实验教学是高校教学工作的重要组成部分, 与学科结构、课程体系和教学改革等都有着非常密切的关系, 作为理论联系实际的重要环节, 对于大学生工程意识和创新思维的培养, 以及动手能力和分析问题解决问题能力的培养都具有非常重要的作用。由于材料学科属于实践性比较强的学科, 因此发挥实验教学的作用对于材料科学与工程专业学生的培养更显紧迫, 但由于传统实验教学体系中的实验项目严重依附理论教学课程, 使得各个实验项目相互独立, 从属性很强, 比较分散, 规模也不大,并且有的实验项目在内容设置上重复现象严重, 因而非常不利于相近课程或专业知识的交叉和实验教学内容的有机融合, 极大地影响了材料科学与工程专业创新人才的培养和限制了实验教学作用的发挥, 已难以适应现代高等教育发展的客观要求。
1 我校材料科学与工程专业实验教学体系的现状
我校材料科学与工程专业成立于2001 年, 下设金属材料工程、材料表面工程、材料连接技术及自动化和建筑与装饰材料4个专业, 主要培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料及腐蚀与表面工程等材料科学与工程领域较宽的基础知识、能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计等方面工作的应用型高级专门人才。基于这一培养目标, 我校材料科学与工程专业制定了相应的人才培养计划, 在实验教学环节, 主要根据各个专业培养方向设置的不同课程开设了相应的实验项目, 随着理论课程的进度在规定的时间内完成。但根据近几年的实验教学运行情况, 这种传统的实验教学体系非常不利于材料科学与工程专业学生的创新能力培养, 我们认为原有实验教学体系的设置存在以下几个方面的问题。
1.1 实验项目严重依附理论教学课程
由于实验项目严重依附于理论课程, 造成各个实验相互独立, 从属性很强, 比较分散, 规模也不大, 并且有的实验项目在内容设置上有重复现象。很明显, 这种实验项目的设置非常不利于相近课程或专业知识的交叉和实践教学内容的有机融合。
1.2 实验内容陈旧呆板, 实验方法落后
由于历史的原因, 我校材料科学与工程专业过去在教学计划和教学大纲制定过程中, 总是把实验学时依附于理论课总学时, 把实验教学附属于理论教学, 而实验则是学生在课表排定的时间到实验室, 在教师的指导下, 按照规定的动作 完成规定的任务, 得到早已估计到的实验结果。也正是由于以往实验课程隶属于对应的理论课程, 实验项目也就必然以验证性实验为主, 设计性、应用性、研究性实验非常少, 而在实验教学内容上, 也就具有理论验证性和内容单一性的特征, 往往滞后于新知识和技术的产生, 难以适应知识快速更新的新形势。同时, 一些教材把实验原理、步骤, 甚至某些实验现象都写进实验教材, 实验教材的这种滞后性必然会导致实验教学内容出现滞后现象。在实验方法上, 实验教师多是将实验原理、目的、操作方法及注意事项等进行详细的讲解或示范, 学生依葫芦画瓢 地按步骤操作。这种实验教学内容的陈旧呆板和实验教学方法的落后, 导致许多学生仅把教学实验当作一件任务来完成, 非常不利于学生创新思维和分析问题、解决问题能力的培养。
1.3 实验课程的评价考核体系不健全
目前, 我校材料科学与工程专业的实验考核方式主要是依据实验报告, 以实验结果的准确与否评价实验成绩而忽视了对实验方法、实验过程以及对分析解决问题能力的考核。由于实验教学旨在通过实验来加深学生对理论知识的理解和掌握, 引导学生全面掌握和深入融会知识、锤炼科学思维、培养综合应用知识的能力和孕育创新意识, 因此重点强调的是学生实践动手能力、分析解决问题的能力和创新思维能力的培养, 但目前我校材料科学与工程专业在进行实验课程的考核评价时, 对这些方面的考核还注重得比较少。考核可以约束和刺激学生的学习积极性, 也是对学生学习付出劳动的一种回报, 但现行的考核方式, 主要依据实验报告来考核评价实验课程, 对学生的约束力较弱, 无形中降低了学生对实验类课程的重视程度, 加之现在部分学生的学习主动性不强, 因此极易造成部分学生对实验课程不重视和互相抄袭实验报告等问题。
2 我校材料科学与工程专业实验教学体系的改革
基于我校材料科学与工程专业原有实验教学体系存在的问题, 参考国内其他院校材料科学与工程专业实验教学改革的成果, 以学校2005年人才培养计划修订为契机, 对原有实验课程体系进行了改革。改革的主要中心思想是基于我校材料科学与工程专业的培养目标, 同时结合该专业拥有的仪器设备情况, 将实验项目从理论课程中独立出来, 建立与理论教学体系相对独立的实验课程体系。
改革后的实验课程体系主要由基础实验模块和综合实验模块2部分组成, 其中基础实验模块对应的课程为材料实验技术基础, 共计48学时, 主要强调学生基本知识的掌握和基本实验技能的培养, 为后续综合性实验和毕业设计的开展奠定基础。在基础实验模块课程材料实验技术基础 的实验项目设置时, 考虑到不同专业方向的培养需要, 将实验项目分为必做实验和选做实验, 其中必做实验是材料科学与工程专业所有专业培养学生都必须完成的,而选做实验则依据不同专业培养方向的需要, 分别开设大量的实验项目供学生选择。综合实验模块则根据不同专业培养方向, 从系统性和综合性出发,分别开设了针对金属材料工程、材料表面工程、材料连接技术及自动化和建筑与装饰材料4个不同专业方向的综合实验课程, 即: 专业综合性实验A 、专业综合性实验B、专业综合性实验C和专业综合性实验D 4门实验课程。开设综合实验课程的主要目的是强调学生对专业知识的综合理解和运用, 培养学生分析问题、解决问题和创新思维的能力。
基于前面的实验课程体系改革, 将材料实验技术基础 课程安排在第6学期进行, 由于此时学生的专业基础课程已基本上完成, 学生在实验内容的掌握上已具备了相当的基础, 因而实验开展起来就比较顺利。为了保证实验过程的连续性, 将不同专业方向的综合性实验安排在第7学期的最后几周进行, 由于此时学生专业课程已经学完, 因而就可以利用大学所学的专业知识对所选择的综合实验项目进行系统的分析和实施。当学生完成整个实验教学环节之后, 已进入毕业设计阶段, 由于有了前面的基础实验和综合实验的锻炼, 因此学生毕业设计的开展也是非常顺利的。
为了保证改革后的实验课程体系的顺利执行,我校材料科学与工程专业还针对综合实验课程的实施步骤、实验课程体系考核、实验教学方法和手段改革、实验室开放等制定了具体的实施方案。对于实验课程体系及实验项目的考核, 除采用传统实验报告形式外, 还可辅以其它灵活多变的考核形式, 如抽签选题、现场口试、方案答辩和实验报告答辩等, 以达到综合、动态、真实地评定学生的实验成绩;对于实验教学方法和手段, 将充分利用多媒体计算机技术、虚拟仪器、实验教学CAI课件等辅助手段, 促进虚拟、仿真实验和实际实验的有机结合和降低实验教学的消耗, 最大限度地提高实验教学的效果和质量;在实验室开放上,变原来实验室的分散管理为集中管理, 将相近实验室的仪器设备、人员及功能等按照材料制备、组织分析和性能检测功能模块进行结构整合, 同时变目前实验室的封闭式管理为开放式管理, 全天侯开放实验室, 尽可能提高仪器设备的利用率, 为学生实验教学提供时间、空间、仪器设备和人员保障。
3 结束语
实验课程体系改革作为实验教学改革最为重要的组成部分, 最终目的是培养学生的创造性思维能力和解决实际问题的能力, 验证与提升理论, 对学生进行实验基本技能的训练, 使学生掌握科学研究的基本方法。由于实验课程体系改革及实施涉及的范围较广、内容较多, 所以在具体实施过程中需要方方面面的支持和合作, 而这其中领导的重视是前提, 体制改革是关键, 实验技术人员的积极性和凝聚力是条件, 实验教学管理人员的责任心和事业心是基础, 切实可行的管理制度是保障, 理论教学人员的配合是补充。目前, 我校材料科学与工程专业的实验课程体系虽然已进行了初步的改革, 但总的来讲也还只是一个尝试, 要想真正实现我校材料科学与工程专业实验教学改革的总体目标, 还需要在今后的实践中不断修正和完善。
