高喜平 姚大虎 赫玉欣 余志強(qiáng) 陸 昶 李軍波 馬軍營

(河南科技大學(xué) 化工與制藥學(xué)院，河南 洛陽 471003)

“材料加工實(shí)驗(yàn)”是我校材料化學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)課，本實(shí)驗(yàn)課以“高分子材料加工與成型”為理論基礎(chǔ)，課程體系注重理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相統(tǒng)一?！安牧霞庸?shí)驗(yàn)”課程的主要教學(xué)內(nèi)容是利用常見的高分子材料成型與加工設(shè)備來制備、改性高分子材料。通過“材料加工實(shí)驗(yàn)”的開設(shè)，一方面增強(qiáng)學(xué)生對理論教學(xué)中所了解的材料加工、成型設(shè)備的感性認(rèn)識，深入理解理論知識，掌握常見的高分子材料加工與成型設(shè)備的使用方法；另一方面，通過設(shè)備對高分子材料進(jìn)行制備及改性，進(jìn)一步提高學(xué)生對材料組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的理解，進(jìn)而提高學(xué)生對高分子材料知識的綜合運(yùn)用能力。因此，開展好“材料加工實(shí)驗(yàn)”這門課，對高分子材料方向的學(xué)生具有重要的意義。

目前，學(xué)生普遍重視理論課程的學(xué)習(xí)，而輕視實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)。實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相比具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性，在培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、知識綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力方面起著至關(guān)重要的作用[1]。

高分子材料作為三大材料之一，是一種發(fā)展相對較晚的新型材料品種，但其快速發(fā)展使得其在經(jīng)濟(jì)、生活領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展和需求的不斷變化，各種各樣的新材料、新技術(shù)和材料的新性能及新應(yīng)用等會不斷涌現(xiàn)，這就要求學(xué)生不但掌握高分子材料相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和相應(yīng)的實(shí)踐能力，同時(shí)還必須要有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。為了培養(yǎng)高分子材料方向?qū)W生的創(chuàng)新能力，根據(jù)人才培養(yǎng)方案和和課程教學(xué)目標(biāo)的相關(guān)要求，結(jié)合學(xué)院現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，對“材料加工實(shí)驗(yàn)”課程在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、考核評價(jià)體系等方面進(jìn)行了改革探索。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，一般是由老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的講解、演示，學(xué)生再根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。這種教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生僅需要嚴(yán)格地按照操作規(guī)程操作儀器、測試實(shí)驗(yàn)樣品并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及報(bào)告撰寫等，而缺乏獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、思考以及分析問題、解決問題的能力。在這種單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生更多的是培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)的動手操作能力和儀器設(shè)備的相關(guān)操作方法，而缺乏對實(shí)驗(yàn)的綜合了解、設(shè)計(jì)以及獨(dú)立分析、解決問題的機(jī)會。因此，為了改善這種教師主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的缺陷，“材料加工實(shí)驗(yàn)”的指導(dǎo)教師根據(jù)課程特點(diǎn)，采取能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、自發(fā)性的以學(xué)生為實(shí)驗(yàn)主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，采取教師主要講解相關(guān)加工、成型設(shè)備的原理、設(shè)備構(gòu)成、操作方法及操作步驟等，將實(shí)驗(yàn)題目分配給學(xué)生，由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目去查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，然后自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)方案，再與老師討論方案的可行性并修正，最后獨(dú)立自主地根據(jù)完善后的實(shí)驗(yàn)方案開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)、測試及撰寫報(bào)告等。

這種以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目文獻(xiàn)資料的調(diào)研，既可以鍛煉文獻(xiàn)資料的查閱能力，又能通過閱讀文獻(xiàn)增加對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的充分了解，進(jìn)而擴(kuò)大知識面。同時(shí)，通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、獨(dú)立地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作、實(shí)驗(yàn)測試及數(shù)據(jù)分析、報(bào)告撰寫等，既可以充分發(fā)揮學(xué)生的獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和創(chuàng)新能力。因此，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，達(dá)到讓學(xué)生從思想上轉(zhuǎn)變之前認(rèn)知性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的以教師為主體的教學(xué)模式，從而起到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問的能力和創(chuàng)新意識及創(chuàng)新思維的效果。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

高校的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是依附于理論課程的教學(xué)需要而開設(shè)的，因此，開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為對課本理論知識的進(jìn)一步說明及驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少，實(shí)驗(yàn)操作較為簡單，很多實(shí)驗(yàn)是認(rèn)知性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對于學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提高起不到應(yīng)有的推動作用。而為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識，開展綜合性、設(shè)計(jì)性以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就顯得尤為必要。為此，我們在“材料加工實(shí)驗(yàn)”中優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，全部設(shè)置為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的研究領(lǐng)域和方向，引入一些具有新穎性和前沿性的實(shí)驗(yàn)題目，從而讓學(xué)生對高分子材料研究領(lǐng)域和前沿有一定的認(rèn)識，提高他們學(xué)習(xí)專業(yè)的興趣和增加學(xué)生對專業(yè)最新發(fā)展方向的了解。

2.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對于我校的“材料加工實(shí)驗(yàn)”，主要是面向高分子材料方向的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的一方面是讓學(xué)生進(jìn)一步了解和掌握高分子材料相關(guān)加工、成型設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)及操作方法等，另一方面是利用常見的高分子材料成型加工設(shè)備制備高分子材料，并進(jìn)行相應(yīng)的性能測試及分析等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)教師先對設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)及組成、操作方法及步驟、使用注意事項(xiàng)等進(jìn)行講解，并演示設(shè)備的使用，然后學(xué)生根據(jù)老師布置的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目利用設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。通過該步驟的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面讓學(xué)生充分了解相關(guān)設(shè)備的加工成型原理及熟練掌握常見的高分子材料加工設(shè)備如擠出機(jī)、注塑機(jī)、平板硫化機(jī)及真空輔助成型設(shè)備的使用方法，并利用設(shè)備制備一些常見的高分子材料，鍛煉和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手操作能力；另一方面，學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)過與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師充分溝通、交流的可行性后，由學(xué)生根據(jù)修正后的實(shí)驗(yàn)方案獨(dú)立自主開展試樣的制備、性能測試與表征、數(shù)據(jù)的分析與處理、報(bào)告的撰寫等過程，通過這一系列的操作，讓學(xué)生完全熟悉和了解與科研相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟。這種與科研步驟緊密相關(guān)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，既鍛煉和增強(qiáng)了學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)知識解決問題的能力，又提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

2.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，增加實(shí)驗(yàn)的新穎性

高分子材料隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新材料、材料的新性能及新的用途等不斷涌現(xiàn)，如果實(shí)驗(yàn)題目還是保持傳統(tǒng)高分子材料的內(nèi)容不更新，就顯得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目陳舊，缺乏與時(shí)代緊密相連的新穎性，難以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，而且也會使學(xué)生缺乏對高分子材料發(fā)展領(lǐng)域最新前沿的了解，因此會使得教學(xué)效果不理想。為了讓學(xué)生通過“材料加工實(shí)驗(yàn)”進(jìn)一步了解高分子材料的制備、改性及新的發(fā)展及利用，指導(dǎo)教師優(yōu)選一些具有典型特征的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并根據(jù)自己的科研方向布置了部分具有高分子材料領(lǐng)前沿性的研究方向作為實(shí)驗(yàn)題目，比如針對高分子材料共混與改性方向，設(shè)置了一些高分子材料增強(qiáng)、增韌、增容等方面的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；針對高分子材料應(yīng)用時(shí)存在易燃的問題，設(shè)置了一些當(dāng)下研究比較熱的無鹵阻燃的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；針對近些年柔性傳感器研究比較熱，設(shè)置了一些柔性導(dǎo)電高分子材料在柔性傳感器方面制備及應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，等。通過這些與科研、應(yīng)用及時(shí)代發(fā)展等緊密相聯(lián)系實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好與興趣，可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，從而達(dá)到通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)新穎性的改革來提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的；同時(shí)，一些具有科研領(lǐng)域前沿性項(xiàng)目的引入，可以拓寬學(xué)生的知識面和提高學(xué)生了解高分子材料發(fā)展的方向，這對提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力具有很大的幫助。

3 實(shí)驗(yàn)評價(jià)體系的改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革是一個(gè)系統(tǒng)性的變化，不僅包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新等，尤其要重視實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)體系的改革。開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評價(jià)體系的改革，是提升學(xué)生創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力的重要途徑[2]。實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)體系對培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、實(shí)驗(yàn)技能、獨(dú)立解決問題的能力以及創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力等具有重要的作用，完善與合理的全過程實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)體系可以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高；重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果而忽略過程的考核評價(jià)體系，則不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，為了實(shí)現(xiàn)通過“材料加工實(shí)驗(yàn)”這門專業(yè)課來提高學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力這一目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)全過程督導(dǎo)與考核的評價(jià)體系，不僅僅只關(guān)注實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果，而更關(guān)注學(xué)生學(xué)生文獻(xiàn)查閱、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程中獨(dú)立解決問題的能力以及學(xué)習(xí)態(tài)度等，從而全面、客觀地給予學(xué)生綜合的評價(jià)，達(dá)到通過實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)體系來促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)這一目標(biāo)。為此，“材料加工實(shí)驗(yàn)”的指導(dǎo)教師改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重結(jié)果輕過程的評價(jià)體系，調(diào)整評價(jià)思路，加強(qiáng)和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)綜合成績的評價(jià)指標(biāo)，加大實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生獨(dú)立自主設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析等方面成績占比。

實(shí)驗(yàn)考核可包括：實(shí)驗(yàn)基本操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力等方面。實(shí)驗(yàn)成績主要包括兩大塊：實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績和實(shí)驗(yàn)的平時(shí)成績。評價(jià)的基本思路是：弱化實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績占比，同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告里要重點(diǎn)查看學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析處理及對數(shù)據(jù)結(jié)果的深入討論、分析方面；突出實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績的比重，尤其是課題設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)中存在問題的解決能力、專業(yè)知識理解掌握及運(yùn)用等方面。實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績主要有以下幾方面組成：出勤率、實(shí)驗(yàn)操作技能、文獻(xiàn)資料的查閱及課題方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)中獨(dú)立解決問題的能力、專業(yè)知識的綜合運(yùn)用、同組同學(xué)的成績互評等，尤其要加強(qiáng)課題自主設(shè)計(jì)及開展、獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)中存在問題的能力及專業(yè)知識綜合運(yùn)用方面的占比。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績和平時(shí)成績每部分所占比例的不同，全面、綜合評價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)全過程的表現(xiàn)及結(jié)果，成績考核重點(diǎn)突出學(xué)生創(chuàng)新意識、綜合運(yùn)用知識能力及創(chuàng)新能力方面的鍛煉和培養(yǎng)，從而起到通過評價(jià)體系的改革來促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力培養(yǎng)、鍛煉與提高的目的。

4 實(shí)踐運(yùn)行情況

基于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為導(dǎo)向的“材料加工實(shí)驗(yàn)”的初步改革與實(shí)踐，通過對學(xué)生進(jìn)行訪談，學(xué)生普遍反映通過綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，既鍛煉了動手操作能力，更重要的是讓學(xué)生自覺自主地完全設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、獨(dú)立地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理及討論分析等，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識及思維。同時(shí)，通過讓學(xué)生參與一些當(dāng)前研究較熱的高分子材料領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既可以讓學(xué)生了解高分子材料領(lǐng)域的一些前沿知識，拓寬他們的知識面；又可以通過具有新穎性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，從而起到提學(xué)習(xí)效果及培養(yǎng)創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力的作用。

5 結(jié)束語

“材料加工實(shí)驗(yàn)”是高分子材料方向的專業(yè)必修課，是學(xué)生了解常見高分子材料加工及成型設(shè)備結(jié)構(gòu)及掌握這些設(shè)備操作方法的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，開展好這門實(shí)驗(yàn)課不但能讓學(xué)生更好理解理相關(guān)論知識，而且可以掌握相關(guān)設(shè)備的操作方法及常規(guī)高分子材料的制備、改性及測試等；同時(shí)，更重要的是可以設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，通過對本門實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容以及評價(jià)體系的改革，提高學(xué)生的動手操作能力、獨(dú)立解決問題的能力以及培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，從而響應(yīng)國家對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。經(jīng)過相應(yīng)的改革與實(shí)踐，結(jié)果表明這些措施的實(shí)施，可以多方面培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手操作能力、查閱文獻(xiàn)的能力、獨(dú)立分析和解決問題能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)合作意識等。