來說，實驗結果并不具備唯一性，在實驗過程中學生可能經受失敗和挫折，付出了很大的努力，卻得不到比較理想的實驗結果，會大大挫傷學生的積極性。根據創新性實驗的實驗結果不確定性較大，實驗涉及環節多的特點，我們摒棄了以實驗結果為首要指標的傳統實驗評價方式，而是將評價指標具體化到創新實驗的各個具體環節[3]。以筆者所帶的“先進陶瓷制備及表征”創新實驗為例，將高分子材料與工程專業69名學生分為6批，每一批11～12人；并將每批人次分為4組，每組3至4人。多批次少人數可有效提高師生比，確保教師能全程參與并指導各小組的實驗；其次鍛煉學生團隊協作能力，促使小組成員自主分工并保證每個同學能充分參與整個實驗流程；同時設立助教制，研究生助教全程參與實驗課程，實時記錄并評價每組成員在實驗課堂上的動手操作能力、方案設計能力、創新實踐能力等，注重過程性考察，將實驗過程的各個環節具體化評價；此外，完善課程教學評價方法，并根據實驗過程中出現的問題不斷研究、改進相應環節的評定方法，給予學生一個公平、客觀的評價對調動學生學習的熱情和積極性有很大作用。將過程評價和結果評價相結合，既能保證創新人才的脫穎而出，又對培養創新意識和能力的過程實施監控，推動大學生科技創新活動繼續向規范有序方向發展[4]。

2 結論

通過開設創新實驗課程，模擬真實的科學科研環境，以培養學生的創新能力和批判性思維。首先以筆者教學經驗為例，材料創新課程拓寬了高分子材料專業學生的知識面，開拓了他們對于陶瓷、金屬以及納米材料的視野。創新實驗課程不僅促使學生了解材料制備和表征的各個環節，包括制備原理、實驗流程以及材料分析測試手段，更極大的豐富了學生的知識儲備并提高了學生的動手能力。此外采用多批次小組模式，為學生提供充分的提問和發言機會，提升了學生對創新實驗的參與性。而當實驗結果不如人意時，共同探討問題所在，并提出解決方案；此過程能培養學生的反思和問題解決的能力。因此采用過程評價和結果評價相結合的方式，不僅能給予學生公平、客觀的評價，還推動大學生科技創新活動向規范有序方向發展。