陳立強(qiáng) 蔣小華 鄭樹啟 陳長風(fēng) 郝世杰

[摘要]針對目前國內(nèi)大多數(shù)工科類院校普遍存在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課一直被動地附屬于專業(yè)理論課的問題，高?？梢栽诒究埔荒昙壭律虚_展專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新理念，把在本科三、四年級開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中一些相對基礎(chǔ)簡單、比較容易掌握的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分有選擇地向前延伸到本科一年級進(jìn)行。中國石油大學(xué)（北京）材料專業(yè)設(shè)計(jì)了專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)主題、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)模式，并且連續(xù)三年在材料專業(yè)本科一年級新生中開展了專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)實(shí)踐，探索形成了專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。教學(xué)反饋結(jié)果表明，專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)極大提高了材料專業(yè)一年級新生對本專業(yè)的認(rèn)可度和學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了學(xué)生后續(xù)專業(yè)理論課的學(xué)習(xí)，在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面取得了顯著的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]問題驅(qū)動;知識建構(gòu);材料專業(yè);專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn);教學(xué)模式

[中圖分類號]G642.421 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]2095-3437（2019）12-0009-05

本科工程創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)是目前我國工科類院校所面臨的難題之一，同時(shí)也是一個(gè)艱巨挑戰(zhàn)。工科類院校本科生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不是一朝一夕、一蹴而就的，而是一個(gè)漸進(jìn)、系統(tǒng)、復(fù)雜的過程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力最重要的途徑和手段。目前國內(nèi)工科類院校普遍存在實(shí)驗(yàn)課多為演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性、探究性和綜合性的實(shí)驗(yàn)少，實(shí)驗(yàn)課一直被動地附屬于理論課等問題。高校要如何突破現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、課程體系和教學(xué)模式，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正有力地支撐本科工程創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)？我們以中國石油大學(xué)（北京）材料專業(yè)為例，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方面進(jìn)行了初步的探索實(shí)踐。

一、教改背景

與國內(nèi)大多數(shù)工科類院校相似，中國石油大學(xué)（北京）材料本科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)課程體系在本科大一和大二階段主要是公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)輔助繪圖、專業(yè)認(rèn)識實(shí)習(xí)、電工電子實(shí)習(xí)以及金工實(shí)習(xí)，在大三階段主要是各個(gè)專業(yè)理論課的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)以及生產(chǎn)實(shí)習(xí)。同時(shí)在一、二、三年級本科生中開展大學(xué)生科技創(chuàng)新活動，大四階段主要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文，其中單獨(dú)設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)總共40.5學(xué)分，而分散到各個(gè)專業(yè)理論課的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)有68學(xué)時(shí)?，F(xiàn)有材料專業(yè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、教學(xué)模式與考評方式存在以下一些問題和不足：1.在專業(yè)基礎(chǔ)理論課學(xué)習(xí)之前，大多數(shù)學(xué)生沒有進(jìn)過專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，沒有開展過一定的專業(yè)實(shí)驗(yàn)探索嘗試，缺乏對專業(yè)理論知識的感性認(rèn)識和學(xué)習(xí)興趣，很少能帶著問題去學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論課。2.很多專業(yè)理論課都安排了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和時(shí)間安排比較分散，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，并且受到實(shí)驗(yàn)室人員、場地及設(shè)備數(shù)量的限制，很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生只能簡單重復(fù)地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書去做，實(shí)驗(yàn)探究機(jī)會不多，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動性和積極性不高。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評價(jià)方式片面單一，教師主要依據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行打分，沒有體現(xiàn)在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中是否開展了提問討論、自學(xué)探究以及團(tuán)隊(duì)合作等考評內(nèi)容，不能真實(shí)地反映專業(yè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際教學(xué)效果。4.通過對我校材料專業(yè)大四階段學(xué)生課程設(shè)計(jì)的多年調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生往往是在進(jìn)入課程設(shè)計(jì)階段才意識到自己的實(shí)驗(yàn)動手能力實(shí)際上很差。像磨拋金相試樣、觀察金相組織、制備電極試樣、測試極化曲線等以前做過的實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生提交的課程設(shè)計(jì)報(bào)告中，很少有令人滿意的金相組織照片和電化學(xué)測試數(shù)據(jù)。很多學(xué)生是在完成課程設(shè)計(jì)的過程中通過自主開展實(shí)驗(yàn)才使自己的實(shí)驗(yàn)技能和動手能力有所提高的。以上這些問題不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、動手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，不能滿足本科工程創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求。

針對上述材料專業(yè)本科實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)課程體系、教學(xué)模式與考評方式存在的問題，我們在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新理念、新模式方面進(jìn)行了深入思考和探索。能否在材料專業(yè)本科一年級新生中開設(shè)淺顯易懂、導(dǎo)論概述性質(zhì)專業(yè)理論課的同時(shí)，開展學(xué)生專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生先開展專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能體驗(yàn)，后進(jìn)行專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)？具體地說，就是對現(xiàn)有全部專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重新進(jìn)行梳理整合，把其中一些相對基本簡單、比較容易掌握，同時(shí)又能激發(fā)一年級新生對本專業(yè)的認(rèn)可度和學(xué)習(xí)興趣，并能促進(jìn)學(xué)生后續(xù)專業(yè)理論課學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，部分有選擇地向前延伸到一年級新生中進(jìn)行，通過降低專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的難度和要求，制定合理可實(shí)現(xiàn)的專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)目標(biāo)和具體可操作的教學(xué)模式，采取靈活的教學(xué)組織管理方式以及過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)相結(jié)合的考評方式，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、動手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠真正有力地支撐本科工程創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

二、教改理論依據(jù)

根據(jù)目前國內(nèi)工科類院校本科課程設(shè)置體系框架和教學(xué)模式，本科新生入學(xué)后就會按照事先制定好的專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃“被”培養(yǎng)，學(xué)生根據(jù)各自專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃設(shè)置的課程體系按部就班地開展相應(yīng)的課程學(xué)習(xí)。學(xué)生通常在本科一、二年級階段主要完成公共基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)，在本科三、四年級階段主要完成專業(yè)課學(xué)習(xí)，專業(yè)課學(xué)習(xí)通常是先進(jìn)行專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)，后開展專業(yè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐。大多數(shù)工科類院校本科的專業(yè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)都集中在本科三、四年級階段開展。教師、學(xué)生以及教學(xué)管理者也都普遍形成了專業(yè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)通常在專業(yè)理論教學(xué)之后開展這樣一個(gè)思維定式和誤區(qū)。突破傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，改變現(xiàn)有課程教學(xué)體系框架和專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，把以往在本科三、四年級階段開展的部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分有選擇地向前延伸到本科一、二年級階段進(jìn)行，這可以從問題驅(qū)動探究與知識自主建構(gòu)的教育理論中找到依據(jù)。

對于剛剛進(jìn)入大學(xué)的本科新生來說，大學(xué)的課程教學(xué)體系就好比一個(gè)龐大復(fù)雜的知識體系迷宮，順利地穿過這個(gè)知識體系迷宮就可以畢業(yè)進(jìn)入社會。每個(gè)本科生從一開始就面臨著進(jìn)入知識體系迷宮，尋找出口，最終完成學(xué)業(yè)的艱巨挑戰(zhàn)。而我們目前的教學(xué)理念和教學(xué)模式就是根據(jù)不同的專業(yè)預(yù)先制定好培養(yǎng)計(jì)劃方案，這就好比是預(yù)先設(shè)計(jì)了一份份走出知識體系迷宮的導(dǎo)引圖，學(xué)生只是根據(jù)這份導(dǎo)引圖按圖索驥才能走出知識體系迷宮。其導(dǎo)致的問題是學(xué)生只能被動地、單向地按照現(xiàn)有已設(shè)計(jì)好的導(dǎo)引圖去走出知識體系迷宮。除此之外，學(xué)生是否可以嘗試其他途徑，例如通過專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，產(chǎn)生主動探究的驅(qū)動力，以自主學(xué)習(xí)、自我規(guī)劃并輔以教師設(shè)疑指導(dǎo)的方式，雙向建構(gòu)真正屬于自己的知識體系迷宮的導(dǎo)引圖。

知識自主建構(gòu)就是學(xué)習(xí)者帶著自己的經(jīng)驗(yàn)背景與一定的情境進(jìn)行互動，主動地對情境中的信息做出理解和判斷，學(xué)習(xí)者可能運(yùn)用原有的知識經(jīng)驗(yàn)和智慧，來對問題情境做出推測和假設(shè)，并通過活動或討論和檢驗(yàn)這種假設(shè)的合理性;也可能參照他人的知識經(jīng)驗(yàn)，但這些知識不是定論，而是需要他們自己分析、鑒別、評價(jià)的假設(shè)或見解。學(xué)習(xí)者要借助這些知識，形成自己對當(dāng)前問題的理解，建構(gòu)起真正屬于自己的知識結(jié)構(gòu)和價(jià)值判斷。學(xué)習(xí)就是通過新、舊經(jīng)驗(yàn)的相互作用來豐富或調(diào)整原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程，是知識經(jīng)驗(yàn)的生長，而不是簡單的知識注入。在通常的教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生對新的專業(yè)知識點(diǎn)認(rèn)知，一般不存在多大的困難。但問題往往不在于對知識本身的獲知，而在于知識的獲得過程，即這個(gè)知識是怎樣地被建立起來的，學(xué)習(xí)者的各種能力也正是在這個(gè)知識建構(gòu)的過程中被培養(yǎng)出來的。就知識的價(jià)值而言，其有著兩個(gè)層面的意義：一是知識本身所含的“實(shí)用”價(jià)值，學(xué)習(xí)者可以運(yùn)用這些知識去解決問題，從事某種創(chuàng)造性的活動。二是知識形成過程的“思辨”的價(jià)值，即獲得知識的認(rèn)識途徑，運(yùn)用這些知識“力量”去進(jìn)行認(rèn)識和思辨，并創(chuàng)造出新的知識，拓展知識領(lǐng)域，發(fā)展思維創(chuàng)新能力。前者是靜態(tài)的知識，后者就是動態(tài)的知識。動態(tài)的知識是有生命力的，這種生命力能使學(xué)習(xí)者不斷地使自己的知識“增值”，構(gòu)建自己的認(rèn)識體系。歐美國家早就在小學(xué)階段就開展這種類似問題驅(qū)動探究與知識自主建構(gòu)的教育訓(xùn)練。美國一個(gè)小學(xué)生就開始做從專業(yè)人士的角度看都很難回答的社會歷史或?qū)I(yè)技術(shù)問題的調(diào)查小報(bào)告或研究小論文，盡管沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專業(yè)背景知識，過程方法不嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)論可能也很稚嫩，但整個(gè)教育過程中孩子興趣盎然，完成得也有模有樣，孩子的獨(dú)立思考能力、自主學(xué)習(xí)能力和動手實(shí)踐能力都得到了培養(yǎng)鍛煉。反觀目前國內(nèi)大多數(shù)工科類院校的教學(xué)理念、課程體系和教學(xué)模式仍然存在重教輕學(xué)、先教后學(xué)、先理論學(xué)習(xí)、后動手實(shí)踐的問題，這與本科工程創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)極不適應(yīng)。解決之道，可以從改革工科類院?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程教學(xué)體系著手，從以教師教為主，過渡到以學(xué)生為中心，教師為學(xué)生搭建開放的自主探究實(shí)驗(yàn)平臺，引導(dǎo)學(xué)生主動開展實(shí)驗(yàn)探究，把教師支撐輔導(dǎo)和學(xué)生問題驅(qū)動探究、知識自主建構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來，最終形成有利于培養(yǎng)本科工程創(chuàng)新復(fù)合型人才的專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。

三、教改設(shè)計(jì)方案

材料專業(yè)本科課程教學(xué)體系的核心內(nèi)容是通過專業(yè)基礎(chǔ)理論課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解和掌握材料專業(yè)相關(guān)的基本概念理論、重要原理知識，在此基礎(chǔ)上，通過后續(xù)專業(yè)理論課學(xué)習(xí)主要讓學(xué)生理解和掌握材料成分一加工工藝一組織結(jié)構(gòu)一性能之間的相互關(guān)系、材料組織結(jié)構(gòu)性能測試表征的原理方法等內(nèi)容。專業(yè)理論課的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也都主要是圍繞著這些核心內(nèi)容展開的。我們對材料專業(yè)現(xiàn)有專業(yè)理論課的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行全面梳理和分析，磨金相、打硬度、測電位在所有的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中相對簡單基礎(chǔ)，也比較容易掌握，同時(shí)也有利于激發(fā)材料專業(yè)大一新生對本專業(yè)的認(rèn)可度和學(xué)習(xí)興趣，因此設(shè)計(jì)了“磨一次金相、打一次硬度、測一次腐蝕電極電位”的專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。

以“磨一次金相”為例，盡管一年級新生沒有上過相關(guān)專業(yè)理論課，對晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、晶粒晶界、微觀組織、鐵素體、珠光體等與金相實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的很多材料專業(yè)的基本概念和理論知識都不清楚，但學(xué)生可以在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，基于教師搭建的專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)自主探究平臺，以自己已有的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)為起點(diǎn)，結(jié)合對專業(yè)文獻(xiàn)資料和教材的查閱，開始進(jìn)行自己首次專業(yè)實(shí)驗(yàn)的探索。學(xué)生在專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探索的過程中肯定會遇到一些困難，并不斷產(chǎn)生疑問，例如什么是材料的金相組織？怎么才能把一個(gè)金屬試塊磨成如鏡子一樣光亮鑒人？通過什么方法才能看到材料內(nèi)部微觀組織？不同材料的金相組織為什么有差異？材料的金相組織與其性能又有什么關(guān)系？這些疑問將隨著專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，有的問題可以在實(shí)驗(yàn)探究和自主學(xué)習(xí)的過程中逐漸明白、得到解答，而有的問題和困難可能涉及對專業(yè)基本概念和理論知識更深入、更全面的理解，這些問題和困難會一直延續(xù)到后續(xù)開展專業(yè)基礎(chǔ)理論課學(xué)習(xí)中，通過教師講授而有了深刻理解，豁然開朗，融會貫通，從而完成專業(yè)基本概念和理論知識雙向自主建構(gòu)的全過程。

在“磨一次金相”專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案中，我們首先設(shè)計(jì)了合理可實(shí)現(xiàn)的專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課三個(gè)層次教學(xué)目標(biāo)。1.知識目標(biāo)：使本科新生了解金相組織的概念及相關(guān)專業(yè)基本知識，初步學(xué)會金相試樣制備方法以及使用光學(xué)顯微鏡觀察分析金相組織方法。2.能力目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力、溝通表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。3.素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生求知探索精神、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度、客觀公正理念和藝術(shù)審美修養(yǎng)。

為了達(dá)成上述專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目標(biāo)，我們設(shè)計(jì)了具體可操作的專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式?！芭d趣是最好的老師”。我們首先提煉出一個(gè)專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)主題——“材料，你想象不到的微觀之美：金相組織”。教師可以通過PPT教學(xué)課件展示，讓學(xué)生觀察體會材料微觀世界與宏觀自然現(xiàn)象有著驚人相似之處，引導(dǎo)學(xué)生欣賞贊嘆材料的微觀世界之美，喚醒學(xué)生觀察材料微觀組織的強(qiáng)烈好奇心，激發(fā)學(xué)生探究相關(guān)專業(yè)知識的濃厚興趣。當(dāng)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈好奇心和濃厚興趣后，引導(dǎo)學(xué)生了解專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，即如何制作一個(gè)合格的金相樣品以及如何觀察金相樣品的微觀組織。教師通過課堂演示講解，使學(xué)生對金相樣品制備和金相組織觀察的實(shí)驗(yàn)過程、基本方法以及實(shí)驗(yàn)所用儀器材料有一個(gè)初步的了解。教師可以搭建藍(lán)墨云班課APP手機(jī)移動教學(xué)平臺，利用平臺給學(xué)生推送教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)視頻以及課外拓展參考資料，學(xué)生可以隨時(shí)隨地開展自主探究學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)，在正式開始專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)前了解和掌握相關(guān)的專業(yè)知識，從而達(dá)成專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的知識目標(biāo)。

在專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)組織管理方面，我們設(shè)計(jì)了小組接力合作與競賽評優(yōu)的教學(xué)組織管理方式。所謂小組接力合作就是男女生搭配，自由組合，5-6人一組，各選出組長負(fù)責(zé)本組相關(guān)事宜。在專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的整個(gè)過程中，組長協(xié)調(diào)安排，小組成員通過依次逐個(gè)以傳幫帶的方式開展實(shí)驗(yàn)。小組內(nèi)先完成實(shí)驗(yàn)的成員總結(jié)自己做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，傳遞給組內(nèi)下一個(gè)準(zhǔn)備做實(shí)驗(yàn)的成員，并提供實(shí)驗(yàn)幫助和指導(dǎo)。因此小組內(nèi)每個(gè)成員都能獨(dú)立完成金相樣品制備和微觀組織觀察的實(shí)驗(yàn)操作，通過小組合作真正地參與到專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的探索過程中。完成實(shí)驗(yàn)后，小組每個(gè)成員都必須提交一幅金相樣品的宏觀照片、三幅100倍不同視域金相組織照片和三幅400倍不同視域金相組織照片。每幅圖片要標(biāo)注材料名稱編號、放大倍數(shù)、侵蝕劑、侵蝕方式。除此之外，每個(gè)成員還可以對自己完成的金相組織圖片使用圖像處理軟件工具進(jìn)行后期創(chuàng)意加工。每個(gè)成員的金相組織照片和創(chuàng)意作品照片首先在組內(nèi)進(jìn)行互評，推選出組內(nèi)最優(yōu)秀的金相照片和創(chuàng)意作品代表本組參加年級競賽評優(yōu)。年級競賽評優(yōu)采取小組ppt展示答辯的方式，由教師進(jìn)行現(xiàn)場提問點(diǎn)評，教師將根據(jù)不同材料金相觀察的難易程度、金相組織照片是否有劃痕及其數(shù)量多少、金相組織輪廓是否侵蝕的清晰、是否反映材料組織結(jié)構(gòu)特征、對相關(guān)材料專業(yè)知識了解及掌握程度、小組合作有效性以及實(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)新思路方法等方面進(jìn)行評價(jià)打分，評選出最佳金相組織照片獎、最佳團(tuán)隊(duì)獎、最佳創(chuàng)意獎，同時(shí)選出1名優(yōu)秀學(xué)生代表學(xué)校參加全國大學(xué)生金相技能大賽。通過小組接力合作與競賽評優(yōu)的教學(xué)組織管理方式設(shè)計(jì)，既可以培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)踐能力、溝通表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，又能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度、客觀公正理念、藝術(shù)審美修養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生爭先創(chuàng)優(yōu)意識，從而達(dá)成專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。

在專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)考核評價(jià)方面，我們設(shè)計(jì)了過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)相結(jié)合、教師評價(jià)打分與學(xué)生自評相結(jié)合的考評方式。學(xué)生在進(jìn)行專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)自主探究的過程中，要同時(shí)完成教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程詳情記錄表任務(wù)，學(xué)生可以通過文字、照片、視頻等方式詳細(xì)地記錄實(shí)驗(yàn)過程中的所思所想、所問所答、交流討論、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)結(jié)果、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、感想體會等內(nèi)容。專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課結(jié)束進(jìn)行總結(jié)時(shí)，各小組還要完成教師設(shè)計(jì)的小組自評打分表，小組組長要從合作意識、參與程度、工作貢獻(xiàn)等方面給小組成員評分，同時(shí)組長和組員要相互寫出一句話評價(jià)。最終的專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課成績由實(shí)驗(yàn)過程詳情記錄表（20%）、小組自評打分表（15%）、藍(lán)墨云班課APP經(jīng)驗(yàn)值（15%）、展示答辯（20%）、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告（30%）來確定。

在學(xué)生開展專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程中，教師除了在實(shí)驗(yàn)室跟隨指導(dǎo)答疑，協(xié)助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)難以克服的問題之處，還要保證實(shí)驗(yàn)過程安全，掌握實(shí)驗(yàn)完成進(jìn)度，同時(shí)還可以利用藍(lán)墨云班課App手機(jī)移動教學(xué)平臺，與學(xué)生課外實(shí)時(shí)在線互動答疑，及時(shí)跟蹤、檢查、了解實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)、小組討論以及團(tuán)隊(duì)合作等情況，給予相應(yīng)的指導(dǎo)。

四、教改實(shí)踐與調(diào)查反饋

我們從中國石油大學(xué)（北京）材料專業(yè)2015級新生開始，連續(xù)三年開展了專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的實(shí)踐探索。專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課通常安排在一年級春季學(xué)期4月下旬進(jìn)行，歷時(shí)四周。教師首先用一堂課時(shí)間，通過PPT課件展示講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入材料內(nèi)部的微觀世界，欣賞材料的微觀世界之美，喚醒學(xué)生觀察材料微觀組織的強(qiáng)烈好奇心，激發(fā)學(xué)生探究相關(guān)專業(yè)知識的濃厚興趣。PPT教學(xué)課件展示如圖l所示。然后教師向給學(xué)生簡單介紹專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)組織管理方式、任務(wù)要求、考核評價(jià)方式、實(shí)驗(yàn)支撐平臺和安全注意事項(xiàng)，讓學(xué)生對如何開展專業(yè)認(rèn)識先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課有一個(gè)全面認(rèn)識。

課后第一周時(shí)間，學(xué)生參考教師課堂講授內(nèi)容和教師在藍(lán)墨云班課APP手機(jī)移動教學(xué)平臺上推送的相關(guān)文獻(xiàn)資料，開展自主探究學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)，完成小組實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。藍(lán)墨云班課APP機(jī)移動教學(xué)平臺由教師在課前搭建好。為了保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全，新生在正式進(jìn)入專業(yè)實(shí)驗(yàn)室之前，要通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全教育培訓(xùn)，并通過學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全教育培訓(xùn)認(rèn)證考試。完成上述任務(wù)后，各小組把小組實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告和安全認(rèn)證考試合格證書提交到藍(lán)墨云班課APP手機(jī)移動教學(xué)平臺。

在接下來三周的時(shí)間，各小組成員在固定實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)以接力合作方式開展實(shí)驗(yàn)探索。以2017級新生為例，所有學(xué)生分成15組，一組6人。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，一組一人，共分六次，根據(jù)時(shí)間順序安排表完成實(shí)驗(yàn)。第一次實(shí)驗(yàn)，各小組組長在教師指導(dǎo)幫助下完成，后續(xù)的五次實(shí)驗(yàn)以各小組成員接力合作方式完成。小組已完成實(shí)驗(yàn)的成員向正在做實(shí)驗(yàn)的成員傳遞自己做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)體會，提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)幫助。

在第四周當(dāng)所有小組成員都做完實(shí)驗(yàn)，并在藍(lán)墨云班課APP手機(jī)移動教學(xué)平臺提交實(shí)驗(yàn)最終報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過程記錄表、小組成員評價(jià)總結(jié)表和展示答辯PPT后，教師要用一堂課時(shí)間組織學(xué)生開展金相組織照片與創(chuàng)意作品的年級評優(yōu)。通過現(xiàn)場展示答辯，評選出最佳金相組織照片獎、最佳創(chuàng)意獎和最佳團(tuán)隊(duì)獎，并推選出代表學(xué)校參加全國大學(xué)生金相技能大賽的學(xué)生。評優(yōu)結(jié)束后，教師對專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)行教學(xué)總結(jié)，提示并鼓勵學(xué)生，在專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課中產(chǎn)生的困惑疑問，不可能完全通過自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)探究解決，可以保留這些困惑疑問在后續(xù)專業(yè)理論基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)的過程中獲得解答。

最后教師利用藍(lán)墨云班課APP手機(jī)移動教學(xué)平臺，對所有參加專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生開展學(xué)情和評教的匿名問卷調(diào)查。圖2是2017級材料專業(yè)一年級新生問卷調(diào)查反饋結(jié)果。問卷調(diào)查數(shù)據(jù)表明，在開展專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課之前，一年級新生中有52%的人認(rèn)為，沒有上過專業(yè)課，沒學(xué)過專業(yè)知識，不能做專業(yè)實(shí)驗(yàn)或無法判斷，并且有86%的人認(rèn)為做專業(yè)實(shí)驗(yàn)很難或無法判斷，如圖2（a）～（b）所示。而完成專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課之后，一年級新生中有95%的人認(rèn)為，即使沒有上過專業(yè)課，也可以做一些簡單的專業(yè)探索先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，并且對開展專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課難易程度的認(rèn)識發(fā)生了顯著轉(zhuǎn)變，有59%的人認(rèn)為此次專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)比較容易或很容易，如圖2（e）～（d）所示。有98%的學(xué)生對此次專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課感興趣愿意參加，有79%的學(xué)生希望繼續(xù)開展類似專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，如圖2（e）～（f）所示。同時(shí)有71%的學(xué)生對專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的評教給出了90以上高分，如圖2（g）所示。

五、教改總結(jié)

我們以中國石油大學(xué)（北京）材料專業(yè)為例，連續(xù)三年在一年級新生中開展了專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的探索實(shí)踐，教改總結(jié)如下：1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念突破。突破了傳統(tǒng)課程教學(xué)體系先專業(yè)理論學(xué)習(xí)、后專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思維定式和誤區(qū)，基于問題驅(qū)動探究與知識自主建構(gòu)的教育理論，建立了在本科一年級新生中開展專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的新理念。2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新。搭建了先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的藍(lán)墨云班課APP手機(jī)移動教學(xué)平臺，打破了課內(nèi)與課外、線上與線下的時(shí)空限制，使學(xué)生隨時(shí)隨地、方便靈活地開展自主探究學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)，同時(shí)創(chuàng)新地設(shè)計(jì)了小組成員接力合作和年級評優(yōu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織管理方式，有效地實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自主探究能力與動手實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和爭先創(chuàng)優(yōu)意識的培養(yǎng)，達(dá)成了專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程詳情記錄表和小組自評打分表，實(shí)現(xiàn)了過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)相結(jié)合、教師打分與小組自評相結(jié)合的考評方式，最終形成了專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的新模式，有力地支撐了本科工程創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果顯著。專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)使一年級新生深刻地認(rèn)識和體驗(yàn)了材料專業(yè)的魅力，極大地提高了一年級新生對材料專業(yè)的認(rèn)可度和學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在專業(yè)知識、能力和素質(zhì)等方面都有實(shí)實(shí)在在的收獲。通過專業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課推選出的學(xué)生，連續(xù)三年參加全國大學(xué)生金相技能大賽，獲得了一個(gè)二等獎和兩個(gè)三等獎的好成績。在全國參賽的工科類院校中，實(shí)現(xiàn)了材料專業(yè)一年級新生參賽并獲獎的零的突破。