材料类专业实验教学探索与实践

高荣礼

摘要：实验教学不仅对学生的科研能力和创新能力进行培养，还可激发他们的创新思维能力，对材料类专业学生的培养有着非常重要的作用。本文就当前高校实验教学中出现的问题，明确指出实行开放式实验教学的必要性，对材料类专业开放式实验教学进行探索。

关键词：材料类专业；实验教学；开放式；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）03-0116-02

实验教学是整个高等学校教学过程的重要组成部分，在培养高素质人才中起着举足轻重的作用[1]。实验教学模式直接影响到学生的创新能力与工程实践能力的培养，在一定程度上也直接反映出一所高校的教学质量。为了提高学生分析解决问题的能力，促进学生的创新能力，对实验教学的培养模式、理念和管理机制进行改革与创新，具有重要意义。本文从材料类专业的特点出发，以提高学生能力为目标，通过分析目前实验教学模式中存在的问题，对实验教学进行初步探索。

一、实验教学中存在的问题

目前，实验教学中存在的主要问题有以下几个方面。

1.实验室的开放程度不够。由于受到教学进度的制约和实验仪器数量的影响，目前，实验室不论是在空间上还是在时间上，都不够开放，很难让学生在实验课上掌握相关技能，更别说提高他们的创新能力了。此外，对科研感兴趣的学生，也没有机会到实验室进行相关实验，打消他们学习的积极性。

2.实验教学观念的开放程度不够。传统实验教学未能得到足够重视，学时比较少，以材料类专业为例，功能材料专业的《材料物理性能实验》实验课，仅有24学时。在这么短的时间内，要想教会学生使用仪器，学会材料的基本制备方法，显然是不可能的。而且，考核也不够规范，导致实验教师和学生的主动性和积极性，普遍都不高[2]。

3.实验室的管理不够。实验过程中，学生相对分散，这会给实验室的安全和有效管理带来新问题。一方面，由于学生人数多，实验技能差异大，几十个学生同时在一个实验室做实验，使教师的指导力度小，容易造成仪器设备损坏，使实验室的管理工作量大[3]。另一方面，由于人数过多，教师不好管理，担心学生把实验仪器弄坏，只把最简单的实验、最便宜的仪器拿出来，给学生使用。

4.教师的指导力度不够。在传统实验教学中，学生不愿意去思考问题，对教师的指导形成一定的依赖性。这是因为每种综合实验都有一本实验指导书，学生在实验操作过程中，基本上完全按实验指导书的实验操作步骤进行，根本不去想为什么要这样做，实验过程中出现问题也不会分析原因。作为实验主体的学生，不能充分地发挥主观能动性，依然处于机械式照搬实验书籍和被动学习的状态，在一定程度上对学生的开放、创新思维起到抑制作用，不利于他们独立思考、自主学习、创新能力和动手能力的培养。

5.实验教学中经费投入不够。由于高校的扩招，导致许多高校资金短缺，实验仪器的增长速度远远赶不上学生人数的增长。随着学生的增加，势必需要购买更多的仪器，需要更大的实验空间，这就要求学校投入更多的经费。

二、实验教学模式探索

针对目前实验教学中存在的问题，进行如下改革。

1.进行开放性实验教学。欲实现实验教学模式上的开放，首先要实现时间上的开放。对设计实验而言，需要较多时间进行资料的收集、方案的设计及实施，不可能让学生在同一时间集中进行。因此，在教学的过程中，应该根据教学情况，提前把需要做的实验安排下去。不过，这种情况只针对理论课和实验课都是同一个教师时才容易实施。我们的做法是：让设计实验或者研究性实验成为主线，贯穿于整个分析实验课程中，在第一次课时公布一些题目，让学生参考并自由选择，告诉他们所用的实验方法、大致的实验过程和要求，让学生根据所选题目查阅相关资料，做出具体的实验步骤和计划。这就要求学生平时注意知识积累，学会对问题和条件进行分析研究，在生活中寻找研究对象。

其次，空间上的开放。在实验过程中，常常会遇到一些意外情况，解决这些问题就需要到实验室中进行实验，时间却超过正常实验学时，只能让学生在课余时间进行。因此，实验室应对学生开放，而且是24小时开放。开放实验室，可以让对科研、实验有兴趣的学生随时可以参与进来。这种教学模式，可以最大限度地利用师资力量与资源，根据高校实际特点和各个层次学生的需要，采取灵活的、多种形式的实验室开放，因材施教。最后，选题上的开放。所谓选题上的开放，是指在选题上不限制于书本和教学计划上的条条框框，让学生自由选择，题目可以是教师给定，也可以是学生自己找到的。在这种教学模式中，可以将实验类型分为综合性、设计性和研究性的实验项目。作为实验主导者的学生，在实验项目的整个过程中，需要自己独立完成。这不仅可以充分发挥学生的创新性和积极性，还对学生实验技能及分析解决问题的能力给予很大程度的提高。

2.转变实验教学观念，不再把实验教学看成理论教学的补充，而是培养学生能力的重要组成部分。因此，在实验教学中，一方面要重视实验功能，完善实验考核机制；另一方面，对开设的实验灵活转变。例如，在材料类实验中，实验室开出的“铁电材料的制备”实验项目可以是验证性的，也可以是综合性、设计性甚至是研究性的，实验方案、材料、方法和实验手段也是多种多样的。因此，在此实验过程中，可以使学生采用多方位思维方式，进行分组，一部分学生做验证性实验，一部分学生做设计性实验，另外的学生做综合性实验。在制备方法上，一部分学生采用溶胶—凝胶法，一部分学生采用水热法，剩下的学生采用固相反应法等，鼓励学生主动地采用新材料、新观点、新方法和新技术[5]。

3.实行教研结合。充分利用教师所承担的科研项目，将项目进行分解，以子课题的形式让学生参与课题研究。学生在学好本专业知识的同时，还可以不断拓展学习领域，学习邻近学科知识。在做好教学计划中的验证性实验的同时，对本学科领域的前人经验进行总结和归纳，充分利用教师课题进行科学研究，在教师的指导下，对子课题进行实验设计，可以让学生认识本专业在社会生活中的作用，了解专业领域中国际最新的科研动态和专业发展前景，对研究方向范围内的知识有更为透彻、深刻的了解。指导教师给予参与课题研究的学生一定的经费补助，以提高学生的科研兴趣和实验的积极性[6]。另外，充分利用各级组织举办多项科技竞赛，培养学生的自主学习能力。

4.加大教师的指导力度。有些实验室没有专门的实验教师，教师一边上理论课，一边到实验室指导学生实验。由于教师的工作量大，所以在实验上对学生的指导就会偏少。因此，可以聘请专门实验员，除了对实验所需仪器进行摆放、维护外，还要协助教师指导学生进行实验，主要集中在仪器使用方面。

5.重点是经费投入。由于学生数量增加，为了保证实验教学的质量，一方面，必须增加仪器和实验室的数量，这就必然会增加实验室的经费投入。另一方面，随着学生人数的增加，为了保证每一个学生都能进行实验，必须增加学生实验批次，势必导致实验教师工作量增加，因此，应适当提高实验教师报酬，以充分调动积极性和主动性，为实验室的可持续发展创造条件[4]。

6.考核制度的转变。现阶段对实验课程的考核主要分为两个方面，一方面是平时成绩，主要看学生平时实验的出勤率及在实验过程中的表现；另一方面是对实验结果的考核，以教师印象和学生实验报告的结果作为重要依据。然而，这两种考核模式存在一定的负面效应：对平时考核而言，只要学生出勤率高，不管平时的实验做没做都能得到高分。这是因为仪器比较少，学生只能分组进行，每组由三五个学生组成，只要有一个学生做实验，那么小组就能完成教师规定的实验任务，因此总有一些学生不愿意做实验；对期末考核而言，这种实验结果考核模式存在一些不良效应。比如，实验成绩的评定结果很难如实地反映出学生的操作实验水平，实验报告是课后完成的，存在严重的抄袭现象，导致实验教学不能很好地培养学生理论联系实际、实事求是的优良学风。因此，在高校实验教学中，对教学质量的评价考核亟须创新改革。

三、结语

总之，学生创新能力的培养是一项长期的、系统的工程，开放式实验教学是实施素质教育、培养学生实践能力和创新精神的重要途径。在今后的工作中，应进一步更新教育观念，转变教学模式，通过对实验教学不断进行改革和探索，更好地做好开放实验教学模式，积极培养学生分析问题、思考问题和解决实际问题的能力，将本科教学质量提升到一个新的台阶。

参考文献：

[1]王少刚，开放性实验教学模式探索与实践[J].高校实验工作研究，2010，3：71-74.

[2]刘明远，张立山，孟德光.高校实验室开放管理体制研究[J].实验室科学，2008，（4）：114-116.

[3]陈华絮，杨素娇.开放实验室模式与管理探讨[J].技术与创新管理，2007，28（3）：55-57.

[4]王勇，关斌斌.开放实验室管理模式初探[J].中国科教创新导刊，2009，（11）：219-220.

[5]阮尚全.开放式实验教学探索[J].实验科学与技术，2005.

[6]孙建新.开放实验教学全面培养学生综合能力[J].科技风，2011.