《材料科学实验》的创新教学模式与实践探索

张小文

【摘 要】针对《材料科学实验》的课程设置和教学模式，提出以拓宽基础、突出应用为目标导向，围绕材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型等领域创新教学内容和教学模式，使学生全面了解和掌握材料的合成、制备、测试、分析等基本实践操作和数据分析能力，搭建课堂教学与实验实践的桥梁。

【关键词】材料科学实验；实验教学；创新

0 引言

《材料科学实验》是材料专业的主要实验基础课之一，主要面向高年级本科生和低年级硕士研究生开设。《材料科学实验》以物理学、化学、物理化学、材料科学基础、材料性能学等课程为基础，教学内容涵盖材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型等诸多领域，是材料专业基础理论的重要实践环节，也是搭建课堂教学与实验实践之间的桥梁。《材料科学实验》力求通过了解和掌握材料的合成、制备、性能测试、分析等基本实验实践操作和数据分析能力，解决科研生产和实践工作中的实际问题。本文针对当前形势下社会对创新性综合型人才的需求，提出以拓宽基础、突出应用为目标导向，对《材料科学实验》课程的教学模式进行创新与实践探索。

1 当前课程教学分析

在国家对材料专业人才培养的高度重视与大力支持下，大部分高校具备了材料专业本科生和硕士研究生人才培养的资格。但材料专业的主要实践课程之一《材料科学实验》的现有教学内容、教学模式与教学效果之间还存在一些问题，主要体现在以下三个方面：一是学科分工精细化使知识缺乏系统性。在高年级本科生和研究生阶段，学生的知识领域逐渐向二级学科和三级学科（即研究方向）靠拢，忽视了一级学科的总体目标要求。例如高分子材料方向的学生对金属材料方面的知识重视不够。二是对知识的理解与运用缺乏连贯性。如前所述，学生的知识范畴通常是局限在二级学科或三级学科领域，忽略了大学（在某种程度上）作为一种通式教育以及综合型人才培养的重要载体这一特征。更有甚者，目前很多以考研为目的的学生只掌握了所需考试的那几门课程的知识，其它课程便是无人问津，更加谈不上实验实践了。即，过于强调知识的“点”，而缺乏“线”和“面”层次的理解。三是重理论轻操作。理论固然重要，但是少了实践环节，很多创新性思维就难以得到发挥，也容易导致教学与实践的脱节。因此，从新形势下社会对材料专业人才的需求与高校人才培养目标的一致性出发，本着培养创新性综合型材料专业人才的宗旨，我们提出在《材料科学实验》的课程设置和教学模式上进行创新，以拓宽基础、突出应用为目标导向，努力培养出满足当今国家和社会需求的高素质人才。

2 创新教学模式与实践探索

以拓宽基础、突出应用为目标导向，从课程开设的目的、方法、内容和效果等方面对《材料科学实验》课程的教学模式进行创新。

2.1 课程设置上体现创新性和综合性

近年来，通过不断摸索，全面规划，以掌握材料的合成、制备、测试、分析等方面的知识和实践能力作为出发点，围绕材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型、材料表面处理等诸多领域开设实验项目，以拓宽基础、突出应用为目标导向，为开展与材料专业有关的实验实践活动打下宽广而坚实的基础，并搭建材料专业的基础理论和实践应用之间的桥梁。把各知识点连接起来，融会贯通，使知识由“点”的层次跃迁到“线”和“面”的层次，举例如表1所示。

2.2 创新教学模式、提高教学效果

通过不断探索，建立了一套比较完善的教学体系、考评体系以及质量保障体系，重点解决了以下几个关键问题。

1）多学科交叉授课的协同性。《材料科学实验》涉及到材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型、材料表面处理等诸多领域，每个实验项目均由教学经验较丰富的副教授及以上人员担任，每名教师只负责一个实验项目，解决了多学科知识背景与多名教师授课之间的协同性。

2）创新教学方式。首先通过实验原理、实验目的、设备结构和工作原理等方面知识的系统讲解与分析，阐述本实验项目与基础理论知识之间的关联性；然后老师做出演示实验，进一步展示实验原理和有关的操作方法；最后每个学生自己动手开展实验，结合老师的讲解和自己在实验操作过程中的体会，对有关实验现象进行总结、对实验结果进行分析、对所遇到的问题进行剖析并提出解决途径，将所学的理论知识与实验实践紧密结合起来。

3）完善知识体系。通过《材料科学实验》课程的系统学习和实践操作，补充以前所学知识的漏洞。同时也为不同专业方向的学生拓宽视野、扩充知识范畴，并且利用各专业方向各自的优点和不同学科之间的互补性提高学生综合运用知识的能力。

4）搭建公共实验平台。在《材料科学实验》平台建设方面，通过购置新设备、综合利用部分科研设备、改造或扩展现有仪器设备功能等三个方面为《材料科学实验》课程的教学搭建先进和较为齐全的实验教学平台，平台建设注重基础知识和跟踪科技前沿的双重目标。在材料科学实验这个平台上，使学生的创新能力和知识运用能力得到了充分的锻炼和培养。同时该平台也为学生的课外实践、第二课堂、国家大学生创新训练计划、广西大学生创新训练计划等提供了重要场所，深受广大学生的欢迎。

5）构建公平合理的考评体系。按照实验现场操作、数据分析与解决实际问题能力、期末考核三方面对学生的基础知识运用和实验实践操作进行综合测评。

6）建立健全的质量保证体系。实验项目的现场指导均由从事一线教学的骨干教师负责，教学管理员负责协调各实验项目的开展，分管领导进行督查，这样一整套的实验实践教学和管理系统确保了教学的顺利进行并取得了预定的效果。

3 结语

以先进教育思想为指导，系统规划课程的各实验项目，以拓宽基础、突出应用为目标导向，构建了具有鲜明特色的《材料科学实验》课程教学软硬件平台，形成了有利于培养学生实践能力和创新能力的教学模式，全面提高了实验教学水平和教学效果。

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[责任编辑：邓丽丽]