《材料科學實驗》的創新教學模式與實踐探索

張小文

【摘 要】針對《材料科學實驗》的課程設置和教學模式，提出以拓寬基礎、突出應用為目標導向，圍繞材料的力學、電學、磁學、光學、以及材料加工、材料成型等領域創新教學內容和教學模式，使學生全面了解和掌握材料的合成、制備、測試、分析等基本實踐操作和數據分析能力，搭建課堂教學與實驗實踐的橋梁。

【關鍵詞】材料科學實驗；實驗教學；創新

0 引言

《材料科學實驗》是材料專業的主要實驗基礎課之一，主要面向高年級本科生和低年級碩士研究生開設。《材料科學實驗》以物理學、化學、物理化學、材料科學基礎、材料性能學等課程為基礎，教學內容涵蓋材料的力學、電學、磁學、光學、以及材料加工、材料成型等諸多領域，是材料專業基礎理論的重要實踐環節，也是搭建課堂教學與實驗實踐之間的橋梁。《材料科學實驗》力求通過了解和掌握材料的合成、制備、性能測試、分析等基本實驗實踐操作和數據分析能力，解決科研生產和實踐工作中的實際問題。本文針對當前形勢下社會對創新性綜合型人才的需求，提出以拓寬基礎、突出應用為目標導向，對《材料科學實驗》課程的教學模式進行創新與實踐探索。

1 當前課程教學分析

在國家對材料專業人才培養的高度重視與大力支持下，大部分高校具備了材料專業本科生和碩士研究生人才培養的資格。但材料專業的主要實踐課程之一《材料科學實驗》的現有教學內容、教學模式與教學效果之間還存在一些問題，主要體現在以下三個方面：一是學科分工精細化使知識缺乏系統性。在高年級本科生和研究生階段，學生的知識領域逐漸向二級學科和三級學科（即研究方向）靠攏，忽視了一級學科的總體目標要求。例如高分子材料方向的學生對金屬材料方面的知識重視不夠。二是對知識的理解與運用缺乏連貫性。如前所述，學生的知識范疇通常是局限在二級學科或三級學科領域，忽略了大學（在某種程度上）作為一種通式教育以及綜合型人才培養的重要載體這一特征。更有甚者，目前很多以考研為目的的學生只掌握了所需考試的那幾門課程的知識，其它課程便是無人問津，更加談不上實驗實踐了。即，過于強調知識的“點”，而缺乏“線”和“面”層次的理解。三是重理論輕操作。理論固然重要，但是少了實踐環節，很多創新性思維就難以得到發揮，也容易導致教學與實踐的脫節。因此，從新形勢下社會對材料專業人才的需求與高校人才培養目標的一致性出發，本著培養創新性綜合型材料專業人才的宗旨，我們提出在《材料科學實驗》的課程設置和教學模式上進行創新，以拓寬基礎、突出應用為目標導向，努力培養出滿足當今國家和社會需求的高素質人才。

2 創新教學模式與實踐探索

以拓寬基礎、突出應用為目標導向，從課程開設的目的、方法、內容和效果等方面對《材料科學實驗》課程的教學模式進行創新。

2.1 課程設置上體現創新性和綜合性

近年來，通過不斷摸索，全面規劃，以掌握材料的合成、制備、測試、分析等方面的知識和實踐能力作為出發點，圍繞材料的力學、電學、磁學、光學、以及材料加工、材料成型、材料表面處理等諸多領域開設實驗項目，以拓寬基礎、突出應用為目標導向，為開展與材料專業有關的實驗實踐活動打下寬廣而堅實的基礎，并搭建材料專業的基礎理論和實踐應用之間的橋梁。把各知識點連接起來，融會貫通，使知識由“點”的層次躍遷到“線”和“面”的層次，舉例如表1所示。

2.2 創新教學模式、提高教學效果

通過不斷探索，建立了一套比較完善的教學體系、考評體系以及質量保障體系，重點解決了以下幾個關鍵問題。

1）多學科交叉授課的協同性。《材料科學實驗》涉及到材料的力學、電學、磁學、光學、以及材料加工、材料成型、材料表面處理等諸多領域，每個實驗項目均由教學經驗較豐富的副教授及以上人員擔任，每名教師只負責一個實驗項目，解決了多學科知識背景與多名教師授課之間的協同性。

2）創新教學方式。首先通過實驗原理、實驗目的、設備結構和工作原理等方面知識的系統講解與分析，闡述本實驗項目與基礎理論知識之間的關聯性；然后老師做出演示實驗，進一步展示實驗原理和有關的操作方法；最后每個學生自己動手開展實驗，結合老師的講解和自己在實驗操作過程中的體會，對有關實驗現象進行總結、對實驗結果進行分析、對所遇到的問題進行剖析并提出解決途徑，將所學的理論知識與實驗實踐緊密結合起來。

3）完善知識體系。通過《材料科學實驗》課程的系統學習和實踐操作，補充以前所學知識的漏洞。同時也為不同專業方向的學生拓寬視野、擴充知識范疇，并且利用各專業方向各自的優點和不同學科之間的互補性提高學生綜合運用知識的能力。

4）搭建公共實驗平臺。在《材料科學實驗》平臺建設方面，通過購置新設備、綜合利用部分科研設備、改造或擴展現有儀器設備功能等三個方面為《材料科學實驗》課程的教學搭建先進和較為齊全的實驗教學平臺，平臺建設注重基礎知識和跟蹤科技前沿的雙重目標。在材料科學實驗這個平臺上，使學生的創新能力和知識運用能力得到了充分的鍛煉和培養。同時該平臺也為學生的課外實踐、第二課堂、國家大學生創新訓練計劃、廣西大學生創新訓練計劃等提供了重要場所，深受廣大學生的歡迎。

5）構建公平合理的考評體系。按照實驗現場操作、數據分析與解決實際問題能力、期末考核三方面對學生的基礎知識運用和實驗實踐操作進行綜合測評。

6）建立健全的質量保證體系。實驗項目的現場指導均由從事一線教學的骨干教師負責，教學管理員負責協調各實驗項目的開展，分管領導進行督查，這樣一整套的實驗實踐教學和管理系統確保了教學的順利進行并取得了預定的效果。

3 結語

以先進教育思想為指導，系統規劃課程的各實驗項目，以拓寬基礎、突出應用為目標導向，構建了具有鮮明特色的《材料科學實驗》課程教學軟硬件平臺，形成了有利于培養學生實踐能力和創新能力的教學模式，全面提高了實驗教學水平和教學效果。

【參考文獻】

[1]《材料科學實驗》指導書[Z].桂林電子科技大學（內部資料），2014.

[2]劉麗，易鋒，任呈強，等.材料科學與工程開放式實驗管理模式探索[J].實驗科學與技術，2012，10（3）：164-165.

[3]王嚴東，路大勇，張鈺，等.材料科學與工程專業實驗教學體系的建設與思考[J].吉林化工學院學報，2015，32（2）：67-68.

[4]劉偉東，石萍，齊錦剛，等.材料科學與工程專業實驗教學體系建設與實施[J].遼寧工業大學學報：社會科學版，2014，16（5）：123-125.

[5]王慧萍，李曼萍，嚴敏杰，等.材料科學綜合實驗的構建和成效[J].實驗室研究與探索，2012，31（9）：118-120.

[責任編輯：鄧麗麗]