材料科學與工程專業實驗教學狀況調查與分析

金天翔 張夢萌 何研

摘 要：目的：了解某高校材料科學與工程專業實驗課程體系的教學現狀，為課程改革提供理論依據。方法：2018年9月對材料科學與工程專業2015級本科生進行問卷調查。結果：學生對目前實驗課程體系較為滿意，知識關聯性、教師教學水平、實驗儀器、實驗環境以及學習興趣是影響實驗教學滿意度的重要因素。結論：提高實驗教學基礎儀器設備的投入，建立虛擬仿真實驗室，采用微課等新型教學方式，以達到提高實驗教學質量的目的。

關鍵詞：問卷調查;實驗教學;教學質量

中圖分類號：TB30-4;G642.423

文獻標識碼：A

一、引言

實驗教學是高校教學工作的重要組成部分，其對培養學生工程思維、團隊協作能力以及分析解決專業問題的能力起到非常關鍵的作用[1]。材料科學與工程專業是一門典型的工程學科，提升其實驗教學質量更是十分必要。隨著時代的發展，大學生心智及思想逐漸變化。探究新時期大學生對本科專業實驗教學的看法與評價，對提高實驗教學質量、培養與時俱進的青年人才是必要的。本研究對學過材料科學與工程專業所有實驗課程的大四本科學生進行了課程問卷調查，以了解學生對目前實驗教學體系的評價，分析目前課程存在的問題，從而為課程改革提供理論依據。

二、調查方法

我們于2018年9月，采用問卷調查的方式對東華理工大學化學生物與材料科學學院（以下簡稱“我院”）材料科學與工程專業83名2015級大四本科生進行調查。實驗課程全部結束后，發放調查問卷，獨立填寫，當場回收。共發放問卷83份，回收問卷81份，其中無效問卷2份，回收率97.6%，有效率97.6%。其中問卷答案按照強度由弱到強分別賦值為1、2、3、4。問卷調查結果通過SPSS軟件進行處理，調查結果可信度系數為0.709 ，表明該問卷可信度較高，KMO值為0.741，Sig值<0.01，表明問卷具有較高的效度，因此可以作為調查分析的依據使用。

三、結果與討論

1.學生對實驗課程的評價

由問卷調查結果可知，79名學生中，評價“比較好”和“很好”的共有56人，占比例70.9%，評價“一般”22人，“較差”1人。這一調查結果表明目前的實驗課程體系受到大多數學生的歡迎，但仍有接近30%的學生認為目前的實驗教學體系的教學質量不令人滿意。

因此，我們有針對性地通過問卷考察了影響實驗教學質量的一些因素，以便據此做進一步分析。

2.實驗課程教學質量影響因素分析

首先，我們考察了實驗難度與知識關聯性對教學質量的影響。在實驗難度方面，大多數（78.5%）的學生認為目前的實驗體系難度適中。此外，通過檢驗教學評價與實驗難度調查結果的相關性可知，其顯著性（雙側）值為0.875，表明學生對實驗教學的滿意度與實驗難度間的關系并不明顯。在實驗知識與課程理論知識的關聯性方面，共有88.6%的學生認為實驗知識與課程理論知識有一定的相關性或緊密相關，這表明目前的實驗課程體系的教學內容與課堂教學內容有著較為緊密的對應結構，這種對應結構有利于學生利用所學到的理論知識來分析解決專業問題。

此外，通過檢驗教學評價與知識相關性的調查結果的相關性可知，兩者Pearson相關系數為0.514，在0.01水平上線性相關，這一調查結果表明學生更傾向對自己較為熟悉的實驗體系教學給予更高的評價。

除了實驗難度及知識關聯性方面以外，根據調查結果可知，近90%的學生認為教師教學水平對教學質量有較為明顯的影響;91%的學生認為實驗設備器材對教學質量有較為明顯的影響;近80%和95%的學生分別認為實驗環境以及學生的興趣動機會對教學質量有較為明顯的影響。

3.實驗教學體系存在的不足及解決方法

對于我院目前的實驗教學體系而言，主要是在實驗設備儀器及學習興趣這兩方面存在一定不足：

（1）實驗用大、中型設備數量不足。這是目前高校實驗中普遍存在的一個問題，比如在“偏光顯微鏡研究高分子球晶的生長”這一實驗中，需要用到偏光顯微鏡作為實驗儀器，一次實驗課程約有7～8組學生同時進行實驗，而實驗教學用偏光顯微鏡數目遠小于實驗組數，因此只能通過幾組共用一臺儀器來達到實驗教學的目的，因此會明顯影響到教學質量以及學生對課程的滿意度。

（2）學生對實驗內容的興趣缺乏。在目前的實驗教學中，實驗教師大多是將教學大綱中的實驗目的、實驗原理、實驗步驟以及注意事項等進行枯燥的講述，隨后讓學生模仿自己的操作步驟進行實驗。這種實驗教學的內容較為陳舊，實驗教學方法過于呆板。因此，許多學生僅會把教學實驗課程當作教師分配給他們的一項任務，這十分不利于學生學習興趣以及學習主動性的培養。因此，在進行實驗課程教學過程中，一些學生經常會出現對實驗的預習工作表現出消極怠惰、不能主動獨立完成實驗報告等情況。通常這些情況都是對實驗的興趣動機不足導致的“被動學習”的表現。

針對上述大、中型教學設備不足的情況，我們需要加大在實驗儀器設備方面的資金投入，多購買一些中型實驗教學設備，爭取做到每組學生獨立操作一臺實驗儀器。而對于一些大型實驗儀器，如雙螺桿擠出機，其售價比較昂貴，并且占地較大，難有實驗場地可以容納多臺雙螺桿擠出機。因此，通過購買多臺大型儀器來提高教學質量并不現實。對于這一情況，我們可以通過建立虛擬仿真實驗室來解決這一問題 [2]。虛擬仿真實驗教學將實景模擬、多媒體教學、人機交互等技術進行綜合，通過計算機模擬構建逼真的儀器操作環境，使學生身臨其境，在自由、自主的虛擬實驗環境中進行實驗操作，進而達到在真實教學實驗中難以實現的教學效果，尤其對于那些涉及高危或極端環境、不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或綜合性實驗項目，虛擬仿真實驗教學具有明顯的優勢[3]。

對于提升學生實驗興趣動機方面，我們認為，可以采用多元化的教學手段，通過微課[4][5]這一新型教學形式來提升學生的學習興趣。微課是以微型教學視頻為主要載體，教師針對某個學科知識點（如重點、難點、疑點、考點等）或教學環節（如學習活動、主題、實驗、任務等）而設計開發的一種時間較短、情景化、支持多種學習方式的新型在線網絡視頻課程[6]。微課的特點主要體現在主題突出、短小精悍、交互性好、適合傳播，符合信息化環境的時代要求等[7][8]。在材料科學與工程專業實驗體系中，教師通過微課的方式，可以將實驗涉及的背景知識、科學原理以及實驗目的意義等內容進行有機的整合，制作成視頻作為知識的核心載體，并在其中穿插趣味實驗內容，將枯燥的實驗知識趣味化，從而達到有效提高學生學習興趣、激發學生學習主動性的目的。

四、小結

通過對材料科學與工程專業大四學生實驗課程情況的調查，了解了學生對當前實驗教學體系的滿意度，以及對影響實驗課程教學質量因素的一些看法。根據調查結果顯示，知識關聯性、教師教學水平、實驗儀器、實驗環境以及學習興趣是影響實驗教學滿意度的重要因素。

而我院的實驗教學體系在上述方面主要存在兩點不足：①實驗儀器不足;②學生學習興趣不高。針對實驗儀器不足的問題，我們認為可以通過加大在實驗儀器設備方面的資金投入，并同時通過建立虛擬仿真實驗室等手段來改善實驗教學硬件設施。而對于學生學習興趣的提升，我們認為可以采用一些新型的教學形式，如微課等，提高學生的學習主動性，進而激發學生自主學習的興趣。

參考文獻：

[1]楊明波，楊 惠，唐麗文，等.材料科學與工程專業實驗課程體系的改革[J].實驗技術與管理，2007， 24（1）：8-10，36.

[2]陳碧波，袁定重，黃 斌. 材料測試虛擬實驗平臺建立探索[J].東華理工大學學報（社會科學版）， 2017，36（3）：276-278.

[3]王衛國.虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：5-8.

[4]項正娟.從“定向者”到“導航者”——慕課時代教師角色新定位[J].現代教育論叢，2015（6）：42-47.

[5]張 明，郭小燕.“互聯網+”時代新型教育教學模式的研究與啟示——微課、慕課、翻轉課堂[J]. 電腦知識與技術，2015（12）：167-171.

[6]胡鐵生.“微課”：區域教育信息資源發展的新趨勢[J].電化教育研究，2011（10）：61-65.

[7]胡鐵生，周曉清.高校微課建設的現狀分析與發展對策研究[J].現代教育技術，2014，24（2）：5-13.

[8]付志榮.中職計算機課程如何利用微課進行自主學習[J].教師，2018（22）：99-100.