理工科專業基礎實驗課的教學目標及教學措施探討

劉彥彬 趙曉雅 牛麗麗 孫會娟

摘要：根據專業基礎實驗課和畢業設計等教學環節中發現的問題，明確專業基礎實驗課的教學目標需分為3個層次：鞏固理論知識、熟練實驗技能、培養學生的自學能力、完善學生的理論知識體系;培養學生的科研理念和良好的科研習慣;培養學生的創新能力，探討相應的教學改革措施。

關鍵詞：專業基礎實驗課;教學目標;教學措施

專業基礎實驗課是理工專業的必修課程，隨著國家大力推進職業化教學，專業基礎實驗課的地位逐漸提升。然而，在專業基礎實驗的教學過程中，很多教師的教學目標僅僅是印證理論知識和教授實驗技能，是理論課程的“補充”和“輔助”[1]，導致基礎實驗教學中存在大量的問題，而這些問題也在畢業設計環節集中展現。

1 專業基礎實驗課中存在的問題

以高分子材料加工與性能測試實驗為例，從實驗預習、實驗操作到實驗報告存在諸多問題。

實驗預習報告和實驗報告以抄寫講義為主，學生既不會總結歸納知識點，也不會查閱藥品的理化性質，甚至對實驗過程都不清楚，導致學生對實驗材料和設備不了解、對各種原料在產品中的作用不清楚、隨機出現的問題較多以及實驗重現性差等問題。

（2）實驗時不做實驗記錄，僅對實驗結果相關數據做簡單記錄，以完成實驗報告中的數據處理，一旦數據不理想，則無法查找原因。

（3）不對實驗結果作總結和反思，因為沒有實驗記錄，也不會發現實驗中存在的問題，進而無從尋找實驗結果異常的原因。

2 畢業論文環節存在的問題

高分子專業的畢業論文多數以各種材料的加工和性能測試為題，所以畢業論文的流程和實驗課的學習過程一樣。實驗預習就相當于文獻綜述和實驗方案的設計，實驗過程就是實驗方案的實施，而實驗報告就是對研究方案在實踐過程中的經驗教訓作出總結。因為材料加工與性能測試實驗課中的問題沒有解決，所以畢業設計環節也存在相似問題。

2.1 沒有總結歸納和獲取資料的自學能力

盡管已經上過文獻查閱和綜述的課程，學生在寫文獻綜述時，資料來源主要是百度百科和中國知網，而且查閱文獻的關鍵詞也很死板。例如給學生一個“膨脹阻燃三元乙丙橡膠”的題目，那么學生查閱的關鍵詞就是“膨脹阻燃”和“三元乙丙橡膠”。諸如“聚乙烯”“聚丙烯”等分子組成與“三元乙丙橡膠”類似的高分子材料的阻燃研究，“聚磷酸銨”“三聚氰胺”等常用的膨脹阻燃劑等都不在查閱范圍內，學生對獲取的文獻資料也不會歸納總結，往往參考其中一篇或幾篇綜述類文獻來完成文獻綜述，甚至抄襲原文，導致文獻綜述缺乏邏輯，沒有自己的觀點;也有學生將十幾篇文獻的摘要或結論羅列出來作為文獻綜述。

2.2 沒有設計實驗方案的能力

大多數學生的畢業論文方案來源主要有兩種：（1）指導教師按照自己的科研課題直接給出實驗方案;（2）學生照抄文獻中的實驗方案。不管是哪種來源，學生都沒有得到應有的鍛煉，尤其是后一種方法，不僅毫無意義，而且涉嫌抄襲，不利于科研品德的培養。

2.3 缺乏良好的科研習慣

學生在實驗之前不了解藥品的理化性質，在實驗過程中也不做實驗記錄。一旦實驗結果與預期不同，則無從查找失敗的原因，也無法給出解決的方案，更有甚者，一旦一些較為危險的藥品使用不當，還會引發火災，甚至造成人員傷亡。 2.4 不對實驗結果進行討論和分析

在畢業論文的討論分析部分，學生為了湊字數，先總體分析，再局部分析，對每個數據點的變化（增長或降低幅度等）都可能反復介紹，而對于變化的原因卻只有寥寥一兩句話，有的存在明顯錯誤，有的是從文獻中抄過來的。加上前言部分也同樣是從文獻中抄襲而來的，所以初稿的重復率基本超過30%，有的甚至超過80%，這也促成了網絡查重的火爆生意。

2.5 缺乏發現問題的能力

除了以上存在的問題，學生自己也沒有發現問題的能力，就更不用說解決問題，因此缺乏創新意識[2]。

3 明確教學目標

教學目標是一切教育教學活動的總則，只有明確教學目標，才能制定出相應的教學改革措施。以材料加工和性能測試的實驗課為例，其教學目標應分為3個層次。

（1）鞏固學生的理論知識，使其熟練掌握實驗技能，培養其自學能力，同時完善其理論知識體系。相對于理論課，實驗課涉及的理論知識較少，因此課堂氣氛比較活躍，學生的學習興趣比較高，有利于鞏固知識。不同的理論課是由不同的老師教授，各方面的知識都是相對獨立的，教師也沒有時間和精力去完善學生的知識體系，而實驗課可以某一知識點為中心去輻射不同課程的知識，幫助學生構建知識體系，培養學生的自學能力。以高分子材料加工與性能測試為例，對加工影響最大的是高分子的分子量，這就涉及合成的各種控制要素，就可以和高分子化學、聚合物反應過程聯系起來，而性能測試涉及材料的各種物理機械性能，就可以與高分子物理、材料科學基礎、現代儀器分析聯系起來，如果涉及功能性測試，則可以與功能高分子聯系等。

（2）培養學生的科研理念和良好的科研習慣。不管課堂上教授的內容有多么全面，學生就業后專注的方向只是很小一部分，而材料加工和性能測試儀器有上百種，即使是同一性能的測試儀器，也可能因為廠家和型號的不同而不同。所以只注重理論知識和實驗操作技能是遠遠不夠的，更不要說學校的儀器設備也跟不上企業設備的更新換代。因此，需要培養學生的科研理念，讓學生了解科研的流程，培養其良好的習慣，只有這樣，學生在就業之后才能快速進入角色。

（3）培養學生的創新能力。國家倡導的“萬眾創新”，其實是要求每一個人在日常的工作、學習和生活中主動發現問題、積極解決問題，而每一個問題的解決，就是邁出了創新的一小步。實際上，在材料加工和性能測試的課程設計中還存在諸多問題，許多加工和性能測試的影響因素還沒完全搞清楚，有的實驗結果與設計結果也有差別。

4 教學中的改進措施

（1）實驗課教師作為實驗教學的主導者，首先要明確教學目標。目前，很多教師受傳統教學機制的影響，對實驗教學的重要意義認識不夠，教學目標還停留在材料加工和性能測試的技能和基礎理論方面[3-4]，對學生自學能力、科研習慣等方面沒有要求，教學效果可想而知。因此，只有獲得教師的認可，才能創造出各種各樣的教育教學方法和改進措施。

（2）學生作為教育教學的主體，也要明確實驗教學的目標，才能更好地參與其中，使教學效果變得更好。在當前的教學活動中，學生是一個矛盾體，一方面感慨學不到東西，另一方面又不能積極地參與教學活動。這是因為理論課的教學內容較多，有的知識也很抽象，而任課老師也不太可能幫助學生在不同科目之間建立聯系，導致學生的學習動力不足。實驗課的教學內容少，學生的積極性比較高，但教學目標定得太低，所以也沒有幫助學生提高學習能力和建立知識體系。考慮到理論課程與實驗課程的實際教學情況，發現實驗課程更適合擔當這個角色，如果學生能夠明確學習目標，也可以加強教師對教學目標的認識，與教師的教學意識形成合力，取得更好的教學效果。

（3）采用適當的教學方法體現教學目標，最基礎的就是要有合格的實驗報告。教師和學生的認識都有一個過程，但是每個學生的學習機會只有一次，所以在教學改革初期，一個完備的實驗報告很有必要。即使學生認識不到實驗教學的重要性，但是幾十個實驗項目的培訓、幾十個實驗報告的書寫，也可以潛移默化地提高學生的學習效果，使學生在以后的學習和工作中，較好地利用現在的學習成果。各個實驗課程可以根據自己的特點制定不同形式的實驗報告，例如經過多年的教學實踐，自己制定材料加工和性能測試類的實驗報告，將預習報告和實驗報告合二為一：實驗原理和實驗步驟以框圖為主，強調知識的總結歸納;藥品與儀器要查找藥品的理化參數和儀器的性能參數，強調資料的搜集;實驗過程強調如實記錄、隨時記錄、隨手記錄，保證第一手資料;實驗結果與討論，強調結果處理的規范性，鼓勵學生發現問題并提出自己的見解。為了更好地方便學生自學，還可以借助各種學習平臺，建立網絡教學資源庫，通過視頻的方式，在學生正式開始實驗前就對加工和測試設備的原理、操作流程等有一個初步了解;課堂以翻轉教學為主，體現學生的主體地位，加深其學習印象。通過一個完整的實驗訓練，可以減輕學生的學習負擔、提高其學習興趣和學習效率、培養其良好的科研習慣。

（4）設置合適的綜合性實驗取代專業基礎實驗。一般的專業基礎實驗都對應相關的理論課程，所以實驗課的教學內容與理論課的教學內容相近，很難要求實驗課教師去幫助學生建立綜合的知識體系。如果設立綜合性的實驗課，則各種實驗課的內容就可以聯系起來，同時理論知識就可以形成一個整體[5]。例如將高分子化學實驗、高分子物理實驗、高分子加工成型實驗以及性能測試實驗合并，學生就可以明確高分子從合成到制品需要哪些過程、各種性能之間有什么聯系、各種實驗條件對最后的制品會有什么影響等。

5 結語

隨著國家大力推進職業化教學，培育能適應現代生產的高素質工程師成為主要目標。實驗實踐類課程作為課程教學的重要組成部分，所占比例要達到50%以上。因此，只有讓教師和學生都明確實驗類課程的教學目標，才有可能同步改進各種教學方法和改革措施，才能切實提升實驗類課程的教學質量。

[參考文獻]

[1]唐玲，林萍.應用型地方高校實踐教育模式探索[J].教育觀察，2020（37）：94-96.

[2]郭磊.理工院校本科教學質量現狀、問題與對策研究—基于《本科教學質量報告》的分析[D].武漢：武漢理工大學，2017.

[3]高迪，申林山，武俊鵬，等.以學生能力培養為目標的實驗教學中心持續發展模式探索[J].高教學刊，2021（6）：148-151.

[4]白玲.實踐能力培養為核心的民族高校工科專業實踐教學體系建構研究—以西北民族大學高分子材料與工程專業為例[D].蘭州：西北民族大學，2018.

[5]宋杰光，王秀琴，劉悅，等.材料類專業創新型人才的培養路徑[J].西部素質教育，2019（22）：197.