應用型本科高校無機非金屬材料工程專業實驗教學改革探索

王超男，白利忠，趙峰(山西工程技術學院材料科學與工程系，山西 陽泉 045000)

0 引言

應用型本科建設是繼中西部高等教育振興計劃、“雙一流”建設之后，我國在高等教育領域設立的一項重大工程，旨在引導部分地方普通本科高校向應用型轉變，培養適應和引領現代產業發展的高素質應用型、復合型、創新型人才[1]。根據應用型本科高校的性質和特點，山西省教育廳積極推進應用型本科高校建設。山西工程技術學院作為山西省首批應用型本科高校建設高校，堅持走內涵式發展道路，科學制定并有效執行發展規劃，加快特色鮮明高水平應用型本科高校建設步伐，形成了產學研用創五元聯動的人才培養體系，為服務區域社會經濟發展培養應用型人才的辦學思路。同時構建從專業認知、課程實驗實訓到綜合設計、專業實踐的多層次、遞進式的實踐教育體系，不斷強化學生的創新能力，形成了“涅石傳承、匠心筑夢”的辦學特色[2]。學院修訂了《山西工程技術學院章程》，開創了應用型本科高校建設新局面。但是傳統的實驗教學模式已無法滿足應用型本科高校建設的要求，因此深化對實驗教學內容方式的改革勢在必行。無機非金屬材料工程專業作為山西工程技術學院優勢特色學科，依托山西省“1331工程”材料科學與工程優勢特色學科建設計劃，實驗教學在這里的重要意義不言而喻，在我校轉型為應用型本科高校的歷史大背景下，對無機非金屬專業實驗展開了改革研究，以推動本學科課程建設的持續發展，滿足社會的需要[3]。為了把我校建設成富有特色的應用型本科院校，這項改革已經迫在眉睫。本論文結合我校無機非金屬專業的實際，以專業實驗課為例，力求改革專業實驗課程，力求體系建設達到培養學生創新能力的目的[4]。

1 我校無機非金屬專業實驗教學現狀分析

2017年3月教育部正式批準我校設置無機非金屬材料工程專業，并于2017年9月1日開始招生，截至目前已有2021屆和2022屆兩屆畢業生。從畢業生就業單位看大多為無機非金屬檢測方面，因此在大學四年的培養過程中應該重點加強實驗方面的培養和訓練，幫助畢業生較快適應工作。但由于專業建設起步較晚，資金和師資較薄弱，因此從實驗的內容和實驗室條件上都處于摸索中前進的狀態，目前存在不少問題，大致歸納如下。

1.1 多層次實驗體系不夠完善

目前無機非金屬材料工程專業的實驗課往往是對理論教學課程的基礎性實驗，基礎實驗內容多，設計性和綜合性的內容較少，需要學生開拓創新自由發揮的成分不多，涉及創新性實驗系統比較薄弱。目前正在使用的單一實驗項目以及單一層次的實驗系統在訓練學生工程操作方面可以滿足需求，但是無法訓練學生處理復雜工程問題的能力，學生在這樣體系的實驗課中能力的提升受到了限制。

1.2 無機非金屬材料工程專業人才培養方案相對落后

本專業使用的人才培養方案為2017—2019年編制的，受實驗條件、師資力量等因素的限制，實驗內容不夠新，大多是老舊的實驗內容，尤其基礎化學實驗部分，還在沿用十幾年前甚至更早的實驗內容，與現代日新月異的科技發展脫鉤較大，不能體現現代科技的發展狀況，較前沿技術有一定差距，因此不能很好地調動學生學習的積極性，學生在主動學習方面有所欠缺。同時實驗教學過程和與專業相關的企業高素質應用型人才的需求嚴重脫節，實驗內容的設置上與企業需求及現狀脫鉤。

1.3 實驗教學考核評價方式片面單一

當前無機非金屬材料工程專業的實驗課考核僅由平時成績和最終的實驗報告成績決定，而且平時成績方面考核標準不夠明確清晰、可操作性不強，難以真實客觀和全面地反映專業實驗的實際教學效果和學生設計、動手操作實驗的真實水平，在目標達成度方面不好做評價，學生的成績往往十分接近，難以區分高低，考核的意義不大。

1.4 實驗室建設和管理比較落后

由于新建實驗室和新購置設備，所以相關配套設施還在不斷完善中，有些實驗設備暫時不能使用。同時由于教學經費投入不足，某些實驗設備的臺套數量被限制，導致學生沒有充分的機會獨自操作和練習。而且實驗室的設備儀器缺乏專人管理，僅設置了一名實驗室主任，不能很好地兼顧每臺儀器設備的管理，導致儀器設備要么閑置要么損毀。同時學生想進入實驗室做實驗時，由于設備多，實驗室主任不可能全部精通每個設備的操作技術，導致學生不能及時得到實驗操作的培訓，從而打擊了學生繼續學習的積極性。

2 實驗教學改革的實踐與創新路徑

2.1 構建專業實驗教學內容體系，提升實踐教學質量

根據“服務社會，立足實踐，應用型人才培養為目標”的導向重新修訂教學培養方案，建立產學結合、研教融合、層次分明、行動導向的實驗教學體系的專業實驗教學體系[5]，具體措施如下：

(1)調整各種類型實驗的開設比例。根據需求在培養方案中明確基礎性、設計性和綜合性實驗的界定、范圍、數量及實施要求，嚴格按照要求安排部署。在保證總學時不變的條件下，合理增加設計性和綜合性實驗的開設比例，保證這兩者占比超過65%。

(2)修編實驗指導教材。目前市面上有許多實驗指導書，可謂琳瑯滿目。之前我們大都直接挑選一本成書作為實驗指導教材，然后選取其中幾個內容作為上課使用的部分，這種操作針對性不強，現針對無機非金屬材料工程專業的人才培養方案和具體要求，精心選取了相對應的實驗內容，組織課題組成員編寫了實驗講義，即“無機非金屬材料專業實驗指導書”，其內容詳細具體，實驗項目選擇科學合理，能夠達到培養方案中對實驗教學的要求。

(3)鼓勵和支持學生自主開展創新實驗項目。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。對于無機非金屬材料工程學科尤其如此，很多老師從大一學生剛進校就開始鼓勵大家利用課余時間進實驗室參觀學習，跟著高年級的學長學姐做一些實驗的輔助工作，讓學生盡早熟悉和了解實驗室的情況。在大一后半學期就會有老師帶領學生申報大學生創新創業訓練計劃等比賽項目，利用實驗室現有條件積極開展實驗研究工作，收集數據，撰寫技術報告，待實驗數據較好時會培養學生自己撰寫科技論文和專利，在本科期間就早早參與到科研中來，為后續的工作和深造打基礎。

2.2 多種教學手段綜合使用

傳統意義上的實驗課就是在實驗室教大家動手做實驗，但是單靠實驗課這短短的時間，學生只是能粗淺地掌握一些簡單的實驗操作，或許有些學生都沒有親自動手的機會，因此需要將多種教學手段綜合起來，共同服務于實驗教學。目前學校克服困難，已經在實驗室配備了多媒體教學設備，在學生動手操作之前實驗課教師先通過PPT和視頻等方式向學生生動形象地講述和展示清楚實驗的目的、意義、操作及注意事項，對于沒有現成視頻資源的實驗操作，都是我們實驗教師自行錄制和剪輯的視頻，在課前和課后會上傳微信群或QQ群，讓學生可以提前做好預習課后做好復習等工作，加深理解，同時有了初步預習的印象后課上會操作的更加熟練，一方面節約授課時間，另一方面給學生們爭取到了更多實操的時間和機會，真正讓實驗課變成動手操作的實踐課。

2.3 增加地方特色性實驗，促進產教融合

我校地處山西省陽泉市，是一個以煤炭為主要支柱產業的城市，立足當地、服務社會、面向全省，建設一所特色鮮明的應用型本科院校是我校的辦學宗旨，因此從專業設置到課程設置都應該密切結合地區產業特色。比如陽泉的鋁礬土礦非常出名，無機非金屬材料工程專業設置了基于此的先進高溫耐火材料方向，所以在綜合實驗的設置方面可以加入耐火材料的工藝實驗，由專業教師帶領，將實際生產與實驗結合。比如物理化學實驗中涉及原電池和電解池，華陽集團新材料股份有限公司有與之對應的研發方向，同時山西工程技術學院與當地貝特瑞公司建立了合作關系，在做這類實驗時請相關企業的工程師為學生授課，把目前企業的現狀及問題融入到課程中去，讓學生參與到實際問題的解決中來，在實際問題中培養設計實驗的思維和參與實驗的能力，這樣的實驗課起到的效果是非常好的，不僅能夠激發學生的學習熱情，同時為學生盡早提供了了解專業行業的機會，是實習課程的一個有利補充。

2.4 優化實驗資源，借助虛擬平臺

為了優化無機非金屬材料工程專業校內外實驗實習資源，突破原有傳統的實驗項目的局限性，克服學校場地、教學經費及實驗設備等的限制，我們特申請建設虛擬仿真實驗室，開設耐火材料方向的虛擬實驗，目前正在建設中。該項目建成后學生可以利用虛擬仿真平臺進行耐火材料方面的實驗，既方便又節省時間，對于疫情期間封校或者居家都不影響實驗的正常進行。

2.5 科學評價、考核方式的設計

傳統實驗課成績的評定是按照平時成績20%，實驗報告成績80%來綜合確定的，這樣的考核機制太過簡單，比如平時成績的構成上沒有明確說明，有些實驗表現也不太好界定，所以大多數老師只是按照考勤給分，平時成績上幾乎沒有差別，實驗報告同組內雷同的很多，不同組的也存在雷同現象，不能準確客觀地反映出學生的成績，而且這樣的評價機制難以反映學生對教學目標的達成度。因此，需要對這樣的考評方式進行徹底的變革。學生在完成專業實驗任務時，還需要進行詳細的數據記錄和結構分析，內容形式豐富多樣，不拘泥于文字，還能夠通過照片、視頻等方式詳細地記錄實驗過程中的所思所想及其問題。在專業實驗課完成時，各小組進行自評，組長需要就協作能力、參與程度、對實驗的貢獻等方面對實驗組員進行評分，同時組長和組員要相互評價。最終的專業實驗課成績由實驗過程詳情記錄表(50%)、小組自評打分表(20%)、實驗總結報告(30%)來確定[6-7]。

2.6 整合相關專業實驗設備，創新實驗室管理制度

無機非金屬材料工程專業是一門重視實驗的學科，學生在學習理論知識的同時需要有實驗的支撐，在實驗中獲得更多的知識，加深對理論的理解和認識。但是目前實驗室的開放程度較低，只在實驗課上學生才能進入，而且實驗室之間的溝通不多，一些設備的共享不充分。基于此，學校出臺實驗室開放管理辦法，增加實驗室開放時間，設置值班教師和值班學生，整合學校相關實驗室設備，幫助學生在課余時間能夠有機會進入實驗室開展實驗，同時有值班老師和學生幫忙，極大增加了實驗室的利用率，激發了學生學習的熱情。同時在每個實驗室門口安裝值班教師聯系方式，方便學生根據自己的需要提前與相關責任老師取得聯系，保障實驗能夠正常順利地進行。實驗室所需的耗材由各實驗室歸口單位購買，嚴格按照學校出臺的實驗室耗材購買制度進行采購，對于化學所需的危險化學品需實行先報備后購買的制度，采購回來后由各實驗室中心主任妥善放置，一并放入危險化學品柜中。建立實驗室設備使用記錄本和耗材使用臺賬，規范實驗室管理。

3 結語

總之，無機非金屬材料工程專業的實驗教學要緊跟時代的步伐，適應當地區域經濟的發展，能夠服務區域經濟。同時可以給與學生充分的接觸實驗的機會，讓實驗課真正發揮它應有的作用，起到在實驗中培養學生的目的。本文主要分析了目前我校無機非金屬材料工程專業實驗課程存在的問題和不足，結合當地區域經濟發展對人才的需求提出了相應的改革措施。然而，改革不可能一蹴而就，在改革的道路上需要不斷地試錯和改良，而且我們也要有面對困難的信心和勇氣，積極整合可以利用的資源，相信通過教學改革一定能夠更好地培育學生，服務地方經濟發展。