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        《特種陶瓷》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系優(yōu)化研究與實(shí)踐*

        2014-12-13 09:59:56樊子民王曉剛強(qiáng)云霄
        技術(shù)與創(chuàng)新管理 2014年2期
        關(guān)鍵詞:綜合型特種實(shí)驗(yàn)教學(xué)

        樊子民,王曉剛,強(qiáng)云霄

        (1.西安科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710054;2.西安科技大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院,陜西 西安 710054)

        實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)工作的重要組成部分,對(duì)于大學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng),以及動(dòng)手能力、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)都起著重要的作用[1]?!短胤N陶瓷》課程主要針對(duì)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)學(xué)生在完成了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《無機(jī)非金屬材料》及《材料物理化學(xué)》等材料科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程后開設(shè)的一門綜合性課程,課程涉及內(nèi)容多、知識(shí)面廣、概念抽象不易理解,加之實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限,導(dǎo)致學(xué)生缺乏理論聯(lián)系實(shí)際的能力,增加了學(xué)習(xí)本課程的難度。因此,如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、適應(yīng)工程教育改革是擺在教師面前的一個(gè)重要課題。鑒于此,我們對(duì)該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了有針對(duì)性的優(yōu)化研究,重新構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和考核體系。

        1 實(shí)驗(yàn)課程體系現(xiàn)狀

        《特種陶瓷》課程主要培養(yǎng)在無機(jī)非金屬材料工程領(lǐng)域具有較寬的基礎(chǔ)知識(shí),能在陶瓷材料的制備、成型燒結(jié)、材料結(jié)構(gòu)與性能等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝加工等方面工作的應(yīng)用型高級(jí)人才?;谶@一培養(yǎng)目標(biāo),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),主要設(shè)置了單元實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

        根據(jù)近幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況,這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)置主要存在以下幾個(gè)方面的問題:

        1.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,缺乏系統(tǒng)性

        《特種陶瓷》課程實(shí)驗(yàn)隸屬于對(duì)應(yīng)的理論課程,目前,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以驗(yàn)證型(基本技能型)實(shí)驗(yàn)為主(80%),輔以綜合型實(shí)驗(yàn)(20%),缺少設(shè)計(jì)性(創(chuàng)新型)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,造成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)性不強(qiáng),缺乏系統(tǒng)性,從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容滯后于新知識(shí)和新技術(shù)的發(fā)展,難以適應(yīng)知識(shí)快速更新的新形勢。

        1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式落后

        目前,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,多是將實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、操作方法及注意事?xiàng)等進(jìn)行詳細(xì)的講解或示范,學(xué)生按步驟操作。在這種教學(xué)模式下,學(xué)生被動(dòng)地接受學(xué)習(xí),不能充分激發(fā)其獲取知識(shí)的強(qiáng)烈愿望,容易造成學(xué)生的思維局限性和心理惰性,難以滿足對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐能力訓(xùn)練的需要。

        1.3 實(shí)驗(yàn)考核方法不科學(xué)

        實(shí)驗(yàn)考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)和步驟[2]。目前,《特種陶瓷》課程實(shí)驗(yàn)的考核方式主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,以實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為考核的唯一依據(jù),但這與綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)不符,一方面綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的難度高于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),大部分同學(xué)只能完成部分實(shí)驗(yàn)要求的情況是正常的;另一方面綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是為了對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程訓(xùn)練,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。只以結(jié)果作為評(píng)分依據(jù),肯定會(huì)挫傷許多同學(xué)的積極性,從而達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的[3-4]。

        2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

        《特種陶瓷》課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的是在拓寬高年級(jí)本科學(xué)生知識(shí)視野并對(duì)無機(jī)非金屬材料的知識(shí)體系有深一步了解的基礎(chǔ)之上重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。為達(dá)到上述教學(xué)目的,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)考核等方面多層次、多角度進(jìn)行了全方位的優(yōu)化研究與實(shí)踐。

        2.1 構(gòu)建多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)

        傳統(tǒng)的《特種陶瓷》課程實(shí)驗(yàn)比較簡單,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)比重較大,缺乏思考性與啟發(fā)性,不利于學(xué)生工程能力的培養(yǎng)與技能的提高,更談不上創(chuàng)造性。改革必須有利于激發(fā)學(xué)生動(dòng)腦及動(dòng)手能力,有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程體系改革的基本思路,我們?yōu)閷?shí)驗(yàn)課程構(gòu)建了“基本技能型、綜合型、創(chuàng)新型”多層次、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,見表1。

        表1 《特種陶瓷》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

        基本技能型實(shí)驗(yàn):主要針對(duì)課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)部分,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作技能,加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)理論和基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。

        綜合型實(shí)驗(yàn):主要針對(duì)《特種陶瓷》課程的全部或主要內(nèi)容設(shè)計(jì)。強(qiáng)調(diào)理論與研究相結(jié)合,目的是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí),研究分析問題、解決問題的能力,逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

        創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn):注重學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng),以教學(xué)和科研互動(dòng)為教學(xué)模式,溶入材料學(xué)科的新理論和新技術(shù)。目的是引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),提高分析問題和解決問題的能力,提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。開設(shè)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)均來源于科研項(xiàng)目,由教師給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件,學(xué)生自己設(shè)計(jì)、設(shè)定實(shí)驗(yàn)方案,并自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

        2.2 CDIO 工程教學(xué)模式

        CDIO 是一種全新的國際化工程教育模式,是近年來國際工程教育改革的最新成果[5]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,教師給出相關(guān)實(shí)驗(yàn)題目,學(xué)生按照構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)、操作(Operate)的理念進(jìn)行實(shí)際操作,例如在“微納米級(jí)立方碳化硅粉體制備”實(shí)驗(yàn)中,要求學(xué)生通過相關(guān)資料自己構(gòu)思、設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案,確定原料配方,然后根據(jù)配方實(shí)現(xiàn)碳化硅粉體的制備,具體包括胚料的制備、成型與燒成,最后進(jìn)行力學(xué)性能評(píng)價(jià)和顯微結(jié)構(gòu)分析。實(shí)驗(yàn)由小組成員合作完成,每個(gè)小組6~7人。這種教學(xué)模式的重要特征就是“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”模式,它打破了以往按照知識(shí)點(diǎn)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式,一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就是一個(gè)簡化、濃縮的工程項(xiàng)目,學(xué)生從中可以得到全方位的培養(yǎng)與鍛煉。

        2.3 采用多元考核方法,注重實(shí)驗(yàn)過程考核

        傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”作為衡量實(shí)驗(yàn)效果的手段,并不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平,我們進(jìn)行了多種嘗試和探索,圍繞《特種陶瓷》實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置,采用多元考核方法,注重實(shí)驗(yàn)過程考核。實(shí)驗(yàn)過程考核在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中非常重要,直接影響到學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度和積極性[6]。主要包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告等。

        1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案:設(shè)計(jì)方案是設(shè)計(jì)性(創(chuàng)新型)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)[7]。設(shè)計(jì)方案時(shí)要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),主要考察方案設(shè)計(jì)的完整性、合理性和創(chuàng)新性。

        2)實(shí)驗(yàn)操作:實(shí)驗(yàn)操作是檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的核心環(huán)節(jié),教師必須在基本操作技能技巧上對(duì)學(xué)生嚴(yán)格考查,主要考核3 個(gè)方面。①實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備:如儀器設(shè)備的安裝、調(diào)試和使用,操作熟練程度等。②實(shí)驗(yàn)配方:如原料和添加劑的選擇、稱量等。③實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):如記錄翔實(shí)、不要遺漏。

        3)實(shí)驗(yàn)素質(zhì):主要考察學(xué)生在平時(shí)實(shí)驗(yàn)中的組織紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等方面進(jìn)行考核。

        4)實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告:實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告是實(shí)驗(yàn)考核中的重要組成部分,是教師了解學(xué)生的知識(shí)水平、操作技能的重要依據(jù)[8]??己说膬?nèi)容主要包括:報(bào)告是否完整、規(guī)范;對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否做出較深入的分析和探討;數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析是否正確;是否體具備創(chuàng)新思維。

        對(duì)于“基本技能型實(shí)驗(yàn)”采用“實(shí)驗(yàn)理論+實(shí)驗(yàn)操作+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的方式進(jìn)行考核;對(duì)于“綜合型實(shí)驗(yàn)”采用“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案+實(shí)驗(yàn)操作+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的方式進(jìn)行考核;創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是學(xué)生自己提出實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)方法,教師沒有給出具體的答案或測試結(jié)果,對(duì)于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)必須注重過程考核,采用“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案+實(shí)驗(yàn)操作+實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告”的方式進(jìn)行考核。

        3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

        按照上述思路,我們進(jìn)行了一些試點(diǎn),并已取得了初步成效。首先,對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和鞏固方面,新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系加深了學(xué)生對(duì)特種陶瓷材料學(xué)科知識(shí)體系的融會(huì)貫通,培養(yǎng)了學(xué)生用聯(lián)系、發(fā)展的思想解決問題的能力;多層次、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系體現(xiàn)了基本技能型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性(創(chuàng)新型)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的融合,將課程實(shí)驗(yàn)和科研項(xiàng)目相結(jié)合,使學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、綜合應(yīng)用能力、動(dòng)手操作能力得到全方位的鍛煉。其次,在CDIO 教學(xué)模式下采用以真實(shí)項(xiàng)目開發(fā)為主導(dǎo)的教學(xué)方式,有利于學(xué)生掌握專業(yè)理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題及自主靈活解決問題的能力,有助于培養(yǎng)既懂理論又有動(dòng)手能力的應(yīng)用型人才,有助于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。與工程控制能力,有助于縮短由學(xué)生到企業(yè)研發(fā)人員之間的角色轉(zhuǎn)時(shí)間,開創(chuàng)高校人才培養(yǎng)新局面。

        4 結(jié)語

        《特種陶瓷》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與實(shí)踐,對(duì)于其他無機(jī)非金屬材料類課程的改革也有積極的參考作用。進(jìn)一步推動(dòng)教學(xué)體制的改革,積極改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,提高教學(xué)水平,探索出符合計(jì)算機(jī)應(yīng)用教育發(fā)展的新途徑,以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要,培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

        [1]楊明波.基于材料科學(xué)和材料加工有機(jī)結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)課程體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2008,27(10):106-109.

        [2]孟慶祥.改革實(shí)驗(yàn)考核辦法培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2007(4):23- 25.

        [3]李明元.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題和改進(jìn)措施[J].高等教育研究,2009,26(4):50-52.

        [4]王金環(huán),用超前思維引導(dǎo)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程創(chuàng)新[J].神州教育,2012(5):74-76.

        [5]王文凡,申 杰.CDIO 教學(xué)模式下Access 課程的改革與實(shí)踐[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2013(4):32-35.

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