无机非金属材料专业应用型转变研究与实践改革

王 川，李 超

(辽宁大学轻型产业学院，辽宁 沈阳 110036)

1 非金属材料专业的教学目标和存在的问题

教学目标：无机非金属材料工程，主要培养具备无机非金属材料科学基础理论与工程专业知识，能够从事无机非金属材料工业的项目规划、设计、生产加工、研究开发，具有较强的科学实验能力和计算机能力，素质优良，富有创新精神的高级工程技术专业人才。它对于学生学习专业知识、专业技能的热情和自然科学素养的培育非常重要[1]。实验教学，尤其是综合实验教学是本专业教学过程的重要一环[2-5]。在了解材料科学基础的前提下，系统地了解传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的特性和应用，提供适应未来发展需要的专业人才。

1)内容繁多，学生无法整体把握。无机非金属材料学科将传统的陶瓷工艺学、玻璃工艺学、水泥工艺学等硅酸盐材料工艺学和计算机科学、信息处理等新技术相结合，具有多学科有机融合、交叉复合的专业特点。正是因为其内容繁多、琐碎，记忆性知识点较多，可推理性少，学生有时很难把握。

2)教学内容更新缓慢。随着无机非金属材料科学的发展，越来越多的新型材料被发现，越来越多的材料性能被改善，而无机非金属材料的教材很难跟进科技前沿发展内容，大多数学校采用多年不变的教材，这使得教学内容得不到及时地更新和完善，学生无法掌握最先进的理论成果，这对教师的材料前沿发展的相关洞察力提出较高的要求。此外，传统的考核方式强调结果，造成学生平时学习不积极，期末考试前突击复习，很难全面、真实地反映学生平时的学习状况[6]。

3)理论与实践比例失调。无机非金属材料专业课大多数在大三开始进行，这门课包括课堂讲解和实践实验两部分，对于辽宁大学的大部分工科专业，课程设置主要在课堂讲解，多为理论教学，实验实践不足总体课时的20%，在课时一定的情况下，学生会首先注重理论学习，很难讲理论和实际联系到一起，这就意味着在学生面临毕业的时候，没有足够的实践基础，到工作岗位无法直接上岗。

4)教学方法过于单一。在很多课堂上，学生或多或少都会出现溜号和所谓思想放空的现象，听得枯燥乏味，心不在焉。比如晶体结构和性质的相关章节，会涉及到晶体结构和晶胞、点阵坐标等，由于缺少便于理解的图形化的呈现，面对老师像天书一样的讲授，很多学生无法完全掌握相关知识点，更不能联系到生活应用上，一些学生甚至不知道为什么学习这个知识点。教育工作者也要对教学目的太单一且教学内容过于形式化这一问题进行反思。

2 金属材料专业课程设计理念

1)从学习知识向综合型应用转变。通过对毕业生的调查，很多学生提出，虽然在课上学的知识感觉都已经消化了，可是在实际工作中仍有很大差别，在实际情况的运用上远远不够，这就要求授课要由基本知识的传授向综合性应用转变，进一步适应市场需求，在课上多结合一些现场操作实例，基于一些企业的真实案例，使得学生能够更生动的了解到相关知识的运用，以便于理论与实际的结合。

2)从教学大纲模式向顺应市场需求转变。在教学中对非金属材料专业课程进行重新分配与凝练，提出顺应市场需求的要求，从而形成新的教学体系：①介绍非金属材料的基本概念、发展历程、研究方向以及体系结构等；②介绍材料的共性与特性，介绍一些常见的非金属材料的应用以及衍生出的混合结构材料应用问题；③介绍非金属材料分析方法和分析原理，对非金属材料结构以及功能应用的进一步探索，研究材料的奥秘，为进一步扩大应用范围提供理论依据。

3 关于非金属材料专业应用转变改革的建议

1)改变教学模式，注重实践。应对传统的无机非金属材料的理论教学进行大胆的改革，打破原非金属材料几大门课各自独立教学的壁垒，将无机非金属材料实验进行整合，形成了《材料制备技术试验》、《研究型实验》、《材料综合实验》、《无机非金属工学实验》《材料基础及相岩学实验》共5个教学模块试验，使得学生将非金属材料的知识应用逐层递进，鉴于实验教学体系现状，进一步梳理了专业课程关系，坚持实验教学改革的整体性与连贯性，注重学生专业工程知识与工程技能训练相结合的培养思路[7]。基本的教学目的是向学生传授非金属材料的基本知识，让学生在课堂传授后能够提出问题、根据积累的知识以及时间操作分析问题、总结实践规律理论结合实践从而解决问题。教师应该在实验课程中重视实验技能的培训，完善实验技能的培训课程，提高实验课程的效率[8]。

2)改变教学方法，尝试将VR带进课堂。作为虚拟现实技术的缩写，VR是一种可以体验虚拟世界的计算机仿真系统，它打破了传统的教学模式，课堂只有老师口述的“教”和学生用笔来记的“学”，它使学生身处其中，利用虚拟现实技术进行虚拟的实验。例如模拟飞行器的训练中，驾驶员在初学试飞时，可以避免由于驾驶员的不熟练操作而造成飞机坠毁的伤亡事故。学生在虚拟现实中，可以任意进行想象中而现实不允许操作的实验，模拟实验室操作中的真实反映效果，通过虚拟现实技术看到了危险实验的后果，这更能让学生的安全意识和实验合理性操作意识更为深刻。另外，通过虚拟演示，在一些实验上可以节省很多前期试验的开销，因为学生们可以在虚拟实验室里进行实验，然后再到真实的实验室上手操作。有真实数据显示，将虚拟实验室教学法与教师指导教学相结合，学习效果提升了101%，教学效果翻了一倍。部分无机非金属材料已经尝试请进专业VR技术操作者，进行初步的演示尝试，学生的课堂氛围变得格外活跃，并且参与度得到了明显提升。当然，目前来看，设备成本确实成为这一制度实施的瓶颈，包括对教师是否能够融入VR课程构架方面也提出了很高的要求。这个曾被称为能够“颠覆科学教育”的技术，势必给教学带来极大的创新，相信在不远的将来，VR技术会在教育教学以及相关培训领域发挥极大的重要作用。

3)改变教学手段，利用网络平台，互相学习借鉴。在互联网技术如此发达的今天，将高科技渗入到教学已经势在必行，相比于课堂上的面对面教与学，网络给人们带来了更多的信息量，覆盖面广，可以做到一对一的个别交流，更有利学生与学生的讨论、学生与老师的进一步交流。对此情况， 笔者单位充分利用校园局域网络，教师将相关课件和课后练习以及涉及的相关知识上传到校园网，每个学生都可以通过自己的ID账号登录校园网查询所需内容，可以在线学习和探讨。学生也可以将自己的见解发送到公共区域或者只给教师发送，这个及时沟通的渠道使得很多课上有限时间内没来得及消化的知识得以全面的理解，拓宽了学生的学科视野。

4)提高动手能力所占的考核比例。越来越多的教师已经摒弃了传统的以期末考试为主的考核方式，取而代之的是将平时的考核成绩和一定的实验操作能力作为总成绩的重要参考项，学生了解到采用以往的点灯熬夜背题时代已经结束了，更多地融入到每一节课的实际体验和效果反馈中。专业教师要充分调动学生课堂参与的积极性，课后思索的主动性，将课后的学习探究小组调研成果作为最终成绩的参考因素，考虑到学生的性格能力各异，将动手能力强、思维活跃、理论素养高的学生交叉分布于各个小组，以保证小组成员互相取长补短，通过这样的分配，不仅增强了学生间团队合作的能力，而且有助于培养学生的集体荣誉感，学生们事不关己高高挂起的心态逐渐消失，有的是对知识的探索，与同伴的交流进步，和团队共同进步的决心。目前，《材料研究与计算机应用》课程采取的就是这种方式，初见成效，得到了师生的一致好评。

5)成立校企合作实验室。根据非金属材料专业的应用需求，寻求一些相关企业单位对学生进行联合培养，建立校企合作实验室。对此，将校企合作实验室建立在企业范围内，学生上课会伴随着企业专家的陪同，在课堂上可以直观地面对企业实际生产，运用所学理论进行专业剖析，如果可以，会以小组的形式加入到企业生产中，并且完成独立的课题，这对为企业以后输送人才起到重要作用。课后学生会根据所学内容进行延伸，通过参加相关竞赛或完成校级、省级创新项目，提升学生对所学知识的深度扩展，为以后毕业论文或者学术论文的发表积累素材。

6)用创新引领发展。必须把创新作为引领发展的第一动力。随着高等教育的发展和校情的变化，要紧跟发展步伐，及时调整思路，积极开展学分制教育，深化创新创业教育改革，对推进教育综合改革至关重要，把创新意识真正的化为学生的一种素养。推动基础研究向纵深发展，跨界融合，才有可能产生颠覆性技术和原始创新成果，开辟新的发展方向。优化基础研究资源配置，实施一批重大科技专项，扎实开展重大原创性研究。

4 结束语

无机非金属材料专业的教学过程中，应充分发挥学生的主观能动性和创新性思维，课堂教学不再以教师传授为主，是普通型高校向应用型高校转变的关键所在，应充分、合理地运用先进成熟的多媒体技术，最终起到提高教学质量，为社会输出充满正能量的综合人才。