优化实验教学体系和资源 培养学生认知和实践能力

华小虎, 杜双明

(西安科技大学 材料科学与工程学院，西安 710054)

优化实验教学体系和资源 培养学生认知和实践能力

华小虎, 杜双明

(西安科技大学 材料科学与工程学院，西安 710054)

根据目前材料类专业实验教学中存在的问题，对材料科学与工程专业实验教学体系和资源配置进行了整体优化，确立了材料科学与工程专业实验教学目标，构建了材料科学与工程专业实验内容新体系，建立了多层次实验教学模块，实行了多形式实验课程考核体系。教学实践表明，学生的工程认知，实践能力和科技创新能力明显增强。

材料科学与工程专业； 实验教学体系； 整体优化； 实践能力

0 引 言

20世纪末，材料类专业高等教育发展非常迅速，教学改革也取很大进展[1]。从整体上看，教学改革研究中理论课程体系改革力度较大，实践教学课程体系改革和研究较少，远不能满足应用人才和创新人才培养的需要[2]。因此，尽快形成与理论课程体系相配套的实践课程体系已是势在必行。基于应用型人才和创新人才培养的定位，2006年我院确立了面向一级学科专业立足二级学科专业的办学思路，初步形成了“材料专业人才培养计划”。2009年学院组织了专业实验教学体系整体优化[3]，为进一步深化教学改革，强化学生的工程素质和创新意识[4]，确立与新的人才培养方案相适应的实验教学目标[5]，建与新理论教学体系相适应的实验内容体系[6]，改革实验教学的内容和方法[7]，构建满足实验教学要求的实验平台，创新实验教学的模式[8]，探索材料科学与工程专业实验室的管理运作模式。

1 指导思想和基本思路

首先，根据材料科学与工程专业培养目标和应用型人才培养的需要[9]，针对原有人才培养模式中对学生实践训练不足的问题[10-11]，确立材料科学与工程专业实验课程教学目标；其次，根据培养能力所需要的知识，设计实验课程内容；再根据培养能力所需要的方式和所需要的硬件软件，设计实验教学方法和实验教学条件；最后，根据培养能力所需要的规章制度，设计实验教学管理和教学资源。即：该项目以培养学生的认知和实践能力为出发点和落脚点，对实验教学的资源、内容、手段、条件和管理办法等方面进行了深入的研究、改革和实践，全方位构建了材料科学与工程专业实验教学新体系。

2 研究的基本内容

2.1 设计培养学生能力的实验教学目标

通过优化实验教学体系和资源[12]，在材料科学与工程专业实验教学新体系指导思想下将材料科学与工程专业的实验教学目标具体化为以下几种技能：①掌握相关设备仪器的操作技能，能选用设备仪器对材料组织结构和性能进行测试与分析；②熟悉相关设备仪器的结构和原理，能对材料热工设备进行改造和基本故障排除；③熟悉材料制备和加工工艺，能对材料进行工艺设计和工艺质量分析；④利用现代技术手段开发新材料、新工艺和新设备的初步能力。

2.2 构建培养学生能力的实验内容新体系

通过优化实验教学体系和资源，逐步构建了以下培养学生能力的实验内容新体系[13]：①以材料的组成—结构—制备与加工工艺—性能为主线，构建面向材料科学与工程一级学科的专业基础实验内容体系。②以材料制备工艺、材料加工工程和材料性能测试与分析等三门实践性很强的专业课程的实验将科研成果转化为实验教学内容，更新和完善实验教学内容。③将科学研究与工程技术开发课题分解转化为学生的创新实验项目，丰富材料专业高层次实验内容。

2.3 开展分类组织教学，形成多层次不同特征的实验教学模块

实验教学模块包括：基于设备仪器的操作与维护的基本技能型实验，理论原理验证的基础型实验，材料组织结构、性能、合成加工、使用性能关系的综合性实验，成分设计、工艺设计、工艺实施、性能检测分析为一体实训设计型实验以及基于开发新材料、新工艺的科技创新性实验。通过优化，实验教学内容得到扩充，形式丰富多样，可以满足不同实验教学目标的需要。现设置基本技能与基础型实验20个、综合性实验10个、实训设计型实验10个，完成科技创新型实验50个。

实验模块遵循由易向难，穿插进行、逐级深化的原则组织教学，基本技能型实验模块安排在第三、四学期，基础型和综合性型实验模块安排在第四、五学期，实训设计型和科技创新型实验模块安排在第六、七学期。

2.4 通过优化实验室资源配置，形成了开放式实验教学新模式

按照“整合+改造+购置”的建设思路，相继建成了材料科学与工程基础实验室具有特色的专业实验平台，满足了不同内容体系和不同层次实验的需要。同时实现了科研资源与教学资源共享，探索科学研究、技术开发和实验教学三位一体的开放式实验教学新模式。针对不同层次实验模块的特点，建立了实验教学环节占20%，实验操作30%，实验报告占50%的分类量化的考核方式。

3 实践效果及应用价值

通过不同层次实验模块的训练，学生的操作仪器设备尤其是贵重仪器设备的能力明显增强，设备仪器完好率达到95%以上，学生的专业知识面得到拓宽；学生对于材料结构和性能的测试与分析能力、材料工艺设计和工艺质量分析的能力明显增强，并具有开发新材料、新工艺、新设备的初步能力；学生综合素质得到提高，学生就业竞争力明显增强。

本探索研究以实验教学思想的转变为动力，以大幅度提高本专业学生的综合素质及能力为根本目标，对原来专业实验课程进行整合优化的同时，在实验平台的规划和建设、实验教学的组织与实施、实验室管理运作模式等多方面，进行了全方位改革，探索了一条符合新时期普通高校材料科学与工程专业实验教学改革之路。

本研究获2013年陕西省教学成果一等奖。

4 结 语

材料类专业是将理论知识应用于实践，不断研究开发新材料的过程。材料科学与工程专业涵盖整个材料类专业，按照宽口径，重基础的培养人才特点，我院材料科学与工程专业根据目前材料类专业实验教学中存在的问题，对材料科学与工程专业实验教学体系和资源配置进行了整体优化，确立了材料科学与工程专业实验教学目标，构建了材料科学与工程专业实验内容新体系，建立了多层次实验教学模块，实行了多形式实验课程考核体系。教学实践表明，学生的工程认知，实践能力和科技创新能力明显增强。学生的积极性、创造性和主观能动性，在各方面都得到了进一步提升。

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Optimization of Experimental Teaching System and Resource Students Cognitive and Practical Ability

HUAXiao-hu,DUShuang-ming

(School of Materials Science and Engineering, Xi’an University of Science and Technology， Xi’an 710054，China)

Based on existed problems in experimental teaching of materials, experimental teaching system and resource allocation of materials science and engineering are optimized. experimental teaching goal is established, a new experimental system for the materials science and engineering is constructed. The system is with a multi-level experimental teaching module, and a multi-form experimental course evaluation system is also presented. The practice shows that students’ engineering knowledge, practical skills and technology innovation capability significantly are all enhanced.

major of materials science and engineering; experimental teaching system; global optimization; practical ability

2016-01-28

华小虎(1978-)，男，陕西洋县人，硕士，工程师，主要从事材料专业实验室管理与新材料开发研究工作。

Tel.:18292188967;E-mail：hxh85587373@126.com

G 642.0;G 482.0

A

1006-7167(2017)01-0215-02