無機非金屬材料專業應用型轉變研究與實踐改革

王 川，李 超

(遼寧大學輕型產業學院，遼寧 沈陽 110036)

1 非金屬材料專業的教學目標和存在的問題

教學目標：無機非金屬材料工程，主要培養具備無機非金屬材料科學基礎理論與工程專業知識，能夠從事無機非金屬材料工業的項目規劃、設計、生產加工、研究開發，具有較強的科學實驗能力和計算機能力，素質優良，富有創新精神的高級工程技術專業人才。它對于學生學習專業知識、專業技能的熱情和自然科學素養的培育非常重要[1]。實驗教學，尤其是綜合實驗教學是本專業教學過程的重要一環[2-5]。在了解材料科學基礎的前提下，系統地了解傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的特性和應用，提供適應未來發展需要的專業人才。

1)內容繁多，學生無法整體把握。無機非金屬材料學科將傳統的陶瓷工藝學、玻璃工藝學、水泥工藝學等硅酸鹽材料工藝學和計算機科學、信息處理等新技術相結合，具有多學科有機融合、交叉復合的專業特點。正是因為其內容繁多、瑣碎，記憶性知識點較多，可推理性少，學生有時很難把握。

2)教學內容更新緩慢。隨著無機非金屬材料科學的發展，越來越多的新型材料被發現，越來越多的材料性能被改善，而無機非金屬材料的教材很難跟進科技前沿發展內容，大多數學校采用多年不變的教材，這使得教學內容得不到及時地更新和完善，學生無法掌握最先進的理論成果，這對教師的材料前沿發展的相關洞察力提出較高的要求。此外，傳統的考核方式強調結果，造成學生平時學習不積極，期末考試前突擊復習，很難全面、真實地反映學生平時的學習狀況[6]。

3)理論與實踐比例失調。無機非金屬材料專業課大多數在大三開始進行，這門課包括課堂講解和實踐實驗兩部分，對于遼寧大學的大部分工科專業，課程設置主要在課堂講解，多為理論教學，實驗實踐不足總體課時的20%，在課時一定的情況下，學生會首先注重理論學習，很難講理論和實際聯系到一起，這就意味著在學生面臨畢業的時候，沒有足夠的實踐基礎，到工作崗位無法直接上崗。

4)教學方法過于單一。在很多課堂上，學生或多或少都會出現溜號和所謂思想放空的現象，聽得枯燥乏味，心不在焉。比如晶體結構和性質的相關章節，會涉及到晶體結構和晶胞、點陣坐標等，由于缺少便于理解的圖形化的呈現，面對老師像天書一樣的講授，很多學生無法完全掌握相關知識點，更不能聯系到生活應用上，一些學生甚至不知道為什么學習這個知識點。教育工作者也要對教學目的太單一且教學內容過于形式化這一問題進行反思。

2 金屬材料專業課程設計理念

1)從學習知識向綜合型應用轉變。通過對畢業生的調查，很多學生提出，雖然在課上學的知識感覺都已經消化了，可是在實際工作中仍有很大差別，在實際情況的運用上遠遠不夠，這就要求授課要由基本知識的傳授向綜合性應用轉變，進一步適應市場需求，在課上多結合一些現場操作實例，基于一些企業的真實案例，使得學生能夠更生動的了解到相關知識的運用，以便于理論與實際的結合。

2)從教學大綱模式向順應市場需求轉變。在教學中對非金屬材料專業課程進行重新分配與凝練，提出順應市場需求的要求，從而形成新的教學體系：①介紹非金屬材料的基本概念、發展歷程、研究方向以及體系結構等；②介紹材料的共性與特性，介紹一些常見的非金屬材料的應用以及衍生出的混合結構材料應用問題；③介紹非金屬材料分析方法和分析原理，對非金屬材料結構以及功能應用的進一步探索，研究材料的奧秘，為進一步擴大應用范圍提供理論依據。

3 關于非金屬材料專業應用轉變改革的建議

1)改變教學模式，注重實踐。應對傳統的無機非金屬材料的理論教學進行大膽的改革，打破原非金屬材料幾大門課各自獨立教學的壁壘，將無機非金屬材料實驗進行整合，形成了《材料制備技術試驗》、《研究型實驗》、《材料綜合實驗》、《無機非金屬工學實驗》《材料基礎及相巖學實驗》共5個教學模塊試驗，使得學生將非金屬材料的知識應用逐層遞進，鑒于實驗教學體系現狀，進一步梳理了專業課程關系，堅持實驗教學改革的整體性與連貫性，注重學生專業工程知識與工程技能訓練相結合的培養思路[7]?；镜慕虒W目的是向學生傳授非金屬材料的基本知識，讓學生在課堂傳授后能夠提出問題、根據積累的知識以及時間操作分析問題、總結實踐規律理論結合實踐從而解決問題。教師應該在實驗課程中重視實驗技能的培訓，完善實驗技能的培訓課程，提高實驗課程的效率[8]。

2)改變教學方法，嘗試將VR帶進課堂。作為虛擬現實技術的縮寫，VR是一種可以體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它打破了傳統的教學模式，課堂只有老師口述的“教”和學生用筆來記的“學”，它使學生身處其中，利用虛擬現實技術進行虛擬的實驗。例如模擬飛行器的訓練中，駕駛員在初學試飛時，可以避免由于駕駛員的不熟練操作而造成飛機墜毀的傷亡事故。學生在虛擬現實中，可以任意進行想象中而現實不允許操作的實驗，模擬實驗室操作中的真實反映效果，通過虛擬現實技術看到了危險實驗的后果，這更能讓學生的安全意識和實驗合理性操作意識更為深刻。另外，通過虛擬演示，在一些實驗上可以節省很多前期試驗的開銷，因為學生們可以在虛擬實驗室里進行實驗，然后再到真實的實驗室上手操作。有真實數據顯示，將虛擬實驗室教學法與教師指導教學相結合，學習效果提升了101%，教學效果翻了一倍。部分無機非金屬材料已經嘗試請進專業VR技術操作者，進行初步的演示嘗試，學生的課堂氛圍變得格外活躍，并且參與度得到了明顯提升。當然，目前來看，設備成本確實成為這一制度實施的瓶頸，包括對教師是否能夠融入VR課程構架方面也提出了很高的要求。這個曾被稱為能夠“顛覆科學教育”的技術，勢必給教學帶來極大的創新，相信在不遠的將來，VR技術會在教育教學以及相關培訓領域發揮極大的重要作用。

3)改變教學手段，利用網絡平臺，互相學習借鑒。在互聯網技術如此發達的今天，將高科技滲入到教學已經勢在必行，相比于課堂上的面對面教與學，網絡給人們帶來了更多的信息量，覆蓋面廣，可以做到一對一的個別交流，更有利學生與學生的討論、學生與老師的進一步交流。對此情況， 筆者單位充分利用校園局域網絡，教師將相關課件和課后練習以及涉及的相關知識上傳到校園網，每個學生都可以通過自己的ID賬號登錄校園網查詢所需內容，可以在線學習和探討。學生也可以將自己的見解發送到公共區域或者只給教師發送，這個及時溝通的渠道使得很多課上有限時間內沒來得及消化的知識得以全面的理解，拓寬了學生的學科視野。

4)提高動手能力所占的考核比例。越來越多的教師已經摒棄了傳統的以期末考試為主的考核方式，取而代之的是將平時的考核成績和一定的實驗操作能力作為總成績的重要參考項，學生了解到采用以往的點燈熬夜背題時代已經結束了，更多地融入到每一節課的實際體驗和效果反饋中。專業教師要充分調動學生課堂參與的積極性，課后思索的主動性，將課后的學習探究小組調研成果作為最終成績的參考因素，考慮到學生的性格能力各異，將動手能力強、思維活躍、理論素養高的學生交叉分布于各個小組，以保證小組成員互相取長補短，通過這樣的分配，不僅增強了學生間團隊合作的能力，而且有助于培養學生的集體榮譽感，學生們事不關己高高掛起的心態逐漸消失，有的是對知識的探索，與同伴的交流進步，和團隊共同進步的決心。目前，《材料研究與計算機應用》課程采取的就是這種方式，初見成效，得到了師生的一致好評。

5)成立校企合作實驗室。根據非金屬材料專業的應用需求，尋求一些相關企業單位對學生進行聯合培養，建立校企合作實驗室。對此，將校企合作實驗室建立在企業范圍內，學生上課會伴隨著企業專家的陪同，在課堂上可以直觀地面對企業實際生產，運用所學理論進行專業剖析，如果可以，會以小組的形式加入到企業生產中，并且完成獨立的課題，這對為企業以后輸送人才起到重要作用。課后學生會根據所學內容進行延伸，通過參加相關競賽或完成校級、省級創新項目，提升學生對所學知識的深度擴展，為以后畢業論文或者學術論文的發表積累素材。

6)用創新引領發展。必須把創新作為引領發展的第一動力。隨著高等教育的發展和校情的變化，要緊跟發展步伐，及時調整思路，積極開展學分制教育，深化創新創業教育改革，對推進教育綜合改革至關重要，把創新意識真正的化為學生的一種素養。推動基礎研究向縱深發展，跨界融合，才有可能產生顛覆性技術和原始創新成果，開辟新的發展方向。優化基礎研究資源配置，實施一批重大科技專項，扎實開展重大原創性研究。

4 結束語

無機非金屬材料專業的教學過程中，應充分發揮學生的主觀能動性和創新性思維，課堂教學不再以教師傳授為主，是普通型高校向應用型高校轉變的關鍵所在，應充分、合理地運用先進成熟的多媒體技術，最終起到提高教學質量，為社會輸出充滿正能量的綜合人才。