應用型本科金屬材料工程專業實驗教學改革的探析

王澤民 龐靈歡

摘要：應用型本科金屬材料工程專業是我國金屬材料領域培養和輸送高技能人才的重要陣地，有利地促進我國金屬材料及其他相關行業的發展。作者結合實際教學工作經歷與思考，就如何推進金屬材料工程專業實驗教學的改革提出了部分探討性建議，以期能為教學工作的實踐提供參考。

關鍵詞：金屬材料工程；實驗教學；應用型本科；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）15-0137-02

實驗教學是金屬材料工程專業的重要教學內容。同時也是提升學生專業知識的理解、培養專業實踐操作能力的關鍵途徑，所以必須重視并切實開展好應用型本科金屬材料工程專業實驗教學。上海應用技術大學是一所以應用技術為特色的地方應用型本科院校，金屬材料專業已有50多年的發展歷史，培養了大量的金屬相關專業的高技能人才。不過，在當前的人才教育背景和培養目標要求下，需對金屬材料工程專業實驗教學進行科學而又合理的改革，優化實驗教學的模式和方法，這樣才能提升實驗教學的成效和質量，有利于培養高素質的金屬材料工程專業人才，甚至推動相關行業的發展。

一、對實驗教學的模式結構進行優化

傳統的金屬材料工程專業實驗教學中，已經形成了較為固定的實驗教學模式，這確實規范了實驗教學的開展，有利于維護實驗教學的秩序。但是學生通過實驗教學所能夠獲得的自主性知識和能力卻相當有限。例如，教師將實驗的基礎知識、原理、目的、操作方法告訴給學生，然后對學生進行一次示范和講解，最后再讓學生按照固定的步驟進行實驗操作。雖然這樣的實驗教學模式能使學生能夠熟悉相關的儀器、器材，掌握基本的實驗技能，鞏固相關的基礎理論知識，但是其創新能力、思維能力、探究能力等，卻不能得到鍛煉和提升，這樣對于今后實際工作當中的他們來說，其實是相當不利的。為了解決這樣的教學問題，在今后的金屬材料工程專業實驗教學中，須對實驗教學的模式結構進行優化。改革要基于學生的認知發展規律，聯系當前行業對人才的需求標準，對實驗教學的模式進行改革，構建由簡單到復雜、由驗證模仿到專業綜合型、研究型的實驗教學模式。在實驗教學當中，充分發揮出學生的主觀能動性，不僅要讓學生自己動手實踐，更要讓學生自己動腦進行思考，實現更加全面和優質的學習。

教師可以將實驗教學劃分為若干個模塊、環節，傳統的基礎知識、技能講解，實驗演示為第一個環節；第二個環節是教師進一步提出實驗假設，將實驗教學的主導權交給學生，讓學生根據實驗假設，基于自身的基礎知識、基礎技能，去翻查資料，重新改進和設計教師的演示實驗，使其能夠證明實驗假設，整個過程可以由學生一個人完成，也可以由學生以小組為單位來完成，其主要的目的是要讓學生將所學的知識應用起來，真正參與到實驗中來，增強他們的主觀學習、操作體驗，加深對知識和技能的理解與技能的掌握；對于高年級的學生，可以適當的增加實驗設計與實踐，讓學生自己提出實驗項目，然后進行系統性的實驗操作，編輯實驗文檔、梳理實驗理論、設計實驗過程，并以個人或小組為單位進行實際的實驗操作，對實驗過程進行詳細的記錄，這能夠讓學生更加重視對實驗的學習，也更有利于鞏固學生四年以來所學習到的理論知識，增強學生的動手實踐能力，幫助學生為就業做好充分的準備；最后，對于學有余力的學生，可以參加學校設立的科技創新項目，鼓勵學生參加科研工作，全面提升學生的實踐能力和創新能力。

二、建立開放性的實驗室

要想深入改革應用型本科金屬材料工程專業的實驗教學，必須要建立開放性的實驗室，也就是要改變傳統的實驗室管理模式。以往應用型本科金屬材料工程實驗教學中，實驗室的管理是較為封閉的，這主要是為了良好的實驗室環境，保護實驗室的物資、設施、設備等，這是完全可以理解的。不過這樣的管理模式所帶來的弊端，是嚴重地限制了學生實驗操作的自主性[1]。正常情況下，學生只能夠在教學規定的時間之內使用實驗室，其他時間則很難利用實驗室的環境條件開展相關的實驗操作，因此學生能夠得到的實驗操作機會其實是相當有限的，部分學生或許具有很好的實驗設想，或者在學習過程當中需要進行實驗驗證，但是卻得不到必要的環境、條件支持。最終只能就此放棄，無疑這就對學生的專業學習和實踐能力發展造成了不小的阻礙。

為了解決這樣的難題，應考慮建立開放性的實驗室，解除傳統的封閉式管理模式，提高實驗室管理的靈活性，充分利用和發揮實驗室的優勢，促進學生的學習。例如，對于一些較為普遍、常用，不是非常貴重，而且不具有較大危險性的物資、設備，可以對學生實現全面的開放，允許學生隨時使用，但是必須要在一定的監督、管理之下，而對于其他一些較為貴重或是危險性較高的物資、設備，只有學生通過培訓和考核之后，才能接受學生的預約。盡量為學生的學習、實驗提供便利，鼓勵學生開展科研活動。再者，對于教師帶隊項目，可以將管理權完全給予教師，由教師負責實驗室管理。如此一來，學生就可以更加自主地進行實驗學習、實驗操作，打破傳統實驗教學模式的環境、條件束縛，這對于學生的專業成長來說，是具有很大促進作用的。

三、加強對虛擬實驗教學技術的應用

應用型本科金屬材料工程專業的實踐教學內容，雖然側重實踐應用，但是其抽象性依然相當之高，很多的知識、現象、原理、過程乃至結果，都是較難理解的，所以可以利用虛擬實驗教學，作為輔助促進學生對微觀世界或者不容易直接觀察到的專業知識的學習，讓他們真正形成形象、深刻的理解與認知[2]。但金屬材料工程專業實驗教學的開展，依然是具有一定難度的，例如，熱處理過程中的相變過程是無法直接觀察到的。而虛擬實驗室技術具有形式新穎、豐富，具有非常突出的互動能力、展示能力，音、畫一體，可編輯性、可控制性非常強，將其運用到金屬材料工程專業實驗教學中來，不僅能夠吸引學生注意力，激發學生的學習興趣，更加可以解決金屬材料工程專業實驗教學中面臨的種種難題，提高實驗教學的成效，從而促進學生實現更好的學習、發展。因此，在實驗教學的改革方面，我們必須要加強對虛擬實驗教學技術的應用，改進教學方式、方法，從而提高教學成效。

在實際的金屬材料工程專業實驗教學當中，教師免不了需要向學生進行大量的實驗展示，以向學生證明相關的專業知識，同時讓學生對金屬材料工程的認識、理解更加深刻與形象。在虛擬實驗教學系統當中，教師能夠運用虛擬實驗室來向學生進行實驗展示，可以有效的避免各種教學難題。如教師可以在虛擬實驗室中多角度展示實驗準備、實驗操作、實驗結果，讓學生根據不同的實驗條件去探究實驗過程中不能直接觀察的現象。同時，教師可以通過虛擬系統的控制，來讓學生多角度的進行實驗觀察，用特寫的角度讓學生觀察非常細致的實驗操作，避免學生產生疑惑。另外，很多金屬材料工程專業實驗是需要多人相互配合完成的，這就對學生相互之間的溝通、協調提出了很高的要求。在傳統常規的教學模式下，教師很難一一對所有學生進行詳細的指導，所以學生在配合中容易出現責任、操作不清楚，協調混亂的局面，不僅降低了金屬材料工程實驗的效率，而且增加了實驗的危險性。當前通過虛擬實驗室技術的運用，則可以有效解決這樣的教學難題。

四、改進實驗課程評價考核體系

除了上面所提到的幾點在外，應用型本科金屬材料工程專業實驗教學的改革，還必須要注重對實驗課程評價考核體系的改進，采取更加科學的方式、方法對學生做出學習評價，這樣才更有利于學生能力的綜合評定。

傳統的實驗教學評價過于側重對學生實驗結果的考核，這樣會顯得不夠全面和客觀，難以真實反映出學生的學習、發展現狀。對于這樣的情況，當前我們應當將考核的重點轉移到學生的整個實驗過程上來，如設想的提出、方案的設計、實驗操作過程以及學生的思想和個人行為表現等，都應當納入考核體系之內，從而對學生的理論知識、操作能力以及科學精神、合作意識等，做出全面考核、評價，這樣才能更加客觀地評價學生的表現。

參考文獻：

[1]鄭新文.金屬材料工程專業綜合實驗教學的探索[J].中國新通信，2017，（15）：163-164.

[2]胡建文，王建剛，馬靜，張欣，李建輝.金屬材料工程專業實踐教學模式的改革[J].中國現代教育裝備，2016，（21）：24-25.