高校材料科学与工程专业实验教学创新改革探索(3)

[7] 叶 松,周 萘,王 海.高校材料科学与工程专业本科实验教学改革的思考[J].教育教学论坛,2018(4):131-132.

[8] 陈盛明,周桂林,刘兴燕，等.材料科学与工程专业实验教学内容现状及分析[J].广州化工,2018,46(23):164-165.

材料科学与工程专业作为一门典型的工科专业，为培养具备材料设计、研发及分析检测方面的应用型人才为目标，以理论教学和实验教学为依托，培养具备实践动手能力和分析问题，解决问题能力的典型应用型人才。由于实验教学存在直观、明了、生动的特点，易引起学生兴趣及培养学生动手操作的能力，便于加强学生对所学专业知识的巩固，可以调动学生的积极性，培养实用型人才，因此，实验教学环节是理工科专业重要的教学手段。材料科学与工程专业作为工科的典型代表，实践教学为培养创新型材料专业的人才提供了坚实的基础，让材料专业理论知识得以验证，是有效提高教学质量，适应高等教育深化改革，培养学生创新思维和综合分析能力的有效途经[1-3]。但是传统教学模式中重理论，轻实验的教学模式仍然充斥着高等教育的教育体系中，同时，实验教学存在老师自己讲解，操作演示，学生走马观花观看等诸多问题，导致学生实验操作能力低下，分析问题和解决问题的能力严重不足，已经无法满足新时期培养创新型、实用型人才的需要[4]。因此，在新时期人才培养的需求下，如何创新材料科学与工程专业的实验教学模式，改革和完善实验教学体系对新形势下人才培养具有至关重要的作用。本文以材料科学专业核心专业课程-现代分析测试基础实验课程为例，深入探讨了材料科学与工程专业实验课教学中存在的问题，并通过改革实验教学模式，创新实验教学方法，建立新形势下材料科学与工程专业实验教学新模式。1 材料科学与工程专业实验教学现状目前，材料科学与工程专业的实验课在人才培养的新形势下已经有明显的改善，但是重理论、轻实践的现象依然存在，而且在理论课下开设的实验，往往存在理论与实验联系不紧密，相关性不高的问题[5]。现代分析检测技术实验课是材料科学与工程专业的重要实验课程，它主要介绍材料分析及表征通用的分析测试方法，目的是培育具备从事材料分析检测方面的实用型人才，提高学生的创新能力和实践能力。但由于本实验课程中所涉及的仪器，例如SEM(扫描电子显微镜)、TEM(透射电子显微镜)、SPM(扫描探针显微镜)、AFM(原子力显微镜)、XRD(X射线衍射仪)等，这些大型仪器设备的操作实验中，由于设备存在价格及精密度高的特点，仍然存在着老师自己讲解，学生观看的教学模式。学生完全没有进行设计实验的机会，实验操作的能力显著下降，严重影响了实验课程的教学效果，实验过程也就变成"走马观花"似的敷衍教学[6]。因此，改革一种科学有效的材料分析测试实验教学模式具有重要意义。2 材料科学与工程专业实验教学改革与探索2.1 理论与实际相结合优化实验教学过程材料分析检测技术是分析材料性能、探究材料形貌、解决材料失效问题的重要手段。如何把材料的基本性能通过专业材料分析检测仪器进行表征，是每一个材料科学与工程专业学生的培养目标。但由于材料分析检测的性能不尽相同，材料检测所涉及的仪器种类繁多，如何选择合适的检测仪器配应专业的检测知识对材料性能进行精准检测，是材料分析检测课程学习的关键。因此，在开设材料分析检测试验教学时，应该与理论知识课程相联系，不能重理论、轻实践的前提下，更不能割裂了理论与实践的紧密联系。只有在理论课程的指导下，开展实验教学，才能更好选择合适的检测手段对材料性能进行分析，提高实验课程的教学质量，培养实用性的材料分析测试工程?综合探究性实验代替单一讲解性实验受学校实验室硬件设备的影响，一些高校在开展材料分析测试实验课时只能由老师单一讲解，导致这门课缺乏趣味性，不能提高学生的兴趣，不能达到预期的效果[7]。选用综合探究性强和操作性强的实验，提高学习兴趣，启发学生的创新能力和动手操作能力。开展综合实验就要改变老一套的教学模式，按部就班的实验步骤流程只会培养程序化的学生，严重影响学生的主动性和创造性的培养，在培养学生实际操作能力、独立思考能力及科学创新性等方面存在诸多劣势。因此，以综合探究实验代替单一讲解实验，改变实验课程的教学模式，指引学生自己去分析问题，并寻找解决问题的方法。这样既解决了难题，又培养了学生信息检索的能力，同时，对材料的分析检测性能有了更加深刻的了解。在综合性实验教学中发现，通过切入实际的教学模式，学生真正的深入实验解决问题，激发学生对实验教学的领悟 以解决问题为抓手，培养材料检测实用型人才材料分析检测技术是用来分析与表征材料的性能，是培养学生运用已有知识去分析和解决实际问题的重要途经。为达到实验课培养实用型及创新型工科人才的目的，教师在实验项目的设计时，应注重理论与实际的联系，综合性项目代替单一演示性项目，让学生在分析解决问题、解决问题的过程中掌握材料分析检测的方法。例如，在进行材料摩擦磨损性能实验教学时，用耐磨器件的具体失效样品为依托，通过失效样品成分分析，表面磨损形貌分析，磨损量分析等，综合利用多种分析检测手段，分析耐磨器件失效的原因，从而深刻直观的掌握材料摩擦磨损性能检测的手段及失效样品的分析检测全过程。这种用实际材料的性能检测来代替单纯仪器性能的讲解方式能使学生在掌握材料分析测试技术的同时，培养学生分析问题和解决问题的能力，真正为培养材料分析检测方面的专业人才打下坚实基础。在这样的教学过程中，能逐步培养学生言必有据、思维缜密、思路清晰的良好思维习惯 保证实验质量，延长教学学时在目前的教学计划中，理论课的数量和学时有所增加，专业实验课的学时被压缩，从而导致实验课由于课时的缺少而不得不浅显的教学[8]。为了完成实验课的教学任务，实验课逐渐转变成演示实验或简单介绍，原本培养学生的动手能力的宗旨不能得到体现，学生所学知识得不到验证，也使学生对实验课教学产生敷衍的态度，更不用说培养学生分析问题解决问题的能力。为了确保材料科学与工程专业实验教学质量，应延长实验教学学时，将单一的演示或讲解实验转化成综合性探究实验，以保证实验课有充足的时间，确保学生在充足的时间里做到对材料完整的分析检测，保证材料分析检测实验课的质量。改革后的教学模式比改革前的教学模式应更注重培养学生的动手能力，思维能力和科学创新能?改进实验成绩评价方法成绩的评价有五个功能。第一，诊断和反馈功能，能很好的知道知识掌握程度并反馈出学生实际动手能力；第二，评定功能，评定学生的学习成绩；第三，导向功能，能使学生知道自己的优点和缺点，引导学生自主学习；第四，激励功能，鞭策和鼓励学生认真做好实验；第五，鉴别与选拔功能，了解学生专业学习的情况，更好的培养学生动手操作的能力。科学的成绩评价体系是确保课程高质量完成的保障，也是激发学生进一步学习的动力。为使实验成绩评价能更加客观真实的反应出学生掌握实验基本知识和基本技能，是否能独立解决材料分析检测中遇到的问题，我们将实验成绩评价分为四方面：一是理论知识指导下分析测试仪器的操作熟悉程度；二是分析和解决实际问题的能力；三是查阅相关文献资料的能力；四是实验总结及实验知识迁移的能力。从这四个方面能很好的反应学生实际操作能力和面对材料性能分析时能用所学知识解决问题的能力，从而对学生进行了科学化合理化的综合评价。3 结语为培养新时期创新性及实用性的材料科学与工程专业的人才，材料科学与工程专业的实验室教学模式的改革与创新具有十分重要的意义。实验教学的开展不仅仅是提升学生动手实践操作的能力，更重要的是培养学生能运用理论知识解决实际应用问题的能力，真正做到工程类专业培养实用型人才的培养目标。因此，通过对实验教学模式的不断改革创新，以解决实际问题为出发点，理论教学配合实践操作为依托，综合实验代替单一演示和验证性实验为抓手，适当增加实验教学课时，建立合理评价体系，实现真正意义上的创新型工程师的培养目标。参考文献[1] 何奥平,曾建民,胡治流.材料科学与工程专业开放实验室管理的创新[J].实验技术与管理,2014,31(03):214-216.[2] 堵艳艳,李 聪,龚跃球，等.材料科学与工程学院实验中心管理模式探索[J].实验技术与管理,2019,36(03):276-279.[3] 孙允凯,周昕,邓昌爱，等.分析化学专业实验室建设及教学改革[J].广州化工,2013,41(11):268-269.[4] 陈欢欢,董晓瑜,孙桂芳.加强材料科学与工程实验室管理的探讨[J].中国现代教育装备,2014(21):11-13.[5] 韩雅静,原续波,李宝银，等.材料科学与工程专业教学平台实验室综合实验课程改革初探[J].高等工程教育研究,2005(S1):55-57.[6] 李 伟.材料科学与工程专业创新型实践教学体系的构建与实施[J].教育现代化,2018(26):65-67.[7] 叶 松,周 萘,王 海.高校材料科学与工程专业本科实验教学改革的思考[J].教育教学论坛,2018(4):131-132.[8] 陈盛明,周桂林,刘兴燕，等.材料科学与工程专业实验教学内容现状及分析[J].广州化工,2018,46(23):164-165.

文章来源：《分析测试技术与仪器》 网址: http://www.fxcsjsyyq.cn/qikandaodu/2021/0107/414.html