“驗證型”實驗向“設計-實踐型”實驗項目轉變的探索研究

蔣 亮,張書杰,劉 暢,耿桂宏

（北方民族大學材料學院, 銀川 750021）

0 引言

《金屬材料及熱處理》是材料學院材料科學與工程專業（以下簡稱材科專業）和材料成型及控制工程專業（以下簡稱成型專業）的一門重要的學科主干課程，是一門典型的以基礎理論和實驗實踐緊密結合為特征的課程，其對應開設的實驗課程即《金屬材料及熱處理實驗》是材料工程學科中一門實踐性和綜合性均較強的專業實踐必修課。該課程與實驗具有很強的互補性，在材料科學專業和材料成型專業的教學中，具有舉足輕重的地位。因此，該課程的實驗設計應能夠使學生在實驗過程中充分發揮自己的想象力與創造力，從而達到優化學生知識結構并擴大其知識面的目的。

我國傳統教育觀念更加重視理論課的教學，而實驗教學經常被當做是理論教學的附庸，很多高校開設的《金屬材料及熱處理實驗》屬于傳統的“驗證型”實驗，即：學生只是進行最基本的熱處理操作，實驗內容古板，學生不需要動腦，只是“照葫蘆畫瓢”地按照實驗指導書上的文字，按部就班地完成實驗，實驗過程缺少設計性和創新性。按照這種“驗證型”實驗的教學方法，學生做實驗只能像“照貓畫虎”一般，完全沒有發揮主觀能動性，學生無法養成創新思維和獨立思維的好習慣，對課本形成了嚴重的依賴性，最終對教育質量造成不良影響。隨著教學改革的不斷深入發展，“驗證型”熱處理實驗已遠遠滿足不了“應用型工科人才培養體系”開發學生智能，發揮學生主觀能動作用的需要。因此，要從傳統的“驗證型”實驗逐漸過渡到“設計-實踐型”實驗，這樣不僅可以達到一般的實驗目的，更主要是實驗一開始就能使每個學生開動腦筋，提高每個同學對書本知識靈活運用的能力，發揮主觀能動性，變被動為主動，成為學習的主體[1-2]。

1 《金屬材料及熱處理實驗》教學現狀

目前，我院所開設的《金屬材料及熱處理實驗》是以單項驗證、演示的傳統教學手段為主，由實驗教師在課前將實驗內容和實驗儀器、材料規定好，并調試好，一切準備就緒后，學生才開始實驗，這就事先排除了實驗過程中可能發生的問題。學生按照實驗教師撰寫的實驗步驟、實驗原理完成實驗，也屏蔽了學生本來應該接觸的實驗安排和選題過程，除了實驗課那短短的幾十分鐘，其他所有的工作幾乎都有教師和教材代勞了。這樣的教學方式無疑扼殺了學生的想象力和創造力。科學實驗本身就是無數次失敗，最后總結提煉出一個正確方法的過程，而傳統的實驗教學，讓學生無法體會失敗，因而將實驗的順利也認為是理所當然，完全不能夠領會實驗的真諦。這樣的機械化的教學方法和傳統理論課程的教學如出一轍，實驗室成了教室的另一種形式。反觀教育發達國家的學生，動手能力普遍強于中國學生，善于、也敢于擺弄實驗儀器，而不是因為害怕損壞儀器而不敢“輕舉妄動”。這種惰于動手和動腦的不良習慣，顯然是我們實驗教學方法的僵化和老化造成的。

傳統實驗教學，漠視學生的主體性和學生之間客觀存在的基礎、興趣、智力、思維方法等差異，在實驗時間、時數上全班齊步走，不但要求學生同時進入實驗室，還規定所有學生在統一的起止時間內完成實驗任務。造成的結果就是，實驗能力強的學生沒有機會進行進一步的探索，實驗能力差的同學無法在規定時間內獨立完整完成實驗，有較高熱情的學生不能研究自己感興趣卻不是老師指定的實驗內容的實驗。這種無視差異和個性的實驗教學方式，完全忽視了學生的主體性，學生的積極性更無從談起。高校實驗室通常為高校投資的重頭部分，應該才人才教育中發揮與價格相符的價值。然而實際情況是，學

生只被允許在有限的實驗課中接觸這些昂貴的實驗儀器設備，課后學生甚至無權進入實驗室。有的實驗室在一年中只有一學期安排實驗課，實驗儀器設備的空置率較高，利用率太低，加上平時的維護管理成本，造成了資源的浪費和不必要的損失。

綜上所述，傳統的“驗證型”實驗教學在內容、方法、管理效益等方面都不符合現代教育的發展趨勢，改革實驗教學刻不容緩。

2 實驗教學內容改革

參照北方民族大學新的培養方案要求，對于《金屬材料及熱處理實驗》實驗指導書進行重新編寫。新的實驗指導書針對實踐性環節進行了進一步加強，把學習的主動權重新還給學生。通過熱處理實驗課的教學，使學生更好地掌握金屬熱處理的原理，并在實踐過程中加深對概念的理解并能很好的在實踐過程中運用，為學生進行畢業設計或今后從事金屬熱處理行業打下堅實的基礎。

為提高《金屬材料及熱處理》課程實驗的效率，充分體現學生的自主性，對實驗教學內容作了較大的改革，主要有以下幾點:①明確向學生提出實驗要求和考核標準，具體內容參照新的《金屬材料及熱處理實驗》指導書；②學生隨機分配，分成若干學習小組（組數根據上課學生人數確定，每組4- 5人），每個學習小組選出一名組長。在組長的帶領下，小組成員共同查閱相關的文獻和資料，討論制定實驗方案，并在指定的日期內，將討論結果通過電子郵件的方式發送給指導老師；③指導教師經反復審閱和修改后，將完善后實驗方案反饋給學生，并通知學生根據最終的方案熟悉實驗設備；④合理安排實驗室工作人員，保證實驗室全天（工作時間內）對學生開放，讓學生有充分的時間(集中2-3周)進行實驗準備和實驗操作，學生認真學習實驗室規章制度，并在嚴格按照制度的前提下完成所制定的實驗內容。實驗室的長時間開放不僅可以提高實驗設備的利用率和投資效益，對調動學生學習的積極性和主動性，培養學生的創新意識、動手能力、分析問題和解決問題的能力，培養高質量的創新人才也具有十分重要的意義。⑤實驗的最后步驟是拍攝金相組織圖片，根據照片分析組織特征并撰寫實驗報告；⑥各組成員按時給組長上交實驗報告，組長轉交給指導教師，再由指導教師和實驗員共同組成評審小組，分別對學生的實驗態度和實驗操作是否按照實驗考核標準進行，以及學生的實驗報告進行考評[3]。

3 應用效果分析

“設計-實踐型”熱處理實驗可以開發學生智能，培養學生能力，能夠將課堂上學到的零散的熱處理知識綜合起來，從而加深學生對教材中的一些概念的進一步理解，并將書本上的知識、概念應用于制定熱處理工藝方案設計中。學生經過整個實驗流程后既掌握了熱處理原理，又學會了熱處理的基本方法，做到了理論聯系實踐。能夠親身參與實驗方案設計也能夠顯著提高學生的學習興趣，使學生對于實驗內容理解更加深刻，進一步提高實踐動手能力。

新的實驗教學內容和教學方法已在北方民族大學11級材料科學與工程專業一個教學班的《金屬材料與熱處理》課程實驗教學中試運行，目前已經取得良好的預期的效果。學生的積極性和熱情度明顯提高，自學能力以及自主設計實驗能力顯著增強。此外，學生表現在其他實踐過程中的創新意識也明顯得到增強，解決工作和學習中實際問題能力有了大幅度提高，實踐課程考核成績優良率提高到90%以上。

[1]洪景娥，張麗. 高職“金屬學與熱處理"課程實驗教學內容的改革與實踐[J]. 山東電力高等專科學校學報,2010（04）：54-56.

[2]洪景娥，張麗. 金屬學與熱處理實驗教學內容的改革與實踐[J].價值工程, 2012（01）：232-233.

[3]祁曉英，張淑榮，張學萍.設計、操作性熱處理實驗[J].實驗技術與管理,1990（02）：55-56.