材料科学与工程专业实验教学状况调查与分析

金天翔 张梦萌 何研

摘 要：目的：了解某高校材料科学与工程专业实验课程体系的教学现状，为课程改革提供理论依据。方法：2018年9月对材料科学与工程专业2015级本科生进行问卷调查。结果：学生对目前实验课程体系较为满意，知识关联性、教师教学水平、实验仪器、实验环境以及学习兴趣是影响实验教学满意度的重要因素。结论：提高实验教学基础仪器设备的投入，建立虚拟仿真实验室，采用微课等新型教学方式，以达到提高实验教学质量的目的。

关键词：问卷调查;实验教学;教学质量

中图分类号：TB30-4;G642.423

文献标识码：A

一、引言

实验教学是高校教学工作的重要组成部分，其对培养学生工程思维、团队协作能力以及分析解决专业问题的能力起到非常关键的作用[1]。材料科学与工程专业是一门典型的工程学科，提升其实验教学质量更是十分必要。随着时代的发展，大学生心智及思想逐渐变化。探究新时期大学生对本科专业实验教学的看法与评价，对提高实验教学质量、培養与时俱进的青年人才是必要的。本研究对学过材料科学与工程专业所有实验课程的大四本科学生进行了课程问卷调查，以了解学生对目前实验教学体系的评价，分析目前课程存在的问题，从而为课程改革提供理论依据。

二、调查方法

我们于2018年9月，采用问卷调查的方式对东华理工大学化学生物与材料科学学院（以下简称“我院”）材料科学与工程专业83名2015级大四本科生进行调查。实验课程全部结束后，发放调查问卷，独立填写，当场回收。共发放问卷83份，回收问卷81份，其中无效问卷2份，回收率97.6%，有效率97.6%。其中问卷答案按照强度由弱到强分别赋值为1、2、3、4。问卷调查结果通过SPSS软件进行处理，调查结果可信度系数为0.709 ，表明该问卷可信度较高，KMO值为0.741，Sig值<0.01，表明问卷具有较高的效度，因此可以作为调查分析的依据使用。

三、结果与讨论

1.学生对实验课程的评价

由问卷调查结果可知，79名学生中，评价“比较好”和“很好”的共有56人，占比例70.9%，评价“一般”22人，“较差”1人。这一调查结果表明目前的实验课程体系受到大多数学生的欢迎，但仍有接近30%的学生认为目前的实验教学体系的教学质量不令人满意。

因此，我们有针对性地通过问卷考察了影响实验教学质量的一些因素，以便据此做进一步分析。

2.实验课程教学质量影响因素分析

首先，我们考察了实验难度与知识关联性对教学质量的影响。在实验难度方面，大多数（78.5%）的学生认为目前的实验体系难度适中。此外，通过检验教学评价与实验难度调查结果的相关性可知，其显著性（双侧）值为0.875，表明学生对实验教学的满意度与实验难度间的关系并不明显。在实验知识与课程理论知识的关联性方面，共有88.6%的学生认为实验知识与课程理论知识有一定的相关性或紧密相关，这表明目前的实验课程体系的教学内容与课堂教学内容有着较为紧密的对应结构，这种对应结构有利于学生利用所学到的理论知识来分析解决专业问题。

此外，通过检验教学评价与知识相关性的调查结果的相关性可知，两者Pearson相关系数为0.514，在0.01水平上线性相关，这一调查结果表明学生更倾向对自己较为熟悉的实验体系教学给予更高的评价。

除了实验难度及知识关联性方面以外，根据调查结果可知，近90%的学生认为教师教学水平对教学质量有较为明显的影响;91%的学生认为实验设备器材对教学质量有较为明显的影响;近80%和95%的学生分别认为实验环境以及学生的兴趣动机会对教学质量有较为明显的影响。

3.实验教学体系存在的不足及解决方法

对于我院目前的实验教学体系而言，主要是在实验设备仪器及学习兴趣这两方面存在一定不足：

（1）实验用大、中型设备数量不足。这是目前高校实验中普遍存在的一个问题，比如在“偏光显微镜研究高分子球晶的生长”这一实验中，需要用到偏光显微镜作为实验仪器，一次实验课程约有7～8组学生同时进行实验，而实验教学用偏光显微镜数目远小于实验组数，因此只能通过几组共用一台仪器来达到实验教学的目的，因此会明显影响到教学质量以及学生对课程的满意度。

（2）学生对实验内容的兴趣缺乏。在目前的实验教学中，实验教师大多是将教学大纲中的实验目的、实验原理、实验步骤以及注意事项等进行枯燥的讲述，随后让学生模仿自己的操作步骤进行实验。这种实验教学的内容较为陈旧，实验教学方法过于呆板。因此，许多学生仅会把教学实验课程当作教师分配给他们的一项任务，这十分不利于学生学习兴趣以及学习主动性的培养。因此，在进行实验课程教学过程中，一些学生经常会出现对实验的预习工作表现出消极怠惰、不能主动独立完成实验报告等情况。通常这些情况都是对实验的兴趣动机不足导致的“被动学习”的表现。

针对上述大、中型教学设备不足的情况，我们需要加大在实验仪器设备方面的资金投入，多购买一些中型实验教学设备，争取做到每组学生独立操作一台实验仪器。而对于一些大型实验仪器，如双螺杆挤出机，其售价比较昂贵，并且占地较大，难有实验场地可以容纳多台双螺杆挤出机。因此，通过购买多台大型仪器来提高教学质量并不现实。对于这一情况，我们可以通过建立虚拟仿真实验室来解决这一问题 [2]。虚拟仿真实验教学将实景模拟、多媒体教学、人机交互等技术进行综合，通过计算机模拟构建逼真的仪器操作环境，使学生身临其境，在自由、自主的虚拟实验环境中进行实验操作，进而达到在真实教学实验中难以实现的教学效果，尤其对于那些涉及高危或极端环境、不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或综合性实验项目，虚拟仿真实验教学具有明显的优势[3]。

对于提升学生实验兴趣动机方面，我们认为，可以采用多元化的教学手段，通过微课[4][5]这一新型教学形式来提升学生的学习兴趣。微课是以微型教学视频为主要载体，教师针对某个学科知识点（如重点、难点、疑点、考点等）或教学环节（如学习活动、主题、实验、任务等）而设计开发的一种时间较短、情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程[6]。微课的特点主要体现在主题突出、短小精悍、交互性好、适合传播，符合信息化环境的时代要求等[7][8]。在材料科学与工程专业实验体系中，教师通过微课的方式，可以将实验涉及的背景知识、科学原理以及实验目的意义等内容进行有机的整合，制作成视频作为知识的核心载体，并在其中穿插趣味实验内容，将枯燥的实验知识趣味化，从而达到有效提高学生学习兴趣、激发学生学习主动性的目的。

四、小结

通过对材料科学与工程专业大四学生实验课程情况的调查，了解了学生对当前实验教学体系的满意度，以及对影响实验课程教学质量因素的一些看法。根据调查结果显示，知识关联性、教师教学水平、实验仪器、实验环境以及学习兴趣是影响实验教学满意度的重要因素。

而我院的实验教学体系在上述方面主要存在两点不足：①实验仪器不足;②学生学习兴趣不高。针对实验仪器不足的问题，我们认为可以通过加大在实验仪器设备方面的资金投入，并同时通过建立虚拟仿真实验室等手段来改善实验教学硬件设施。而对于学生学习兴趣的提升，我们认为可以采用一些新型的教学形式，如微课等，提高学生的学习主动性，进而激发学生自主学习的兴趣。

参考文献：

[1]杨明波，杨 惠，唐丽文，等.材料科学与工程专业实验课程体系的改革[J].实验技术与管理，2007， 24（1）：8-10，36.

[2]陈碧波，袁定重，黄 斌. 材料测试虚拟实验平台建立探索[J].东华理工大学学报（社会科学版）， 2017，36（3）：276-278.

[3]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，32（12）：5-8.

[4]项正娟.从“定向者”到“导航者”——慕课时代教师角色新定位[J].现代教育论丛，2015（6）：42-47.

[5]张 明，郭小燕.“互联网+”时代新型教育教学模式的研究与启示——微课、慕课、翻转课堂[J]. 电脑知识与技术，2015（12）：167-171.

[6]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011（10）：61-65.

[7]胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术，2014，24（2）：5-13.

[8]付志荣.中职计算机课程如何利用微课进行自主学习[J].教师，2018（22）：99-100.