材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程創(chuàng)新改革舉措探索*

田永尚，王 淼，高 巖，董效良

(信陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000)

材料化學(xué)作為一門(mén)新興的交叉學(xué)科，自1997年教育部批準(zhǔn)設(shè)置以來(lái)，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，已經(jīng)初具規(guī)模，形成一定的體系[1]。相較于材料化學(xué)理論的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展更是相對(duì)滯后，所以說(shuō)在發(fā)展前行的道路上，材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)從業(yè)者任重而道遠(yuǎn)。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)在實(shí)驗(yàn)設(shè)置上，要重視基礎(chǔ)，重視操作，重視創(chuàng)新，重視全局，要讓學(xué)生既能掌握知識(shí)，又能鍛煉既能；達(dá)到全面發(fā)展，全面育人。本文以信陽(yáng)師范學(xué)院材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)理論及實(shí)驗(yàn)課為基礎(chǔ)，探索材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程改革的創(chuàng)新舉措，以期為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和效果提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案要求學(xué)生具有一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件以及歸納、整理、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)論文的能力，然而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系還不足以培養(yǎng)學(xué)生的自主實(shí)踐能力。學(xué)生普遍在實(shí)驗(yàn)操作，儀器設(shè)備使用，數(shù)據(jù)處理，問(wèn)題討論等方面存在欠缺，究其原因，主要是由于實(shí)驗(yàn)客觀條件不足、師生的主觀能動(dòng)性調(diào)動(dòng)不足以及管理組織形式等方面的欠缺。

1.1 實(shí)驗(yàn)條件不足

實(shí)驗(yàn)的目的就是理解及鞏固理論知識(shí)，以及根據(jù)理論知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

但是由于客觀條件，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，實(shí)驗(yàn)室布置，儀器設(shè)備數(shù)量的限制。并不是每個(gè)人都能得到訓(xùn)練的機(jī)會(huì)。例如材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)人員采取分組形式，循環(huán)實(shí)驗(yàn)，每組學(xué)生人數(shù)約10人，盡可能使每個(gè)同學(xué)都得以學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，但是對(duì)于材料的合成與制備實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)步驟繁瑣，所以往往達(dá)不到這個(gè)目標(biāo)。而實(shí)驗(yàn)中用到的高溫?zé)Y(jié)爐、壓電測(cè)試儀等設(shè)備價(jià)格較貴，占用空間大，對(duì)電路設(shè)施要求高，無(wú)法做到人手一臺(tái)。部分學(xué)生只能通過(guò)觀看老師或者同學(xué)演示，而不能親自動(dòng)手操作，這大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性主動(dòng)性。

1.2 師生重視程度不足

由于高校科研任務(wù)較重，一部分老師輕視教學(xué)尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，投入在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間和精力不夠，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新，教學(xué)效果不好。由于實(shí)驗(yàn)一般采用分組形式循環(huán)進(jìn)行，這也意味著同樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，老師要講解五六遍之多，上課時(shí)也不會(huì)那么精心，大部分只是將相關(guān)理論操作機(jī)械性的灌輸給學(xué)生，而不會(huì)深入解釋其本質(zhì)，從而學(xué)生知其然不知所以然，造成學(xué)生對(duì)于一些知識(shí)一知半解的局面。而學(xué)生如果在沒(méi)有預(yù)習(xí)的情況下，也不大可能對(duì)內(nèi)容熟悉，再加上由于客觀條件的限制，不能親自設(shè)計(jì)操作實(shí)驗(yàn)甚至不能觀看實(shí)驗(yàn)流程，心理上有怠慢情緒。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)方式流于形式

實(shí)驗(yàn)課程的考核多以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式呈現(xiàn)，而且是在課堂下完成。通過(guò)調(diào)研我們得知，幾乎所有人都能夠完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然而實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲問(wèn)題比較嚴(yán)重，有些同學(xué)的報(bào)告幾乎一模一樣，連標(biāo)點(diǎn)符號(hào)都沒(méi)有差別。而老師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)候也往往是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否完整，書(shū)寫(xiě)是否整潔為標(biāo)準(zhǔn)，這就大大降低了實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)的難度。而用心的書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)際上就是對(duì)實(shí)驗(yàn)的回顧，可以對(duì)出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行深入思考，甚至用創(chuàng)新的思維提出解決辦法。對(duì)于學(xué)生來(lái)講，上這樣一門(mén)課程，不少人抱著馬馬虎虎，得過(guò)且過(guò)的心態(tài)，不會(huì)主動(dòng)預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。

2 關(guān)于實(shí)驗(yàn)課程改革的幾點(diǎn)建議

2.1 改進(jìn)理論課程教學(xué)，并與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合

理論教學(xué)部分不僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要途徑，還是培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的前提保證[2]。理論課與實(shí)驗(yàn)課是相輔相成，相互促進(jìn)，缺一不可的。鑒于師生對(duì)于理論課程重視程度要高于實(shí)驗(yàn)課程，那么可以把實(shí)驗(yàn)課程融入到理論課程中，例如將一些在實(shí)驗(yàn)中涉及到的原理，現(xiàn)象，注意事項(xiàng)，在理論課中予以較詳細(xì)的講解，而把實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，創(chuàng)新思考，聯(lián)系實(shí)際留給實(shí)驗(yàn)課堂，這樣節(jié)約了本就較少的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

然而隨著時(shí)代的發(fā)展變化，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)，獲取信息的渠道增多。傳統(tǒng)單一的灌輸式理論教學(xué)已難以滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)未知知識(shí)探索的渴望，知識(shí)獲取量有限，難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展。

教學(xué)方法的改革應(yīng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律，因材施教。提問(wèn)式、體驗(yàn)式和案例式講授方式可加深學(xué)生記憶和理解知識(shí)，豐富學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備[3]。

另外，科研室里的青年教師、碩博研究生可以利用課堂或課外時(shí)間教授一些實(shí)驗(yàn)必備技能，比如分析表征儀器操作，數(shù)據(jù)處理軟件，作圖軟件等專(zhuān)業(yè)軟件。專(zhuān)業(yè)軟件的學(xué)習(xí)成果直接體現(xiàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的提升，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，可以變得得心應(yīng)手，并且極大程度的減少實(shí)驗(yàn)誤差。例如本校材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在進(jìn)行超級(jí)電容器的制備及電容性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，能夠熟練掌握應(yīng)用科研軟件的少之又少，有些學(xué)生甚至沒(méi)有使用或聽(tīng)說(shuō)過(guò)這些軟件。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，一是因?yàn)樗麄儗?duì)這些軟件不熟悉，沒(méi)有人教，自己又不主動(dòng)學(xué)習(xí)，不知道如何使用；二是由于思維的局限性，不愿意嘗試接受新事物。而經(jīng)過(guò)老師的教導(dǎo)演示，大家愿意接受這些軟件并逐漸熟練使用。

2.2 充分利用線上教育資源

正如前面對(duì)于客觀狀況的討論，由于實(shí)驗(yàn)室布局規(guī)劃問(wèn)題，空間時(shí)間受限；經(jīng)費(fèi)限制，設(shè)備數(shù)量少，型號(hào)老舊，已不能滿(mǎn)足新時(shí)代下實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于創(chuàng)新的要求。不能使每個(gè)學(xué)生都得到應(yīng)有的鍛煉，從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果大打折扣。

《教育信息化“十三五”規(guī)劃》指出“強(qiáng)化教育信息化對(duì)教學(xué)改革，尤其是課程改革的服務(wù)與支撐”[4]。在這種背景下，慕課、微課、網(wǎng)絡(luò)精品課等網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)運(yùn)而生。教師可以組織學(xué)生統(tǒng)籌安排，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，將理論講解部分和實(shí)驗(yàn)操作部分制作成慕課，慕課包含內(nèi)容應(yīng)盡可能全面，包括實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)操作過(guò)程，注意事項(xiàng)等步驟，同時(shí)可以在慕課中增加學(xué)科前沿，介紹最新的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)思路，實(shí)驗(yàn)過(guò)程等。將慕課上傳至網(wǎng)絡(luò)，方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，而不受時(shí)間空間的限制。通過(guò)慕課，學(xué)生可以學(xué)習(xí)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，便于課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)鞏固。也可以從網(wǎng)絡(luò)上下載各種相關(guān)慕課視頻，或廣泛學(xué)習(xí)或有針對(duì)性的加強(qiáng)學(xué)習(xí)，相信對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)的儲(chǔ)備和實(shí)驗(yàn)技能的提升都非常有益。

和慕課類(lèi)似的還有微課，微課又不同于慕課。微課視頻短小精悍，有較強(qiáng)的針對(duì)性，主要是圍繞課堂教學(xué)中的某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行的教學(xué)，其教學(xué)內(nèi)容相對(duì)精簡(jiǎn)，教學(xué)目標(biāo)相對(duì)單一，教學(xué)主題相對(duì)明確，著重于解決教學(xué)中的重難點(diǎn)，疑點(diǎn)問(wèn)題[5]。此外，線上資源非常豐富，還有各種精品課，共享課等各種視頻，這些通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的視頻，具有暫停、回放、快進(jìn)等多種功能，非常便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

另外，基于現(xiàn)代信息技術(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分。例如，本校化學(xué)化工學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心建立有虛擬仿真教學(xué)中心，包含虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。學(xué)生既可以在平臺(tái)自主學(xué)習(xí)理論知識(shí)，也可以進(jìn)入考試系統(tǒng)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，還可以進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，猶如身臨其境，學(xué)習(xí)真實(shí)有效。

為了使線上學(xué)習(xí)取得較好的效果，我們建議將慕課、微課等網(wǎng)絡(luò)課的學(xué)習(xí)分為必看和選看部分。因?yàn)榧幢隳秸n、微課畫(huà)面清晰，制作精良，也未必如電影電視劇里俊男靚女那般賞心悅目，也不會(huì)像劇中故事情節(jié)那樣環(huán)環(huán)相扣引人入勝。如果沒(méi)有一顆愛(ài)學(xué)習(xí)進(jìn)取的心和較強(qiáng)的自制力，那么可能僅僅是三分鐘熱度，或者三天打魚(yú)兩天曬網(wǎng)，達(dá)不到預(yù)期的設(shè)想。所以這就需要一些強(qiáng)制手段來(lái)達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

2.3 立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，將教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)室協(xié)同開(kāi)放

實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放是高等教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才、實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育目標(biāo)的客觀要求。同時(shí)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，可以提高實(shí)驗(yàn)室及其儀器設(shè)備的利用率，不僅充分利用了教育資源，而且提高了教學(xué)質(zhì)量，也拓寬了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)涵。所以，全面開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是一件非常有意義的事情，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)以各種形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行課外開(kāi)放，適當(dāng)增加開(kāi)放時(shí)間和開(kāi)放內(nèi)容，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室資源的效益。

實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度不高，已經(jīng)成為制約學(xué)生創(chuàng)新能力提升的關(guān)鍵因素，為了充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和提升學(xué)生的創(chuàng)新思維，加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放和共享力度，已經(jīng)成為勢(shì)在必行的趨勢(shì)。例如陜西理工大學(xué)基于實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放現(xiàn)狀，提出了問(wèn)題驅(qū)動(dòng)型、教師主導(dǎo)型、學(xué)生自主型等實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放辦法，體現(xiàn)了培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)導(dǎo)向，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，且滿(mǎn)足了個(gè)性化和分層次教學(xué)要求，取得了令人滿(mǎn)意的教學(xué)效果[6]。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)在開(kāi)放科研實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，建有大型儀器設(shè)備開(kāi)放共享平臺(tái)網(wǎng)站，通過(guò)網(wǎng)站可以了解到實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的詳細(xì)信息及預(yù)約使用。并通過(guò)共享平臺(tái)、建立健全維護(hù)與管理制度、加強(qiáng)人員隊(duì)伍建設(shè)等多項(xiàng)措施，保證實(shí)驗(yàn)室及其儀器設(shè)備的開(kāi)放規(guī)模及效率[7]。

囿于實(shí)驗(yàn)條件，不是所有的同學(xué)都能在有限的實(shí)驗(yàn)課堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，可以滿(mǎn)足同學(xué)們體驗(yàn)自己動(dòng)手操作的樂(lè)趣，增強(qiáng)自信心，對(duì)大學(xué)生人格和技能的培養(yǎng)具有非常重要的作用。此外，一些以大學(xué)生為主持人的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目也依賴(lài)于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室來(lái)完成。同時(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)慕課、微課及網(wǎng)絡(luò)課程后，也可以到開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室來(lái)驗(yàn)證或改進(jìn)創(chuàng)新。

2.4 在課程中引入思政元素

在課程中引入思政元素，可以增加課程的趣味性，使專(zhuān)業(yè)課有溫度，有深度，有情懷。興趣是最好的老師，基于興趣的學(xué)習(xí)過(guò)程是愉悅的，效果是顯著的。

材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程作為材料化學(xué)課程的重要組成部分，同樣要響應(yīng)把思想政治工作貫穿教學(xué)全過(guò)程的號(hào)召，但是實(shí)驗(yàn)課程的思政建設(shè)環(huán)節(jié)還比較薄弱，相關(guān)成果也比較少。材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)逐漸傾向于綜合設(shè)計(jì)性與探究性實(shí)驗(yàn)，更加注重學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容豐富，過(guò)程環(huán)節(jié)多，可塑性強(qiáng)，容易和思政教育高度融合，效果好，可以成為高等學(xué)校思政教育的主要陣地和重要舞臺(tái)。

在傳授專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，通過(guò)挖掘其中的思政元素，可以提高學(xué)生的思想水平、政治覺(jué)悟及道德品質(zhì)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，正確的價(jià)值觀及強(qiáng)烈的責(zé)任心等綜合素質(zhì)[8]。材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中蘊(yùn)含的思政元素是十分廣泛的，老師只要用心挖掘，不難找到切入點(diǎn)。從而很自然的就引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)、研發(fā)新材料的過(guò)程中，考慮優(yōu)化材料性能的同時(shí)，兼顧法規(guī)、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，樹(shù)立綠色環(huán)保理念。

3 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)課程包括材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不僅能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行技能培訓(xùn)，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和開(kāi)拓進(jìn)取精神等。這些能力及意識(shí)是大學(xué)生們以后繼續(xù)深造或者走上工作崗位必備的條件，是勇攀高峰的墊腳石和無(wú)形的寶藏，是未來(lái)成長(zhǎng)成才的積淀。然而，實(shí)驗(yàn)的改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，不能一蹴而就，不會(huì)立竿見(jiàn)影，需要廣大老師等教育工作者及學(xué)生齊心協(xié)力共同促進(jìn)。當(dāng)然我們對(duì)于實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的一些探索，只是初步和基礎(chǔ)的，未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走，正所謂路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。