材料類專業(yè)實驗課程體系及內容的改革與創(chuàng)新

徐風廣　楊鳳玲　蔡樹元

摘 要： 材料類專業(yè)實驗課程體系及內容的改革是實驗教學改革的重要組成部分，對于學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有非常重要的作用。文章分析了鹽城工學院材料類專業(yè)實驗課程體系的現狀，并圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標對課程體系及內容進行了改革，建立了與理論教學體系相對應的實驗課程體系及內容，并對改革后的實驗課程及內容的實施效果進行了闡述。

關鍵詞： 材料類專業(yè) 實驗課程體系 實驗內容

實驗教學是工科高等工程教育教學體系的重要組成部分，是增加學生感性認識，培養(yǎng)學生動手能力、分析解決實際問題能力、創(chuàng)新能力，提高工程素質的重要環(huán)節(jié)。材料學科屬于實踐性較強的學科，發(fā)揮實驗教學的作用，對于材料類專業(yè)學生的培養(yǎng)就顯得尤為重要。我院材料工程學院自2007年起對材料類專業(yè)的實驗課程及實驗內容建立了以改革試點，率先在校內建立了以獨立設課為特點的實驗教學體系。多年來，我們從更新實驗教學觀念出發(fā)，以人才培養(yǎng)目標為中心，對專業(yè)實驗課程體系與課程內容進行了改革與實踐，并取得了一定成效。

1.原有實驗教學體系的滯后及改革的必要性

長期以來，受過于重視理論教學的影響，我院材料類專業(yè)在教學計劃及教學大綱制定的過程中，總是把實驗教學附屬于理論教學，把實驗教學作為課堂理論教學的一種完善和補充，不能形成較為完整和相對獨立的實驗教學體系，原有教學體系的不足主要表現在以下方面。

1.1實驗項目嚴重依附理論教學課程。

表1顯示了我院無機非金屬材料專業(yè)部分主干課程設置的實驗項目，從表中可以看出，實驗項目嚴重依附于理論課程，而且從屬性較強，規(guī)模也不大，有的課程實驗項目在內容設置上有重復現象，整個專業(yè)開設的所有實驗項目與理論課程體系之間缺乏有機聯系與銜接，這種實驗項目的設置不利于相近課程或專業(yè)知識交叉和實踐教學內容的有機融合。

表1 材料類專業(yè)部分主干部課程實驗項目設置情況

1.2實驗學時偏少，內容陳舊，方法落后。

由于歷史原因，我院材料類專業(yè)過去在教學計劃和教學大綱的制定過程中，總是把實驗學時限定在理論課時的一定百分比之內，再加上實驗教學設備投入不足，導致實驗學時嚴重偏少，有些課程的實驗學時只有4學時，實驗項目只有1～2個。從表1可看出，除了實驗學時偏少外，還存在演示性、驗證性實驗項目偏多，綜合性、設計性、應用性、研究性、創(chuàng)新性實驗項目偏少的問題，有些課程實驗內容由于受實驗條件、教材、師資等多方面的影響而多年不變，導致實驗內容陳舊，與生產實際、科研嚴重脫節(jié)，不能及時追蹤生產、科研的最新動向及成果。在實驗教學方法上，實驗教師都是對實驗原理、目的、操作方法及注意事項等進行詳細的講解或示范，而學生則是依葫蘆畫瓢地操作，這種實驗教學內容的陳舊呆板和實驗教學方法的落后，非常不利于學生創(chuàng)新思維、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，直接影響了人才的培養(yǎng)質量和學生的就業(yè)。

1.3實驗教學條件體系存在不足。

實驗教學條件體系不足主要表現在：一是缺乏高水平工程師型師資隊伍，高校教師大多數是從學校到學校，從理論學習到理論講授，缺少工程實際的歷練。部分教師的實踐操作能力、實際分析和解決問題的能力不強，只能適應一般性技能訓練，不能很好地滿足工程實踐型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要；二是學校教學儀器設備的投入不足，不能滿足學生自主創(chuàng)新性實驗的需求；三是校外實踐環(huán)境不盡如人意。企業(yè)由于受生產、安全和經濟效益等因素的影響，接收學生實習的熱情下降，未能擔負起與高校共同培養(yǎng)工程技術人才社會責任，致使學生的工程實踐教學環(huán)節(jié)的質量難以保證，導致學生所學的理論知識與生產實際嚴重脫節(jié)，動手能力、分析解決問題能力及創(chuàng)新能力普遍較差，畢業(yè)后不能適應企業(yè)的實際工作。

2.構建新的專業(yè)實驗課程體系及內容

2.1構建實驗課程體系的指導思想。

在制訂新的教學計劃的過程中，學院以自身的定位、辦學特色及新時期人才培養(yǎng)模式為依據確立了新的專業(yè)人才培養(yǎng)目標：具有創(chuàng)新精神和實踐能力，掌握專業(yè)基礎知識、應用方法和基本技能，在材料類行業(yè)（如無機非金屬材料、金屬材料、高分子材料等）生產一線從事工程設計、產品開發(fā)與制造、技術運用與改造、運行管理和經營銷售的應用型高級工程技術人才。新的實驗課程體系以培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力為主線，結合材料類工程教育特點及存在的問題，以“重基礎訓練、重創(chuàng)新能力、強實踐技能、強化綜合素質”為理念，建立“一主線、二保障、三模塊、四層面”的實驗教學體系，其中“一主線”是以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為主線，“二保障”是軟件保障體系（管理體系和師資隊伍）和硬件保障體系（實驗設備和場所）；“三模塊”指基礎實驗、專業(yè)實驗和專業(yè)綜合模塊；“四層面”指培養(yǎng)學生基本能力、專業(yè)能力、綜合能力和創(chuàng)新能力四個層面的工程能力，按“基本實驗—技能培訓—綜合應用—工程創(chuàng)新”循序漸進的方式開展實驗教學活動。

2.2實驗課程體系。

在新構建的專業(yè)實驗教學課程體系中，建立了以材料基礎技能素質訓練、材料工程測試技術和材料工程制備工藝技術素質訓練、設計性專業(yè)綜合實驗三個實驗教學模塊，如：無機非金屬材料專業(yè)對應上述三個實驗教學模塊分別設置了“材料科學基礎實驗”、“材料工程測試技術”、“材料工程制備工藝技術”及“專業(yè)綜合實驗”4門獨立的實驗課程，每門課程課時分別為：前三門均為48學時，后一門為4周；高分子材料工程專業(yè)對應三個實驗教學模塊分別設置了“高分子化學實驗”、“高分子物理性能測試技術實驗”、“高分子材料成型及加工技術實驗”及“專業(yè)綜合實驗”4門獨立實驗課程，這些獨立設置的實驗課程全部為學位課程，分別在第5、6、7學期開出。這些實驗課程不僅具有獨立的實驗教學大綱，而且具有相應的考核制度；不僅有利于各門課程之間及相關學科專業(yè)知識之間的交叉滲透，打破傳統的割裂式教育，而且有利于實驗教學內容的整合、更新，更有利于學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，促進實驗教學方法和手段的改進、實驗設備的綜合利用，進而推動實驗室管理體系的進一步完善。endprint

2.3實驗課程內容。

實驗課程內容是落實專業(yè)培養(yǎng)目標、啟發(fā)學生科學思維、培養(yǎng)工程素質、創(chuàng)新意識的內涵，在構建新的實驗課程內容時，按照培養(yǎng)目標要求，將原有專業(yè)基礎課和專業(yè)課開出的教學實驗（并結合以前未開設實驗的其他理論課程）經過科學的歸納、分類、添加、刪減、更新，分別整合到相應實驗課程中，每門實驗課程內容由不同的實驗項目組成，這些實驗項目之間不是簡單意義上的組合，而是依據某一主線串聯而成的有機整體，并依照理論教學計劃循序漸進，分階段分層次實施，如無機非金屬材料專業(yè)實驗課程內容設置介紹如下：

“材料科學基礎實驗”是以“材料科學基礎”、“材料物理性能”、“材料化學”、“材料測試方法”、“工程力學”等課程群為依托，以材料的成分、組織結構與性能之間的關系為主線，設置材料的晶體與顯微結構分析、擴散與固相反應動力學、相平衡及相圖、材料的燒結傳質方式和機理、材料的物理特性等實驗項目，使學生初步建立起材料成分、組織、性能三者關系的感性認識，掌握材料組織性能分析基本手段的操作技能。

“材料工程測試技術”是以“材料工程基礎”、“熱工過程及設備”、“粉體工程及設備”等課程為依托，以材料生產過程中的兩個測試技術為主線，即：粉體工程測試技術和熱工過程測試技術，主要設置了粉體粒度與比表面積測試、粉體堆積和流動性測試、粉體力學特性測試、粉體粉磨功測試、粉體除塵系統測試、燃料性能測試、材料傳熱過程測試、工廠煙氣成分測試、硅酸鹽工業(yè)窯爐熱平衡測試等實驗項目，使學生進一步了解了粉體工程測試和熱工過程測試這兩個測試環(huán)節(jié)在硅酸鹽產品（如水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料等）生產過程中的重要性，進一步了解了在硅酸鹽生產過程中原燃燒料品種及性能、加工機械、傳熱方式的選擇等都會對產品性能產生重要影響。

“材料工程制備工藝技術”以“膠凝材料工藝學”、“玻璃工藝學”、“陶瓷工藝學”、“混凝土科學與工程”、“生態(tài)環(huán)境材料”等專業(yè)課程為依托，以水泥、混凝土、玻璃及陶瓷等制備工藝參數及產品性能為主線，設置了相應的實驗項目，如：材料化學成分分析、水泥標準稠度測定、水泥凝結時間及體積安定性測定、水泥膠砂強度測定、水泥中三氧化硫含量測定、水泥熟料中游離氧化鈣含量測定、水泥中混合材摻加量的測定、集料（砂、石）性能測定、混凝土坍落度測定、混凝土強度測定、混凝土耐久性能測定、混凝土外加劑減水率的測定、混凝土礦物摻合料品質指標測定、玻璃密度測定、玻璃應力測定、玻璃軟化點測定、玻璃化學穩(wěn)定性測定、陶土的可塑性測定、陶瓷白度測定、陶瓷吸水率、顯氣孔率和體積密度的測定、陶瓷磚斷裂模數和破壞強度的測定等實驗項目。通過這些實驗項目的鍛煉，學生進一步加深了對這些工藝參數和產品性能的了解，鞏固了相應專業(yè)課程的理論知識。

“專業(yè)綜合實驗”是一門具有設計性質、命題式綜合實驗課程，目的是讓學生掌握所學專業(yè)的各項實踐技能，同時鞏固所學理論知識，培養(yǎng)實踐工作能力。專業(yè)綜合實驗就是要通過實驗教學的方法進行無機非金屬材料技術和技能的訓練，學生通過自主選題，查閱相關文獻資料，獨立制訂實驗方案和工藝參數，然后選擇相應的實驗儀器，直至方案最終實施，如：學生要完成“425硅酸鹽水泥的制備”這一命題式的專業(yè)綜合實驗，必須經過從原燃材料選擇、原燃材料化學成分分析、水泥生料制備、熟料燒成、熟料性能測試、水泥制備、水泥性能測試七個實踐環(huán)節(jié)的鍛煉，并且要了解水泥生產過程中各種工藝參數（如：三率值選取、熟料煅燒溫度、冷卻制度、熟料f-CaO含量、混合材摻量、產品細度等）對水泥生產過程各環(huán)節(jié)的影響，并在水泥的制備過程中根據實驗結果情況及時對這些參數進行選擇、調整與控制，而學生經過這七個實踐環(huán)節(jié)的鍛煉，能進一步了解水泥的工廠工藝制備過程，掌握并鞏固“膠凝材料工藝學”這門課程的理論知識和其他課程的專業(yè)知識，彌補認識實習、生產實習等實踐環(huán)節(jié)未能掌握的專業(yè)知識，加深對材料成分與組織結構、制備與加工工藝、材料性能三者相互間關系的認識。

3.優(yōu)化專業(yè)實驗課程體系及內容的效果

新的專業(yè)實驗課程體系及內容實施后的教學效果是顯著的，學生的基本實驗技能、專業(yè)素質和創(chuàng)新能力得到了進一步增強，具體表現在以下方面：一是學生的實驗興趣與主動性得到了明顯提高；二是動手能力明顯增強；三是學生實驗報告抄襲現象逐年減少，徹底改變了以往全班實驗報告1～2個版本的不良現象；四是學生參與教師科研、大學生創(chuàng)新的熱情明顯高漲，學生申報的校、省、國家級大學生創(chuàng)新項目數年年增加，現在學院每年獲批的省級及國家級大學生創(chuàng)新項目達15項以上；五是學生積極報名參加各種學科競賽、科技活動的熱情高漲，如：全國大學生金相技能大賽、全國高分子創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學生混凝土配合比設計大賽等，參與這些競賽的學生人次數占全院學生人數的70%以上，并在這些大賽中獲得特等獎、一等獎和優(yōu)勝獎多項；六是學生考研率逐年提高，現在材料類專業(yè)學生考取研究生的人數位于全校第一，占應屆畢業(yè)生總人數的25%左右，2012年金屬082班單班考取率高達45.8%；七是學生畢業(yè)論文（設計）全部為自主選題，題目更加貼近工程實際，研究方法及研究內容更能追蹤生產、科研的最新成果及動向，改變了以往論文題目由指導教師選題，題目與工程實際嚴重脫節(jié)，實驗方法落后，研究內容陳舊過時等現象；八是學生首次就業(yè)率近幾年都穩(wěn)定在95%以上，特別是近幾年培養(yǎng)的學生受到了用人單位的普遍好評。

4.結語

實驗課程體系及實驗教學內容的改革是實驗教學改革最重要的一個組成部分，也是適應新時期人才培養(yǎng)的要求，最終目的是驗證與深化學生所學的理論知識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力和解決工程實際問題的能力。由于實驗課程體系及實驗內容的改革及實施涉及多方面因素，因此在具體實施過程中需要諸多方面的密切合作和支持，其中，實驗體制改革是關鍵，實驗師資隊伍建設是前提，實驗教學條件建設是條件，管理制度是保障，人才培養(yǎng)質量是動力。目前，我院材料類專業(yè)的實驗課程體系及實驗內容雖然已進行了初步改革，但還處在嘗試階段，要想真正實現我院材料類專業(yè)實驗教學改革的總體目標，還需要在今后的實踐中不斷探索、修正和完善。

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