材料科学与工程专业实验教学的思考

郑玉船 李长江 王 澍

（黄山学院化学系材料科学与工程教研室，安徽 黄山245041）

教育是科教兴国的基础，将始终处于优先发展的战略地位。在2010年7月全国教育工作会议上胡锦涛在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中指出教育成效不应只看学生是否能准确填写标准答案，更要看学生的学习能力、实践能力、创新能力，看他们是否掌握了发现问题、解决问题的关键能力[1]。材料是构成社会文明和国民经济的三大支柱之一，是科学技术发展的物质基础和技术先导。材料科学与工程是一门实践性很强的专业，实践性教学在专业教学中扮演着重要的角色[2]。实践教学的形式具有多样性，如专业实验、工程实训、实习、毕业设计等。其中，专业实验在实践教学中占有非常重要的地位，应当加强专业实验室的软硬件建设，以满足专业实验的顺利、高效地进行[3-4]。相对研究型大学而言，地方应用型本科院校更应重视培养学生的实践动手能力，以培养高端技术技能型人才，满足服务地方及周边地区经济社会发展的需要。基于此，本文主要阐述在材料专业实验教学过程中遇到的问题以及思考。

1 实验教学的重要性

理论和实验教学是教学活动的两个重要方面，实验教学是理论联系实际的重要手段，是课堂教学有益地延伸，是培养学生动手/实践能力的重要环节。材料学科交叉性强、涉及面广，且又是一门实践性非常强的学科。因此，除了厚基础之外，一定也要重实践教学且落到实处。这样才能充分的发挥教学资源为学生服务，而不能仅存在于一个口号，流于形式。

2 发挥实验教学的实践功能

为了更好地发挥实验教学在学生的探究和实践能力培养方面的作用，首先要求实验教师要有较强的责任心，至少能够严格按照教学大纲的要求完成实验教学；其次，对于学生可以采取进入专业教师实验室从事科研/产学研的研究，促进他们对实践活动的认识，使他们意识到实践活动对专业理论学习、分析与解决问题能力的培养以及技术创新等方面所起的重要作用，从而重视实验教学。

结合材料专业实验的教学情况，有必要从“做什么”和“怎么做”这两个方面探讨实验教学中需要注意的一些问题，使学生能够真正地受益于实践教学，而不是走过场。

2.1 做什么

首先，要让学生知道这个学期的实验安排，一般包括时间、地点、实验内容、分组、任课教师等信息；其次，实验教案的编写，这一环节非常重要。教案的基本内容一般由以下六个部分构成：实验目的、实验仪器设备、实验原理、实验步骤、实验数据记录及处理、实验思考。在编写的时候需要注意以下几个方面：

2.1.1 教案内容

理论课和实验课的进度要保持一致。因此，老师之间应该先交流好时间安排，尽量在理论课结束后的一周内安排相关的实验。从学生反馈的情况来看，他们也提到理论和实验严重脱节的情况。然后切忌直接照搬教材或复制、粘贴网络资源。一定要根据学生实际情况，以教学大纲为基，以教参为辅，结合现有的仪器设备设计专业实验。如今网络资源非常丰富（如百度文库），学生有的时候也会去检索学习资料，当他看到任课教师发给他的教案与网上一模一样时，或许会产生不好的印象。如同现在的理论课程，有的会配有课件光盘，很容易造成部分教师直接去使用这些课件而不做任何修改。材料专业实验很多都有国家标准（如金属材料拉伸实验现行标准GB/T 228.1-2010），因此，有的实验内容在编写时需要参考国家标准。另外，有的教案内容要结合本专业的最新研究成果，及时更新。总体上而言，已有的这些信息仅可以作为参考资料，教师需要结合具体情况编写出适合自己学生的教案，以身作则，潜移默化中教育学生。

2.1.2 电子版教案排版

电子版教案容易出现的问题就是排版问题，如段落不分、中英字体一样（一般英文或数字设置为Times New Roman）、上下标没有设置（如H2O vs H2O）等。当我们自己看到这样的教案时，都会产生编写人态度不端正、治学不严谨的想法。因此，我们不仅要在教案内容上把好关，更要在排版上注意这些小问题，尽可能地呈现给学生一份认真编写的教案。毕竟，身教胜于言教。

2.1.3 适当标注

将需要注意或重要的实验内容通过适当的标注（如改变字的颜色）提醒学生，让学生能够快速把握实验要点/注意事项。

在学期开课后，将实验教案和安排预先发给学生让他们做好预习报告，了解实验课将要做什么。到实验室后，任课教师将结合教案（不要直接照本宣科）进一步解析这堂课将要做什么实验、原理以及今后在哪些场合可能会用到这些知识。其目的就在于使学生能够有个基本的印象，如果以后走向相关的行业，希望他们能够不陌生，并有种熟悉的感觉。这样，就能够尽快地融入到工作中。

2.2 怎么做

学生在做材料专业实验的时候，会发现与以往的化学实验差别较大。材料专业实验在实施过程中需要与较多的专业仪器设备打交道，如金相显微镜、电子万能试验机、各类硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜、X-射线衍射仪等。因此，在实验教学中，让学生掌握这些仪器的基本操作尤为重要。

2.2.1 教师演示

教师的现场演示很重要，通过现场观摩，学生能够在短时间内大概了解仪器的组成结构和操作流程。以“金相显微镜的成像原理、构造与使用”为例，首先让一组学生12人集中在仪器旁边，结合仪器的照明、光学和机械系统向同学们讲解金相显微镜的成像原理和构造。同时进行操作，通过计算机很方便地让同学们适时观察滤光片、起偏器与检偏器、视场/孔径光阑等对金相图像的影响。

2.2.2 学生操作

让每位同学都有亲自动手操作的机会。在实验教学中容易出现的现象就是每个小组成员（3～4人），可能只有1位同学在操作，其它同学都在旁边围观，导致部分同学的实验技能非常差，尽管已经开了较多的实验课。实验课中可采取以下两种方式进行指导：其一，以“金相显微镜的成像原理、构造与使用”为例，为同学介绍完金相显微镜的成像原理和构造后，就让每位同学依次坐在金相显微镜面前，让同学选择某一物镜，然后让他自己调节到可以清晰观察到金相组织为止（教师通过计算机检查该同学的调节结果，并适时纠正）。在此基础上，再要求每位同学将其他组件都操作一次（如滤片组、照明系统、孔径光阑和视场光阑等），通过目镜观察每次调节对成像质量的影响。通过这种一对一的方式，很容易发现学生在操作过程中出现的问题，并及时地予以纠正；其二，有的实验可以等每个小组完成试验以后，要求这个小组的成员依次将仪器操作一遍才可离开，在此过程中，教师可以观察每位同学操作过程中存在的问题并进行纠正，同时可以结合本次实验内容，问几个小问题，不要求学生教科书式的回答，要求能够结合自己刚刚完成的实验，谈谈自己的见解。通过这两种方式，明显可以敦促那些抱着‘可做可不做’想法的学生，让他们融入到实验教学中。

2.2.3 实验数据处理

对研究生而言，由于经常与实验数据打交道，利用各种专业软件可谓得心应手。本科生由于平时的学习过程中也很少遇到大批量数据处理的问题，这方面的能力就比较欠缺，这一点从毕业设计中也能体现出来。因此，除了实验数据记录以外，在实验教学中也需要引导学生如何利用软件（如Origin）处理实验数据。

3 结语

材料是一门实践性非常强的学科，材料专业实验必须认真对待，让其起到应有的作用。让学生能够理论结合实际，较好地掌握材料专业的基本实验技能和技巧，更重要的一点就是能够掌握涉及材料制备、表征以及性能测试的相关仪器设备的基本操作以及数据处理能力。同时，在实验过程中，拓展学生的发现、分析及解决问题的能力。

［1］国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[OL].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_838/201008/93704.html.

［2］晏井利,梅建平,王仕勤.材料科学与工程专业实验教学改革与实践[J].实验技术与管理,2011,28(6)：259-261.

［3］王迎军,项聪,余其俊,曾幸荣,刘粤惠.材料科学与工程专业学生实践创新能力的培养[J].高等工程教育研究,2012(5)：127-131.

［4］王秀娟,樊新民.材料科学与工程实验室的建设与管理[J].中国现代教育装备，2011(17)：57-58.