華小虎, 杜雙明

(西安科技大學 材料科學與工程學院，西安 710054)

優(yōu)化實驗教學體系和資源 培養(yǎng)學生認知和實踐能力

華小虎, 杜雙明

(西安科技大學 材料科學與工程學院，西安 710054)

根據(jù)目前材料類專業(yè)實驗教學中存在的問題，對材料科學與工程專業(yè)實驗教學體系和資源配置進行了整體優(yōu)化，確立了材料科學與工程專業(yè)實驗教學目標，構建了材料科學與工程專業(yè)實驗內(nèi)容新體系，建立了多層次實驗教學模塊，實行了多形式實驗課程考核體系。教學實踐表明，學生的工程認知，實踐能力和科技創(chuàng)新能力明顯增強。

材料科學與工程專業(yè)； 實驗教學體系； 整體優(yōu)化； 實踐能力

0 引 言

20世紀末，材料類專業(yè)高等教育發(fā)展非常迅速，教學改革也取很大進展[1]。從整體上看，教學改革研究中理論課程體系改革力度較大，實踐教學課程體系改革和研究較少，遠不能滿足應用人才和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要[2]。因此，盡快形成與理論課程體系相配套的實踐課程體系已是勢在必行?；趹眯腿瞬藕蛣?chuàng)新人才培養(yǎng)的定位，2006年我院確立了面向一級學科專業(yè)立足二級學科專業(yè)的辦學思路，初步形成了“材料專業(yè)人才培養(yǎng)計劃”。2009年學院組織了專業(yè)實驗教學體系整體優(yōu)化[3]，為進一步深化教學改革，強化學生的工程素質和創(chuàng)新意識[4]，確立與新的人才培養(yǎng)方案相適應的實驗教學目標[5]，建與新理論教學體系相適應的實驗內(nèi)容體系[6]，改革實驗教學的內(nèi)容和方法[7]，構建滿足實驗教學要求的實驗平臺，創(chuàng)新實驗教學的模式[8]，探索材料科學與工程專業(yè)實驗室的管理運作模式。

1 指導思想和基本思路

首先，根據(jù)材料科學與工程專業(yè)培養(yǎng)目標和應用型人才培養(yǎng)的需要[9]，針對原有人才培養(yǎng)模式中對學生實踐訓練不足的問題[10-11]，確立材料科學與工程專業(yè)實驗課程教學目標；其次，根據(jù)培養(yǎng)能力所需要的知識，設計實驗課程內(nèi)容；再根據(jù)培養(yǎng)能力所需要的方式和所需要的硬件軟件，設計實驗教學方法和實驗教學條件；最后，根據(jù)培養(yǎng)能力所需要的規(guī)章制度，設計實驗教學管理和教學資源。即：該項目以培養(yǎng)學生的認知和實踐能力為出發(fā)點和落腳點，對實驗教學的資源、內(nèi)容、手段、條件和管理辦法等方面進行了深入的研究、改革和實踐，全方位構建了材料科學與工程專業(yè)實驗教學新體系。

2 研究的基本內(nèi)容

2.1 設計培養(yǎng)學生能力的實驗教學目標

通過優(yōu)化實驗教學體系和資源[12]，在材料科學與工程專業(yè)實驗教學新體系指導思想下將材料科學與工程專業(yè)的實驗教學目標具體化為以下幾種技能：①掌握相關設備儀器的操作技能，能選用設備儀器對材料組織結構和性能進行測試與分析；②熟悉相關設備儀器的結構和原理，能對材料熱工設備進行改造和基本故障排除；③熟悉材料制備和加工工藝，能對材料進行工藝設計和工藝質量分析；④利用現(xiàn)代技術手段開發(fā)新材料、新工藝和新設備的初步能力。

2.2 構建培養(yǎng)學生能力的實驗內(nèi)容新體系

通過優(yōu)化實驗教學體系和資源，逐步構建了以下培養(yǎng)學生能力的實驗內(nèi)容新體系[13]：①以材料的組成—結構—制備與加工工藝—性能為主線，構建面向材料科學與工程一級學科的專業(yè)基礎實驗內(nèi)容體系。②以材料制備工藝、材料加工工程和材料性能測試與分析等三門實踐性很強的專業(yè)課程的實驗將科研成果轉化為實驗教學內(nèi)容，更新和完善實驗教學內(nèi)容。③將科學研究與工程技術開發(fā)課題分解轉化為學生的創(chuàng)新實驗項目，豐富材料專業(yè)高層次實驗內(nèi)容。

2.3 開展分類組織教學，形成多層次不同特征的實驗教學模塊

實驗教學模塊包括：基于設備儀器的操作與維護的基本技能型實驗，理論原理驗證的基礎型實驗，材料組織結構、性能、合成加工、使用性能關系的綜合性實驗，成分設計、工藝設計、工藝實施、性能檢測分析為一體實訓設計型實驗以及基于開發(fā)新材料、新工藝的科技創(chuàng)新性實驗。通過優(yōu)化，實驗教學內(nèi)容得到擴充，形式豐富多樣，可以滿足不同實驗教學目標的需要?，F(xiàn)設置基本技能與基礎型實驗20個、綜合性實驗10個、實訓設計型實驗10個，完成科技創(chuàng)新型實驗50個。

實驗模塊遵循由易向難，穿插進行、逐級深化的原則組織教學，基本技能型實驗模塊安排在第三、四學期，基礎型和綜合性型實驗模塊安排在第四、五學期，實訓設計型和科技創(chuàng)新型實驗模塊安排在第六、七學期。

2.4 通過優(yōu)化實驗室資源配置，形成了開放式實驗教學新模式

按照“整合+改造+購置”的建設思路，相繼建成了材料科學與工程基礎實驗室具有特色的專業(yè)實驗平臺，滿足了不同內(nèi)容體系和不同層次實驗的需要。同時實現(xiàn)了科研資源與教學資源共享，探索科學研究、技術開發(fā)和實驗教學三位一體的開放式實驗教學新模式。針對不同層次實驗模塊的特點，建立了實驗教學環(huán)節(jié)占20%，實驗操作30%，實驗報告占50%的分類量化的考核方式。

3 實踐效果及應用價值

通過不同層次實驗模塊的訓練，學生的操作儀器設備尤其是貴重儀器設備的能力明顯增強，設備儀器完好率達到95%以上，學生的專業(yè)知識面得到拓寬；學生對于材料結構和性能的測試與分析能力、材料工藝設計和工藝質量分析的能力明顯增強，并具有開發(fā)新材料、新工藝、新設備的初步能力；學生綜合素質得到提高，學生就業(yè)競爭力明顯增強。

本探索研究以實驗教學思想的轉變?yōu)閯恿?，以大幅度提高本專業(yè)學生的綜合素質及能力為根本目標，對原來專業(yè)實驗課程進行整合優(yōu)化的同時，在實驗平臺的規(guī)劃和建設、實驗教學的組織與實施、實驗室管理運作模式等多方面，進行了全方位改革，探索了一條符合新時期普通高校材料科學與工程專業(yè)實驗教學改革之路。

本研究獲2013年陜西省教學成果一等獎。

4 結 語

材料類專業(yè)是將理論知識應用于實踐，不斷研究開發(fā)新材料的過程。材料科學與工程專業(yè)涵蓋整個材料類專業(yè)，按照寬口徑，重基礎的培養(yǎng)人才特點，我院材料科學與工程專業(yè)根據(jù)目前材料類專業(yè)實驗教學中存在的問題，對材料科學與工程專業(yè)實驗教學體系和資源配置進行了整體優(yōu)化，確立了材料科學與工程專業(yè)實驗教學目標，構建了材料科學與工程專業(yè)實驗內(nèi)容新體系，建立了多層次實驗教學模塊，實行了多形式實驗課程考核體系。教學實踐表明，學生的工程認知，實踐能力和科技創(chuàng)新能力明顯增強。學生的積極性、創(chuàng)造性和主觀能動性，在各方面都得到了進一步提升。

[1] 胡建華.現(xiàn)代高等教育改革的基本特征[J].高等教育研究,2004,24(2):15-16.

[2] 王章忠.材料科學與工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的思考[J].南京工程學院學報(社會科學版)，2007,7(1)：37-40.

[3] 周永強，趙家林，唐萬俠,等. 無機非金屬材料專業(yè)實驗課程體系的整體優(yōu)化[J].理工高教研究,2003,22(5)：118-119.

[4] 靳正國，郭瑞松.大材料專業(yè)材料科學基礎課程的教改認識與實踐[J].高等工程教育研究,2005(5)：36-40.

[5] 林金輝,汪 鈴.材料科學與工程專業(yè)的課程體系與實驗教學體系建設[J].高等教育研究,2007,16(2)：53-56.

[6] 王章忠.應用型本科材料科學基礎課程建設與改革[J].南京工程學院學報(社會科學版),2005,5(2)：65-68.

[7] 廖化懷.高等院校教學改革與教學質量管理指導手冊[M].北京:中國教育出版社,2007.

[8] 張 勇，劉軍山，黃啟來. 實驗教學模式創(chuàng)新與課堂教學設計[J]. 實驗技術與管理,2010,27(6)：15-16.

[9] 吳其勝, 張長森, 鄧育新. 面向寬口徑應用型材料科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究與實踐[J].化工高等教育,2010,27(3)：15-19.

[10] 林金輝,汪 靈,邱克輝.材料科學與工程專業(yè)的課程體系和實驗教學體系建設[J].高等教育研究,2007(24):54-56.

[11] 張聯(lián)盟.材料科學與工程專業(yè)教學改革與發(fā)展設想[J].理工高教研究,2002,21(4):35-38.

[12] 鐘 杰,孫建迎,仇念文,等. 優(yōu)化整合實驗教學資源的研究與實踐[J]. 實驗技術與管理, 2009(5)：106.

[13] 牛慶瑋，胡 偉，劉 臻,等. 學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐教學體系研究與實踐[J]. 中國大學教學,2011(11)：70-71.

Optimization of Experimental Teaching System and Resource Students Cognitive and Practical Ability

HUAXiao-hu,DUShuang-ming

(School of Materials Science and Engineering, Xi’an University of Science and Technology， Xi’an 710054，China)

Based on existed problems in experimental teaching of materials, experimental teaching system and resource allocation of materials science and engineering are optimized. experimental teaching goal is established, a new experimental system for the materials science and engineering is constructed. The system is with a multi-level experimental teaching module, and a multi-form experimental course evaluation system is also presented. The practice shows that students’ engineering knowledge, practical skills and technology innovation capability significantly are all enhanced.

major of materials science and engineering; experimental teaching system; global optimization; practical ability

2016-01-28

華小虎(1978-)，男，陜西洋縣人，碩士，工程師，主要從事材料專業(yè)實驗室管理與新材料開發(fā)研究工作。

Tel.:18292188967;E-mail：hxh85587373@126.com

G 642.0;G 482.0

A

1006-7167(2017)01-0215-02