“應用型”人才培養模式下材料制備與加工實踐的實驗課程改革初探

儲耀卿 劉志福 李瑩 王曉瑞

摘 要：結合材料制備與加工實踐的實驗教學，從緊扣理論教學內容撰寫實驗教學文件、培育學生的團隊合作精神、產業化和工程化角度設計實驗等環節初步探討了“應用型”人才培養模式的實驗教學方法。通過這些方面的調整和優化，切實有效地提高實驗教學質量，為“應用型”學生未來進入企業，用科學的技術手段解決實際問題打下基礎。

關鍵詞：材料制備與加工實踐 課程改革 “應用型”人才

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-0-02

實驗與實踐教學既能幫助學生鞏固專業理論知識，又能鍛煉實際操作技能，培養理論與實踐相結合的學習能力；同時培養學生思考問題、解決問題的能力起著不可替代的作用，是高等學校教學不可或缺的重要環節，更是我?！昂竦戮?、砥礪知行”工程師文化的基石[1-2]。新的教育形勢越來越注重“應用型”人才、卓越工程師的培養，重視學生興趣的激發和創新意識的培養，因此實驗教學的內容和教學方法也應與時俱進，為適應新的教學要求而不斷調整和優化[3]。材料制備與加工實踐是研究材料的合成與制備、結構與應用，極具實踐性的一門學科，通過這門專業實驗課程可以提高學生學習理論課程的興趣，掌握制備材料過程中各個工藝所起的作用以及對產品性能的影響，鍛煉動手能力，培養學生科學研究的思維、創新意識和團隊協作意識，是學生步入企業前解決實際問題的訓練課程。傳統的實驗教學方法由于實驗時間和實驗場地以及實驗規模的局限，沒有將材料科學和材料加工學科充分糅合，使得該專業的學生在組織問題、分析問題和解決問題等方面能力有所欠缺，影響了“應用型”人才的培養效果。為了有效提高實驗教學質量，筆者認為需要從以下幾個方面作為抓手提高實驗課的教學效果。

1 緊密契合理論教學內容，完善實驗與實踐教學的文件

理論教學和實驗教學相輔相成，理論教學為實驗教學提供了一定的依據和方向，實驗教學能促進理論教學知識的吸收。系統的、科學的、與理論教學緊密契合的實驗與實踐教學文件和實驗內容是保證實驗與實踐教學的基石。根據理論教學的內容，實驗指導教師應該從實驗教學大綱的撰寫、實驗教學內容的更新、課時設置及實驗教材的編寫、實驗設備的調整、實驗項目的開設等方面對材料制備與加工實踐的實驗教學內容進行改革。尤其是在實驗項目開設上反映現代新材料、新技術的創新性，注重學科建設及教學改革成果對實驗教學的推動作用，將教學改革的最新成果和科技發展趨勢引入實驗教學中。譬如若干年前，光伏產業繁榮之時，材料制備與加工實踐的理論教學內容會涉及太陽能的電池板制備技術，會從單晶硅和多晶硅的生長技術、太陽能電池板絨面制備技術、擴散技術、刻蝕技術等方面進行講解，隨著產能過剩的內部環境和發達國家“雙反”的外部環境，材料制備與加工實踐從太陽能的電池板制備技術轉到環保的LED襯底制備技術，實驗教學內容必須做出相應的調整，必須緊密契合理論教學內容，必須轉到如何制備LED襯底技術，即LED襯底的切割技術、研磨技術、拋光技術和開盒即用的清洗技術等方面，雖然和太陽能的電池板制備技術的內容有一定相似度但又有很大不同，這樣的調整既充分利用了實驗室設備，緊跟了時代發展的趨勢，又反映了理論教學改革的最新成果。改革和調整以后，由于實驗項目是材料領域的研究熱點和發展方向，學生們的實驗興趣和積極性得到了極大的提高。如果實驗教學抱殘守缺，不及時調整實驗內容必然不會引起學生的實驗興趣，實驗效果也必然欠佳。

2 團隊合作精神的培育

如果僅僅把實驗課定位為培養同學們的動手操作能力，那是不夠全面的，實驗與實踐的教學更是一種合作能力的培育。學生自己動手操作是實驗與實踐課程的主要特點，學生是整個實驗的主體，在實驗實施過程中，團隊合作必不可少。“眾人拾柴火焰高”，實踐和實驗教學必須有意識地培養學生們的團隊合作精神，能夠營造一種實驗氛圍，讓每個同學都覺得是團隊中不可或缺的一份子，提高每個同學的用心率和效率。材料制備與加工實踐有一門磁性材料的制備實驗，筆者有意識地設計了不同稀土離子摻雜、摻雜濃度對材料磁性能影響的實驗，這個實驗是單個學生無法在短時間內系統地完成的。將實驗拆分多個小實驗，由單個實驗小組完成某一種體系或者某一濃度的實驗，組內再有分工，最后將不同小組的實驗結果進行總結和分析，得出規律。這種實驗模式是既考慮實驗時間的約束，又能兼顧到實驗設備的局限，有利于每個學生獨立分析問題和解決問題能力的培養，更有利于培育學生的團隊精神和協作意識。從開始實驗到最后實驗數據的分析和實驗報告的撰寫涉及到材料專業的多門課程知識，需要學生們分工合作，用到已經學習或正在學習的理論知識，如在實驗結果分析時，與他們正在學習的材料近代分析測試方法等理論課程相互對照，結合別組同學的實驗結果進行分析，使得學生們學有所用，邊學邊用，既從感性知識的角度促進了理論知識吸收，著力培育團隊合作精神。實踐表明，這種實驗教學模式充分發揮了學生的動手能力和自我管理的能力，激發了學生們的學習興趣和實驗熱情，組內之間分工協作，組與組之間互學互助，團隊意識和溝通能力均得到一定程度的提升。

3 從產業化、工程化角度設計實驗課程

實驗教學是不同于理論教學滿堂灌輸的教學方法，是培養“應用型”人才的重要手段，可以讓學生了解前沿的科學技術，用科學的技術手段服務企業，是學生進入企業解決實際問題的基礎。材料制備與加工實踐往往是依附于各門課程的理論教學，不能真正地形成培養學生的工程實踐能力為主線的實驗教學體系，也不能很好地吻合高等工程教育從知識傳授向能力培養的轉變，所以指導老師在設計實驗時需要從規模化、產業化角度加以考慮，實驗過程中必須強調實驗數據翔實，實驗工藝可靠且穩定。產業化、工程化和科學研究還是有很大不同的，譬如在材料制備與加工實踐中的晶體材料制備與加工的實驗環節，我們要求學生務必注意晶體生長工藝的穩定性和重復性，科學研究在10根晶體生長出1根完美晶體是可以接受的，但是在產業化、工程化的企業中，這是完全不可接受的，產業化生產是要求生長10根晶體，不力求完美但必須是可以被客戶完全接受的。在設計實驗步驟時，從原料合成到設備調試以及生長工藝的優化，實驗體現了高度綜合性，并且能和理論所學材料制備方法緊密結合，同時我們力求從產業化、工程化角度設計實驗，切實做到培養“應用型”人才的目的。

4 結語

材料制備和加工實踐是培養“應用型”人才的重點課程之一，教學內容需要根據時代要求不停更新，這需要實驗教學指導老師不停更新自己的知識體系。培養“應用型”學生不是一蹴而就的，但通過實驗課程的改革可以促進專業的發展，培養學生勤于動手，善于動手，愿意團結協作，為未來進入企業或者進一步深造打下堅實的基礎，達到“傳授知識、啟迪心智、訓練技能、團結合作”的實驗目的。

參考文獻

[1] 肖雪春，王毓德.材料類無機及分析化學實驗教學改革實踐[J].實驗科學與技術，2016（14）：153-157.

[2] 劉志福，儲耀卿，李楊.應用技術背景下的光電材料實驗改革思路探討[J].科技資訊，2016（25）：81-82.

[3] 王慶娟，杜忠澤，賈青，等.材料加工實驗課程體系改革與優化[J].中國冶金教育，2012（1）：60-63.