“雙一流”建設背景下的大材料基礎實驗教學改革

王雪紅　支東彥　楊曉玲　陳健壯　滕鑫

[摘 要]在“雙一流”建設的大背景下，高校的轉型發展對教育體系布局提出了更高的要求，而推動教育體系的改革與發展已成為高校建設與發展的重要內容。課題組介紹了高校大材料基礎實驗教學改革的必要性，闡述了基于“雙一流”建設背景的實驗教學改革模式，為兄弟院校的改革研究提供參考。

[關鍵詞]“雙一流”建設;材料基礎實驗;教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）10-0051-03

在“雙一流”建設的大背景下，國家在創新驅動發展戰略中明確指出，必須堅持“人才、學科、科研”三位一體協調發展，與社會經濟發展需求相匹配，形成和發展優勢特色學科，以實現建設世界一流大學和一流學科的戰略目標[1-2]。大材料基礎實驗是一門知識面廣、實踐性強和應用性寬的實踐課程，其學習方法、操作技能以及實驗內容所涉及的信息較為寬泛，因此，如何在“雙一流”建設的大背景下做好新時期的實驗教學工作是一個亟待解決的問題[3-5]。為了培養適應現代化發展的創新性人才，高校必須對大材料基礎實驗課程的實驗內容、實驗方法、評價模式、實驗教材及資源配置等進行積極有效的改革。

一、大材料基礎實驗教學的現狀分析

隨著高等教育體制改革的不斷深化，高校已從思想政治教育、文化素質教育、體能素質培養等方面來全面提高學生的培養質量[6-7]。大材料基礎實驗是一門以材料為經的實踐類課程，主要通過對大分子的組成、結構和應用三條主線進行系列分析來開展教學活動，是培養學生的實踐能力、創新思維和職業素養的重要途徑之一，具有相當重要的基礎性[10]。然而，盡管高校在基礎教育教學方面做了一些有益的探索，但仍存在諸多問題[8-9]。

（一）大材料基礎實驗的教學體系難以整合優化

大材料基礎實驗教學的主要目的是教授給學生材料學科最基本的知識點和方法論，其課程內容多，體系復雜，學科跨度大，交叉相融。如何建立具有自身特色的實驗體系，需要做大量的摸索和實踐工作。

（二）大材料基礎實驗的教學過程過于程序化，難以培養學生的創新思維

大材料基礎實驗的教學內容相對死板，較為單一，缺乏層次性，很難激起學生的興趣;老師灌輸式的指導模式過分強調實驗的“程序化”操作，抑制學生的逆向思維和發散思維，不利于提高學生的創新能力;實驗考核評價通常也流于形式，已無法適應新時期社會發展的步伐。

（三）大材料基礎實驗的立足點不高，難以擺脫其依托理論課的附屬性

實驗課往往依附于理論課，課程的比重明顯不足，且部分硬件完全不能滿足實驗的需求。從總體上來看，實驗課程的系統性較差，相對離散，很難形成具有自身特色的體系，且大多數理論課與實驗課之間存在脫節，不可避免地造成重復教學的現象;實驗內容缺乏創新性和拓展性，大多以基礎性、驗證性的實驗為主，而未納入具有創新性和綜合性的開放實驗項目。

二、大材料基礎實驗教學存在的問題解析

（一）教育理念落實不到位，實驗教學長期處于劣勢地位

長期以來，由于受到傳統教學模式的影響，很多老師認為實驗工作是教學與科研工作的輔助性工作，從而使得實驗教學往往停留于“走過場”的層面，且高校在實驗教學場地、設備設施的投入非常有限，導致可動手操作的實驗項目少之又少，也造成了學生在實驗過程中懶散、走馬觀花的學習態度。這些不良影響主要是由基礎教學的教育理念落實不到位造成的。

（二）實驗教學過程不規范，難以保證學生基本培養要求

近年來，盡管高校在實驗教學方面做了大量的工作，但依然存在很多不盡如人意的地方，如實驗內容與教學大綱不符、學分與實際學時不匹配、學生安全意識淡薄、實驗內容交叉重疊、實驗安排主觀隨意及實驗教師疲于應付等現象非常突出，從而導致實驗教學質量不斷下滑，難以滿足學生基本培養要求。

（三）實驗教材更新緩慢，實驗內容相對陳化，無法適應材料科學的快速發展

實驗教材作為學生開展實驗的重要指導工具書，必須凸顯大材料基礎實驗的相關知識點。然而，大多數高校所使用的實驗教材均是尚未出版的講義，其內容基本上為陳化的、傳統的、簡化的實驗模型或例證，導致實驗內容與社會發展的先進程度不相匹配。更關鍵的是，隨著材料學科群的快速發展，特別是材料、生物、化學等學科的有機融合，將材料科學推向引領學科，若再不置換、積累和融入最新、最先進的研究成果，將無法適應材料科學的快速發展。

（四）實驗教學依然保留學年制的運行模式，導致實驗改革相對滯后

學分制作為先進的高等教育制度，因教學方式靈活、學制彈性可控等優勢，逐漸取代了早期的學年制。然而，與理論課程相比，實驗課程依然保留早期學年制的痕跡，實行整齊劃一的大規模授課，尚未開展科學的、完整的和有效的資源體系配置，已無法適應學分制改革的發展需求。

（五）專任實驗教師少是造成實驗支撐條件嚴重不足的主要原因

近年來，盡管高校在實驗教學用地和設備方面做了大量的投入，但是大材料基礎實驗教學的專任老師依然嚴重不足。由于受學校工作重心導向的影響，教師在科學研究上花了大量的時間，而很少有人在實驗教學方面做深入的研究。在很多情況下，實驗教學的工作往往由新進的年輕教師或工作量不足的教師直接承擔，而這些教師對實驗設備的使用缺乏基本的認識，從而制約了實驗課程的改革與發展。

三、提高大材料基礎實驗教學質量的基本對策

（一）轉變觀念，夯實和加強實驗教學基礎

大材料基礎實驗課程是材料學科人才培養的基石，有著重要的意義。加強基礎實驗教學，不僅要始終堅持大材料基礎實驗教學的基礎性地位，還要加強基礎實驗建設，并逐步拓展學生科學思維、嚴謹態度和執著精神，為進一步確立專業方向和專業教育打下基礎。

（二）規范實驗教學過程，建立一套完整的實驗教學監管體系

如何建立一套完整的實驗教學監管體系，直接關系到學生能力的培養。首先，必須圍繞該門課程所對應的人才培養目標，把學生應具備的素質和技能融入教學過程中，既滿足傳統教學的需求，又促進專業知識點與創新思維的銜接與融合;其次，鼓勵科研教師反哺教學工作，開設多知識點、多課程相融合的深層次開放性實驗，即篩選出具有創新性的實驗項目和內容為學生開設實驗課程，始終保持實驗內容的新穎性和先進性;再次，強調學生在整個實驗項目過程中的主體地位，激發學生對實驗的積極性、想象力和創造力，其實驗項目實施過程如圖1所示;最后，組建由一支具有責任心、經驗豐富的實驗教學過程監管隊伍，從實驗前期準備、實驗安全教育、實驗過程以及實驗報告等方面進行全程跟蹤監管，形成完整的實驗教學日志，并將其作為實驗教師和學生的實驗考核評價標準，從而達到規范實驗教學過程的目的。

（三）構建實驗教學平臺，規范實驗管理制度，改進實驗教學運行機制

構建實驗教學平臺是開展教學活動的基本保障，主要包括實驗室的硬件設施平臺和現代化的技術保障平臺。在“雙一流”建設的大背景下，國家加大了對高校實驗室的建設力度，特別是“國家級實驗教學示范中心”“虛擬仿真實驗教學中心”等，已構建了先進的實驗室硬件設施平臺。然而，在硬件設施平臺的運行過程中，必須打破原有的實驗管理體制，克服實驗設備長期閑置、分散及利用率不足的問題。此外，構建現代化的技術保障平臺，大力推進現代化教學手段的使用，如多媒體模擬、虛擬教學和VR體驗等，既可規范實驗教學內容和程序，又可實現超時空的知識傳送，讓學生對實驗有直觀和感性的認識，為實驗原理的剖析和實驗過程的分析打下堅實的基礎。以流變行為測試為例，可采用虛擬教學對熔體流動速率儀和毛細管流變儀的工作原理進行現場模擬，如圖2所示，使學生對材料的流變原理和測試過程有更深切的理解。

建立規范的實驗教學管理制度，一是建立實驗教學的學分制，根據實驗教學規律安排教學，實行必修實驗項目的學分制與選修實驗項目的學分制相結合的模式，在靈活安排教學、體現因材施教的同時，保證基本培養要求的實現;二是建立實驗聯動創新平臺，利用信息化聯動創新平臺發布可開設的實驗項目、開設時間段、實驗基本要求等事項，學生預約登記，實驗室實行全天候開放，這不僅是解決實驗條件不足的主要措施，也為學有余力的學生提供了實驗和動手條件。

（四）積極調動教學雙方的積極性，構建完整的實驗教學評價體系

根據教育學的基本理論，學生是實驗教學的主體，教師是實驗教學的引導者，只有充分調動雙方的積極性和創造性，才能提高教學質量的原動力[11-12]。首先，實驗教師必須認識到從“講授式”到“啟發式”的重要性，明確任何科學現象、概念、定律都是建立在實驗基礎之上的;其次，高校也應該在穩定實驗教師隊伍方面制定政策，使實驗教師在出國、深造、職稱、津貼等方面享有與科研教師同等的待遇，保護實驗教師群體的切身利益;最后，高校也應跨學科、跨學院建立大學生創新創業項目群，引導學生參與項目，拓展科學思維，使其得到初步訓練和熏陶，為未來的科研道路或職業規劃打下良好的基礎。

實驗教學評價體系作為實驗教學過程的重要組成部分，其目的在于科學地、合理地、有效地評價實驗教學過程。為了確保實驗教學活動的正常進行，不僅要對實驗教師的教學效果進行評價，還要對學生的學習情況進行評價，使教學雙方高度重視實驗教學，以促進教學質量的提升。實驗教學評價體系如表1所示。

四、結語

在“雙一流”建設的大背景下，實驗教學水平的高低，是衡量大學科學研究水平的標準，同時高水平的實驗教學也是建設世界一流大學的重要支撐。搞好實驗教學工作是一項長期而艱巨的任務，任重而道遠。作為高等院校，必須在實驗教學過程中始終堅持落實基礎教育教學理念，打造創新創業項目群，健全實驗教學監管體系，改進實驗教學運行機制，加強實驗教學改革研究，重視實驗教學氛圍，培養學生的探索精神和創新思維。

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[責任編輯：鐘 嵐]