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)

實驗教學(xué)作為高校教學(xué)工作的重要組成部分，對于大學(xué)生工程意識和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，以及動手能力、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、知識面廣、概念抽象不易理解，加之實驗學(xué)時有限，導(dǎo)致學(xué)生缺乏理論聯(lián)系實際的能力，增加了學(xué)習(xí)本課程的難度。因此，如何在實驗教學(xué)中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、適應(yīng)工程教育改革是擺在教師面前的一個重要課題。鑒于此，我們對該課程的實驗教學(xué)體系進(jìn)行了有針對性的優(yōu)化研究，重新構(gòu)建新的實驗教學(xué)體系和考核體系。

1 實驗課程體系現(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，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)用型高級人才?；谶@一培養(yǎng)目標(biāo)，在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，主要設(shè)置了單元實驗項目。

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

1.1 實驗項目以驗證性實驗為主，缺乏系統(tǒng)性

《特種陶瓷》課程實驗隸屬于對應(yīng)的理論課程，目前，實驗項目以驗證型(基本技能型)實驗為主(80%)，輔以綜合型實驗(20%)，缺少設(shè)計性(創(chuàng)新型)實驗項目，造成實驗項目結(jié)構(gòu)性不強(qiáng)，缺乏系統(tǒng)性，從而導(dǎo)致實驗教學(xué)內(nèi)容滯后于新知識和新技術(shù)的發(fā)展，難以適應(yīng)知識快速更新的新形勢。

1.2 實驗教學(xué)模式落后

目前，在實驗教學(xué)中，多是將實驗?zāi)康?、原理、操作方法及注意事項等進(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)生被動地接受學(xué)習(xí)，不能充分激發(fā)其獲取知識的強(qiáng)烈愿望，容易造成學(xué)生的思維局限性和心理惰性，難以滿足對學(xué)生進(jìn)行工程實踐能力訓(xùn)練的需要。

1.3 實驗考核方法不科學(xué)

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

2 優(yōu)化實驗教學(xué)體系

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

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

傳統(tǒng)的《特種陶瓷》課程實驗比較簡單，基礎(chǔ)實驗比重較大，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)生動腦及動手能力，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

根據(jù)實驗課程體系改革的基本思路，我們?yōu)閷嶒炚n程構(gòu)建了“基本技能型、綜合型、創(chuàng)新型”多層次、系統(tǒng)化的實驗教學(xué)體系，見表1。

表1 《特種陶瓷》課程實驗教學(xué)體系

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

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

創(chuàng)新型實驗:注重學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，以教學(xué)和科研互動為教學(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)生的工程實踐能力。開設(shè)的創(chuàng)新型實驗均來源于科研項目，由教師給定實驗?zāi)康?、要求和實驗條件，學(xué)生自己設(shè)計、設(shè)定實驗方案，并自己進(jìn)行實驗。

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］。在實驗教學(xué)過程中，教師給出相關(guān)實驗題目，學(xué)生按照構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)、操作(Operate)的理念進(jìn)行實際操作，例如在“微納米級立方碳化硅粉體制備”實驗中，要求學(xué)生通過相關(guān)資料自己構(gòu)思、設(shè)計項目方案，確定原料配方，然后根據(jù)配方實現(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)性能評價和顯微結(jié)構(gòu)分析。實驗由小組成員合作完成，每個小組6～7人。這種教學(xué)模式的重要特征就是“基于項目的學(xué)習(xí)”模式，它打破了以往按照知識點組織實驗教學(xué)的模式，一個實驗項目就是一個簡化、濃縮的工程項目，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，注重實驗過程考核

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)以“實驗結(jié)果”作為衡量實驗效果的手段，并不能準(zhǔn)確評價學(xué)生的實驗水平，我們進(jìn)行了多種嘗試和探索，圍繞《特種陶瓷》實驗課程設(shè)置，采用多元考核方法，注重實驗過程考核。實驗過程考核在實驗教學(xué)中非常重要，直接影響到學(xué)生對實驗的重視程度和積極性［6］。主要包括實驗方案設(shè)計、實驗操作、實驗素質(zhì)和實驗研究報告等。

1)實驗設(shè)計方案:設(shè)計方案是設(shè)計性(創(chuàng)新型)實驗的基礎(chǔ)［7］。設(shè)計方案時要求學(xué)生運用已學(xué)過的知識進(jìn)行實驗設(shè)計，主要考察方案設(shè)計的完整性、合理性和創(chuàng)新性。

2)實驗操作:實驗操作是檢驗學(xué)生實際動手能力的核心環(huán)節(jié)，教師必須在基本操作技能技巧上對學(xué)生嚴(yán)格考查，主要考核3 個方面。①實驗儀器設(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實驗配方:如原料和添加劑的選擇、稱量等。③實驗數(shù)據(jù):如記錄翔實、不要遺漏。

3)實驗素質(zhì):主要考察學(xué)生在平時實驗中的組織紀(jì)律、實驗態(tài)度、團(tuán)隊協(xié)作精神等方面進(jìn)行考核。

4)實驗研究報告:實驗研究報告是實驗考核中的重要組成部分，是教師了解學(xué)生的知識水平、操作技能的重要依據(jù)［8］?？己说膬?nèi)容主要包括:報告是否完整、規(guī)范;對實驗現(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。

對于“基本技能型實驗”采用“實驗理論+實驗操作+實驗報告”的方式進(jìn)行考核;對于“綜合型實驗”采用“實驗設(shè)計方案+實驗操作+實驗報告”的方式進(jìn)行考核;創(chuàng)新型實驗是學(xué)生自己提出實驗方案、實驗思路和實驗方法，教師沒有給出具體的答案或測試結(jié)果，對于創(chuàng)新性實驗必須注重過程考核，采用“實驗設(shè)計方案+實驗操作+實驗研究報告”的方式進(jìn)行考核。

3 實驗教學(xué)效果

按照上述思路，我們進(jìn)行了一些試點，并已取得了初步成效。首先，對專業(yè)知識的理解和鞏固方面，新的實驗教學(xué)體系加深了學(xué)生對特種陶瓷材料學(xué)科知識體系的融會貫通，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)化的實驗教學(xué)體系體現(xiàn)了基本技能型實驗、綜合型實驗、設(shè)計性(創(chuàng)新型)實驗內(nèi)容的融合，將課程實驗和科研項目相結(jié)合，使學(xué)生的設(shè)計能力、綜合應(yīng)用能力、動手操作能力得到全方位的鍛煉。其次，在CDIO 教學(xué)模式下采用以真實項目開發(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，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)既懂理論又有動手能力的應(yīng)用型人才，有助于培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神。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》課程實驗教學(xué)體系的改革與實踐，對于其他無機(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，探索出符合計算機(jī)應(yīng)用教育發(fā)展的新途徑，以適應(yīng)時代發(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)合的新型實驗課程體系［J］.實驗室研究與探索，2008，27(10):106－109.

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

［3］李明元.高校實驗教學(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)高校實驗教學(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 課程的改革與實踐［J］.現(xiàn)代計算機(jī)，2013(4):32－35.

［6］李玉賢，褚意新.改革有機(jī)化學(xué)實驗考核方法 提高實驗教學(xué)質(zhì)量［J］.高校實驗室研究工作，2010，106(4):11－24.

［7］紀(jì)朋艷，姜艷霞.生物化學(xué)設(shè)計性實驗的考核方法探索［J］.衛(wèi)生職業(yè)教育，2010(14):85－86.

［8］管 亮.從拘一守舊走向多元創(chuàng)新——大學(xué)物理實驗報告改革研究綜述［J］.高校實驗室工作研究，2011，107(1):88－91.