工科專業實驗教學要走出“雞肋”窘境

吳東亭 鄒勇

摘要：近年來，我們的工科高等教育發展要強化工程教育、強調工程設計和工程實踐，專業實驗教學是培養學生的工程素養、實踐創新能力的重要途徑，但傳統的實驗教學存在“雞肋化”的弊病。文章結合材料成型及控制工程（焊接）專業實驗課的教學實踐，闡述了專業實驗課“雞肋化”的危害，剖析了其產生的原因，并提出了改進的具體措施，認為通過教學內容“工程化”、教學模式“舞臺化”、實驗室管理“開放化”和實驗考核“科學化”，可走出專業實驗教學“雞肋化”窘境，推動專業實驗教學跨越式發展。

關鍵詞：新工科;專業實驗教學;雞肋化

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）11-0381-02

2016年以來，基于對“互聯網+”“中國制造2025”等國家重大戰略的積極響應，工程教育工作者展開了“新工科”建設的積極討論，并逐步形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等綱領性文件。這些綱領性文件具有鮮明的時代性，有針對性地應對了當前中國工程教育環境的變化。我國制造業在趕超發展的過程中，對人才培養工作提出更高的要求，現有的工程科技人才的職業能力與綜合素質仍需進一步提高，特別是在創新意識、創業精神、實踐技能、社會責任、領導能力等方面，仍需與國際接軌、適應產業發展、滿足市場需求。而專業實驗課的設置，可以在有效傳授知識的同時，有針對性地培養學生的能力，而課程的“雞肋化”，則嚴重阻礙學生能力的培養和素質的提高。探明原因，采取有效措施破除課程的“雞肋化”，是“新工科”時代我們實驗教學的一項緊迫任務。

一、正視問題，認識專業實驗教學“雞肋化”危害

與一般的實驗教學類似，材料成型及控制工程（焊接）的實驗教學一般也是在教師指導下，運用一定的儀器設備、材料，通過控制某些條件讓學生觀察材料成型過程各現象的發展變化，使學生理解、驗證知識并形成技能。它是材料成型與控制工程專業重要的實踐性教學環節，其作用是使學生驗證和鞏固已學過的專業課程內容;訓練學生進行材料成型及控制工程專業相關實驗的基本技能，掌握專業實驗的基本原則及方法，培養學生實際動手能力;為后續專業課程的學習打下基礎，達到理論聯系實際、深化課堂知識、分析解決問題的目的。

二、深入剖析，探源專業實驗教學“雞肋化”困境

經過學校和學院的經費投入和管理建設，山東大學材料成型及控制工程專業如今已建成了現代焊接技術、塑性成形及模具技術和液態金屬及鑄造技術3個功能相對獨立、可開展材料成型及控制工程各類專業實驗教學的實驗室。本科生目前的實驗課程主要包括材料科學與工程專業基礎實驗16學時、材料成型原理及工藝專業實驗32學時、材料成型及控制工程創新與任選實驗16學時。雖然實驗室硬件建設相對較完善、實踐教學學時數量也較多，但學生依然覺得專業實驗課程教學“雞肋化”，“學”方面的原因自然是學生自身對實驗課程重要性認識不足、主觀能動性不強，“教”方面則在課程體系設置、實驗教學模式、實驗課考核機制等存在較多問題。

1.課程體系陳舊：隨著學術科研的進步，理論課程相對傳統的設置留下來的專業實驗課教學內容已經無法滿足學生創新培養的要求。首先，專業實驗課程主要是根據理論課程教學安排而設置的，理論課程中的交叉內容導致實驗課程存在重復的現象。其次，專業實驗往往是驗證性和規律性實驗，缺乏綜合性和設計性，與材料成型科研及生產領域的創新性實驗脫節，導致學生知識面狹窄，缺乏思考和創新能力的訓練。此外，受限于學時有限和設備在各校區分散等原因，有些實驗方法陳舊，沒有緊跟科學技術發展的步伐。

2.實驗教學模式僵化：材料成型及控制工程（焊接）專業實驗課多涉及焊接電弧大電流放電問題，由于擔心學生們安全等問題，實驗教學模式基本上還是以“教師當演員，學生當觀眾”為主，教師手把手地教給他們操作。學生沒有參與實驗的前期準備，都是由實驗老師把母材、焊材和各種試劑準備好，學生完全被動地拿起焊槍焊幾道，學生甚至不清楚一盤盤的焊絲是如何安裝到送絲機上去。這種模式導致學生不主動去思考，上課積極性不高，實驗技能得不到鍛煉，不利于培養學生的動手能力和解決問題的能力。

3.考核機制不科學：考核是檢驗課程效果的一個有效手段，考核成績直接影響教師的教學和學生的學習，專業實驗課的教學同樣如此。目前，材料成型及控制工程（焊接）專業實驗課程的考核主要通過考勤和實驗報告冊的成績來進行，對于實驗課的過程不夠重視。對課堂實驗過程的忽視，導致部分學生在課堂中并沒有真正動手實驗，而是依靠小組中其他成員完成實驗任務，或者抄寫他人的實驗報告，影響了實驗教學環節在學生創新實踐能力培養中的作用。

三、多策并舉，破除專業實驗教學“雞肋化”難題

強化工程教育是當前“新工科”時代高等教育發展的大趨勢，除課堂學習外，還強調工程設計和工程實踐，才能向工程界提供訓練有素的工程師。針對專業實驗課與工程實踐嚴重脫節的實際情況，必須采取有效措施來破除其“雞肋化”難題。

1.實驗內容設置“工程化”：新工科時代，專業實驗課應該以工程為背景、聯系工程實踐來進行。專業實驗課的教學內容可以通過綜合實驗規劃、基本實驗實施來進行，將整個專業實驗課學時劃分為3—4個綜合實驗，每一堂專業實驗課都可以是完成綜合實驗的若干個基本實驗。

2.實驗教學模式“舞臺化”：過去“教師當演員，學生當觀眾”的教學模式使學生的主動性被禁錮，思路受到限制，長期下去，難以培養他們的能力和素質。在以后的實驗教學過程中，應當逐步采用“學生當演員，教師當導演”的舞臺化教學模式，首先要求學生審查實驗方案，弄清實驗目的和實驗方法，了解和掌握焊機、工業機器人等儀器設備的操作與使用，經指導教師同意后由學生自己獨立完成實驗。教師只是檢查結果，并提出問題，組織學生討論、分析。

3.實驗室管理“開放化”：開放實驗室是高校實驗教學改革的突破口，“新工科”時代，開放實驗室對實驗教學理念、教學硬件條件、教學內容等方面提出了新的要求，國內外更多的高校都在積極探索“開放實驗室建設”。實行實驗室的開放制度，既可容納基礎較差的學生課余時間預習實驗，又可讓學有余力的學生走入實驗室，做些材料成型及控制工程相關的創新實驗，還可以讓有興趣的學生搞些研究開發型實驗，或協助教師進行科研。實驗室的開放化管理，可以有效激發學生的求知欲望和學習熱情，為他們提供場所，給學生能力和素質的培養創造一個良好的環境，以拓寬學生的知識面。

4.實驗成績考核“科學化”：針對傳統的專業實驗課從屬于理論課的狀況，“新工科”時代，國內工科高校專業實驗多實行獨立設課和單獨考核。傳統的實驗成績考核模式不科學，導致每次實驗動手者少、旁觀者多，自己不記錄，抄襲別人實驗報告的現象。在以后的實驗課考核中，指導教師要大膽管理，重視學生課程中的表現，每次實驗當場檢查結果，按時上交實驗報告。使學生感到有壓力，進而產生動力，認真對待，實驗中人人爭當主角，親自操作，親身體驗，提高了實驗課的質量，培養了他們的素質和能力。

“新工科”的高等教育必須培養具有實踐和創新能力的復合型人才，各高校都在積極進行加強教學實踐環節的探索，逐步把專業實驗教學從課堂教學的附屬地位轉變為與課堂教學協調發展的模式上來，但在具體實施過程中，要采取科學有效的措施，破除傳統實驗教學“雞肋化”的難題，才能提高學生的工程實踐能力和對未來工作的適應能力，才能適應“新工科”高等教育的發展。

參考文獻：

[1]葉民，錢輝.新業態之新與新工科之新[J].高等工程教育研究，2017，（04）：5-9.

[2]陳慧，陳敏.關于綜合性大學培養新工科人才的思考與探索[J].高等工程教育研究，2017，（02）：19-23+47.

[3]王宗杰，古可成，楊玉春.高等工科院校專業實驗課實行工程化、綜合化的探索和實踐——材料成型及控制工程專業實驗課的改革[J].實驗技術與管理，2003，（05）：159-162+166.