材料類專業實驗教學探索與實踐

高榮禮

摘要：實驗教學不僅對學生的科研能力和創新能力進行培養，還可激發他們的創新思維能力，對材料類專業學生的培養有著非常重要的作用。本文就當前高校實驗教學中出現的問題，明確指出實行開放式實驗教學的必要性，對材料類專業開放式實驗教學進行探索。

關鍵詞：材料類專業；實驗教學；開放式；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）03-0116-02

實驗教學是整個高等學校教學過程的重要組成部分，在培養高素質人才中起著舉足輕重的作用[1]。實驗教學模式直接影響到學生的創新能力與工程實踐能力的培養，在一定程度上也直接反映出一所高校的教學質量。為了提高學生分析解決問題的能力，促進學生的創新能力，對實驗教學的培養模式、理念和管理機制進行改革與創新，具有重要意義。本文從材料類專業的特點出發，以提高學生能力為目標，通過分析目前實驗教學模式中存在的問題，對實驗教學進行初步探索。

一、實驗教學中存在的問題

目前，實驗教學中存在的主要問題有以下幾個方面。

1.實驗室的開放程度不夠。由于受到教學進度的制約和實驗儀器數量的影響，目前，實驗室不論是在空間上還是在時間上，都不夠開放，很難讓學生在實驗課上掌握相關技能，更別說提高他們的創新能力了。此外，對科研感興趣的學生，也沒有機會到實驗室進行相關實驗，打消他們學習的積極性。

2.實驗教學觀念的開放程度不夠。傳統實驗教學未能得到足夠重視，學時比較少，以材料類專業為例，功能材料專業的《材料物理性能實驗》實驗課，僅有24學時。在這么短的時間內，要想教會學生使用儀器，學會材料的基本制備方法，顯然是不可能的。而且，考核也不夠規范，導致實驗教師和學生的主動性和積極性，普遍都不高[2]。

3.實驗室的管理不夠。實驗過程中，學生相對分散，這會給實驗室的安全和有效管理帶來新問題。一方面，由于學生人數多，實驗技能差異大，幾十個學生同時在一個實驗室做實驗，使教師的指導力度小，容易造成儀器設備損壞，使實驗室的管理工作量大[3]。另一方面，由于人數過多，教師不好管理，擔心學生把實驗儀器弄壞，只把最簡單的實驗、最便宜的儀器拿出來，給學生使用。

4.教師的指導力度不夠。在傳統實驗教學中，學生不愿意去思考問題，對教師的指導形成一定的依賴性。這是因為每種綜合實驗都有一本實驗指導書，學生在實驗操作過程中，基本上完全按實驗指導書的實驗操作步驟進行，根本不去想為什么要這樣做，實驗過程中出現問題也不會分析原因。作為實驗主體的學生，不能充分地發揮主觀能動性，依然處于機械式照搬實驗書籍和被動學習的狀態，在一定程度上對學生的開放、創新思維起到抑制作用，不利于他們獨立思考、自主學習、創新能力和動手能力的培養。

5.實驗教學中經費投入不夠。由于高校的擴招，導致許多高校資金短缺，實驗儀器的增長速度遠遠趕不上學生人數的增長。隨著學生的增加，勢必需要購買更多的儀器，需要更大的實驗空間，這就要求學校投入更多的經費。

二、實驗教學模式探索

針對目前實驗教學中存在的問題，進行如下改革。

1.進行開放性實驗教學。欲實現實驗教學模式上的開放，首先要實現時間上的開放。對設計實驗而言，需要較多時間進行資料的收集、方案的設計及實施，不可能讓學生在同一時間集中進行。因此，在教學的過程中，應該根據教學情況，提前把需要做的實驗安排下去。不過，這種情況只針對理論課和實驗課都是同一個教師時才容易實施。我們的做法是：讓設計實驗或者研究性實驗成為主線，貫穿于整個分析實驗課程中，在第一次課時公布一些題目，讓學生參考并自由選擇，告訴他們所用的實驗方法、大致的實驗過程和要求，讓學生根據所選題目查閱相關資料，做出具體的實驗步驟和計劃。這就要求學生平時注意知識積累，學會對問題和條件進行分析研究，在生活中尋找研究對象。

其次，空間上的開放。在實驗過程中，常常會遇到一些意外情況，解決這些問題就需要到實驗室中進行實驗，時間卻超過正常實驗學時，只能讓學生在課余時間進行。因此，實驗室應對學生開放，而且是24小時開放。開放實驗室，可以讓對科研、實驗有興趣的學生隨時可以參與進來。這種教學模式，可以最大限度地利用師資力量與資源，根據高校實際特點和各個層次學生的需要，采取靈活的、多種形式的實驗室開放，因材施教。最后，選題上的開放。所謂選題上的開放，是指在選題上不限制于書本和教學計劃上的條條框框，讓學生自由選擇，題目可以是教師給定，也可以是學生自己找到的。在這種教學模式中，可以將實驗類型分為綜合性、設計性和研究性的實驗項目。作為實驗主導者的學生，在實驗項目的整個過程中，需要自己獨立完成。這不僅可以充分發揮學生的創新性和積極性，還對學生實驗技能及分析解決問題的能力給予很大程度的提高。

2.轉變實驗教學觀念，不再把實驗教學看成理論教學的補充，而是培養學生能力的重要組成部分。因此，在實驗教學中，一方面要重視實驗功能，完善實驗考核機制；另一方面，對開設的實驗靈活轉變。例如，在材料類實驗中，實驗室開出的“鐵電材料的制備”實驗項目可以是驗證性的，也可以是綜合性、設計性甚至是研究性的，實驗方案、材料、方法和實驗手段也是多種多樣的。因此，在此實驗過程中，可以使學生采用多方位思維方式，進行分組，一部分學生做驗證性實驗，一部分學生做設計性實驗，另外的學生做綜合性實驗。在制備方法上，一部分學生采用溶膠—凝膠法，一部分學生采用水熱法，剩下的學生采用固相反應法等，鼓勵學生主動地采用新材料、新觀點、新方法和新技術[5]。

3.實行教研結合。充分利用教師所承擔的科研項目，將項目進行分解，以子課題的形式讓學生參與課題研究。學生在學好本專業知識的同時，還可以不斷拓展學習領域，學習鄰近學科知識。在做好教學計劃中的驗證性實驗的同時，對本學科領域的前人經驗進行總結和歸納，充分利用教師課題進行科學研究，在教師的指導下，對子課題進行實驗設計，可以讓學生認識本專業在社會生活中的作用，了解專業領域中國際最新的科研動態和專業發展前景，對研究方向范圍內的知識有更為透徹、深刻的了解。指導教師給予參與課題研究的學生一定的經費補助，以提高學生的科研興趣和實驗的積極性[6]。另外，充分利用各級組織舉辦多項科技競賽，培養學生的自主學習能力。

4.加大教師的指導力度。有些實驗室沒有專門的實驗教師，教師一邊上理論課，一邊到實驗室指導學生實驗。由于教師的工作量大，所以在實驗上對學生的指導就會偏少。因此，可以聘請專門實驗員，除了對實驗所需儀器進行擺放、維護外，還要協助教師指導學生進行實驗，主要集中在儀器使用方面。

5.重點是經費投入。由于學生數量增加，為了保證實驗教學的質量，一方面，必須增加儀器和實驗室的數量，這就必然會增加實驗室的經費投入。另一方面，隨著學生人數的增加，為了保證每一個學生都能進行實驗，必須增加學生實驗批次，勢必導致實驗教師工作量增加，因此，應適當提高實驗教師報酬，以充分調動積極性和主動性，為實驗室的可持續發展創造條件[4]。

6.考核制度的轉變。現階段對實驗課程的考核主要分為兩個方面，一方面是平時成績，主要看學生平時實驗的出勤率及在實驗過程中的表現；另一方面是對實驗結果的考核，以教師印象和學生實驗報告的結果作為重要依據。然而，這兩種考核模式存在一定的負面效應：對平時考核而言，只要學生出勤率高，不管平時的實驗做沒做都能得到高分。這是因為儀器比較少，學生只能分組進行，每組由三五個學生組成，只要有一個學生做實驗，那么小組就能完成教師規定的實驗任務，因此總有一些學生不愿意做實驗；對期末考核而言，這種實驗結果考核模式存在一些不良效應。比如，實驗成績的評定結果很難如實地反映出學生的操作實驗水平，實驗報告是課后完成的，存在嚴重的抄襲現象，導致實驗教學不能很好地培養學生理論聯系實際、實事求是的優良學風。因此，在高校實驗教學中，對教學質量的評價考核亟須創新改革。

三、結語

總之，學生創新能力的培養是一項長期的、系統的工程，開放式實驗教學是實施素質教育、培養學生實踐能力和創新精神的重要途徑。在今后的工作中，應進一步更新教育觀念，轉變教學模式，通過對實驗教學不斷進行改革和探索，更好地做好開放實驗教學模式，積極培養學生分析問題、思考問題和解決實際問題的能力，將本科教學質量提升到一個新的臺階。

參考文獻：

[1]王少剛，開放性實驗教學模式探索與實踐[J].高校實驗工作研究，2010，3：71-74.

[2]劉明遠，張立山，孟德光.高校實驗室開放管理體制研究[J].實驗室科學，2008，（4）：114-116.

[3]陳華絮，楊素嬌.開放實驗室模式與管理探討[J].技術與創新管理，2007，28（3）：55-57.

[4]王勇，關斌斌.開放實驗室管理模式初探[J].中國科教創新導刊，2009，（11）：219-220.

[5]阮尚全.開放式實驗教學探索[J].實驗科學與技術，2005.

[6]孫建新.開放實驗教學全面培養學生綜合能力[J].科技風，2011.