材料专业实验教学改革的

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[摘 要] 针对实验教学中存在的问题,东北大学秦皇岛分校在材料专业实验教学体系、教学管理和实验室开放等方面进行了改革, 具体探讨了材料专业实验课单独设置、开设综合设计性和研究性实验、开放实验室、3+1教学模式等方面的实践教学成果.

[关 键 词 ] 材料专业；实验教学改革；教学模式

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）03-0098-03

0 引言

在材料专业本科教学工作中,实验教学是重要的教学环节,在培养学生实践能力、创新精神和科学素养等方面起着理论教学不可替代的特殊作用.在就业竞争激烈的今天,扎实的实验知识和技能能够为学生带来就业优势,而且学生毕业以后也必然会碰到很多新问题,因而培养学生的独立操作能力和创新能力是很重要的.

目前多数院校的材料专业实验教学改革还只是局限在实验教学本身,而没有把实验教学放在整体的人才培养目标、整个教学内容与课程体系的层面上来考虑.东北大学秦皇岛分校为了将材料专业实验教学改革推向更深层次,使现有的实验室资源达到更好的教学效果,更好地培养学生的实践能力和创新能力,经过一系列实验教学改革的实践探索,包括材料专业实验课单独设置、开设综合设计性和研究性实验、开放实验室、3+1教学模式等,教学改革已取得显著成效.

1.实验教学中存在的问题

材料专业实验教学中存在着一些突出而且亟待解决的问题,主要表现在以下几个方面.

1）多数学校的实验课在教学中处于附属于理论课的地位,没有独立和科学的考核体系.实验成绩只是反映了实验报告的处理结果,学生抄袭实验报告的现象严重.这种单一的考核方式忽视了学生课前的预习情况和实验操作表现,造成学生对实验课不够重视[1],应该提高材料专业独立实验课的比例,追求多元化的考核方式,计入预习成绩、操作成绩和实验报告成绩,提高学生对实验课的重视程度,扭转“重理论、轻实验”的错误观念.

2）综合设计性及研究性实验设置比例偏低,多为演示性、验证性实验[2].这只能巩固学生的理论知识,但不利于学生综合分析、解决问题能力和创新能力的提高.在材料专业实验课程体系中,验证性实验偏多会导致学生创新能力差,各模块知识条块分割；前沿领域的研究性实验少,会造成学生的知识比较陈旧,不利于知识的更新和丰富.所以建立合理的材料专业实验课程体系非常重要.

3）部分高校实验教学无具体管理部门.一些高校把主要精力放在实验设备管理上,不重视实验教学的监督、管理和评价,造成实验教学和实验室管理不规范.也很少有人去研究实验教学的问题,实验内容和管理等方面的实验教学改革成了一句空话.实验教学质量得不到保证,高素质人才培养的目标就不能真正实现.

4）实验室开放制度没有建立起来.多数高校材料专业的先进大型仪器设备数量不少,但主要用于教师的科研活动,几乎不对本科生全面开放,也不允许本科生操作,导致大型仪器对本科生的开放程度远远不够,阻碍了学生参与实践学习,使本科生对于大型仪器的操作和数据分析了解甚少,这与高校人才培养的目标是不相符的.

5）高校实验技术队伍的建设亟待加强.近些年来高校实验技术队伍的结构有了较大改善,但是实验队伍的建设明显滞后于教师队伍的建设.实验技术队伍结构有待调整,实验技术人员的业务水平也需要提高.

2.材料专业实验教学改革的探索

东北大学秦皇岛分校资源与材料学院实验室的规模从2007年的900平米扩展到现有的5000平米,实验仪器设备资产从2007年的135万增加到2000万,材料专业的实验教学环境和条件有了很大的改善.努力提高材料专业本科生的人才培养质量,更大程度地利用好实验室资源,在不断地改进和探索中,实验教学及管理改革取得了可喜的成果,具体做法如下.

2.1 建立合理的实验课程体系

1）逐步提高独立实验课的比例.资源与材料学院逐渐推广独立实验课的设置[3],现在独立实验课已达到60%以上,考核方式由原来的单一模式转变为多元化模式,把预习成绩、操作成绩和实验报告成绩综合起来进行考核,提高了学生对材料专业实验课的重视,也提高了学生独立操作的能力和综合分析解决问题的能力.

2）建立科学的实验教学体系.资源与材料学院把材料科学专业大学四年的实验教学体系作为一个整体设计,大一大二学生加强基础实验知识和技能的训练,大三大四按照理论课程的进度设置独立综合材料专业实验课和研究性实验课程,近几年大大提高了综合设计性实验的学分.在材料专业综合实验中,学生参与到实验内容的设计中来,可以把科技前沿领域的新课题或者自己感兴趣的课题加入到综合实验的选题中,学生可以把学过的知识系统地涵盖到一个具体问题中,这不仅极大地调动了学生的学习积极性和参与热情,也加强了学生对所学知识的灵活掌握和运用,提高了学生的创新能力,为解决实际问题积累了宝贵的经验.

3）实行“3+1”人才培养模式.自2010年以来,作为全国第一批试点,东北大学秦皇岛分校实行了“3+1”人才培养教学模式.“3+1”人才培养模式是指本科生在读期间,前三年学习培养计划规定的各门课程,使学生掌握理论和技术的基础知识,掌握一定的实践技能,在第四年,学生开始从事创新性的研究工作,或者在企业及工程实践基地进行生产实习并完成毕业设计.该模式把材料专业本科生用于研究和实践的时间由半年扩充到了一年,扩大了学生的视野,提高了学生毕业设计和毕业论文的质量,在培养“双师型”教师队伍[4]、提高材料专业学生综合素质以及增强就业优势等方面发挥了积极的作用.受到东北大学秦皇岛分校“3+1”人才培养模式改革成功的影响,一些高校纷纷开始效仿.

2.2 学校政策的支持

1）组织教学改革年会.为了培养高素质的人才,东北大学秦皇岛分校每年都会组织教学改革年会,鼓励教师和学生撰写教学及管理改革等方面的论文,学院挑选优秀论文到学校大会上进行宣讲和讨论.教师参与热情较高,参与人数达到50%以上,主要探讨现有教学及管理体系的优缺点和改革的建议.校领导全程参加教学年会讨论,认真听取各位老师和学生提出的问题和建议,分析其可行性后,每年都会在教学及管理上作出调整.学校每年会选拔优秀论文出版教学年会集,并资助其在优秀期刊上发表. 2）设立校内教改基金.东北大学秦皇岛分校设立了校内教改专项基金,资助范围较大,鼓励教师提出有利于人才培养和学校发展的建议和改革方向,资察交流和教改论文的版面费,组织实验教师参加名校和厂家的设备培训及交流活动,使实验教师提高了自身的技术水平,为更好的服务教学和科研打好基础.

3）设立研究性课题的科技立项.材料专业学生对于应用课题及学术热点的研究兴趣很高,为了鼓励和支持学生参与研究性课题,东北大学秦皇岛分校资源与材料学院由博导、教授和副教授等组成指导教师,学校每年会举办科技立项,经过领导小组审批后,根据实验预算每个研究小组会得到数千元的资助.学校还会定期举行课题的中期答辩,了解实验的进展情况,督促学生按时保质保量的完成课题.这个过程锻炼了学生查阅文献、选取实验方案、安装操作仪器设备、处理分析数据和撰写论文等多方面的能力,锻炼了学生分析和解决问题的能力,培养了学生的研究能力和创新能力.此外,资源与材料学院还组织了节能减排大赛和挑战杯等科技活动,充分调动了材料专业学生的实践热情.

4）设立创新学分.为了进一步增强学生的创新意识,培养学生的实践能力和创新能力,学校研究制定了《东北大学秦皇岛分校创新学分实施办法》,鼓励学生在培养计划之外,根据自己的爱好独立或在教师指导下,在具有一定创新意义的科研和实践活动中取得优秀成果.创新学分的多少作为推荐免试研究生、省级优秀学生、优秀学生干部等的重要依据.这项政策极大地调动了材料专业学生参与研究性课题的热情,成效显著.

2.3 更大程度地实行开放实验室管理

1）对本科生开放大型分析测试设备.目前东北大学秦皇岛分校资源与材料学院大力鼓励和支持学生进行课题设计和研究,大多数材料专业实验室针对本科及研究生全面开放,其中涉及到较多大型分析测试仪器.学生在研究某项课题时,能够掌握课堂知识以外的多个大型仪器的实验原理、操作方法和数据分析方法,并把它们综合运用起来分析问题和解决问题,这大大拓宽了学生的知识面,也让学生将来有更大的就业和学习优势.

2）实验室暑假不休,为学生的实践活动服务.作为全国第一批“3+1”人才培养模式的试行学校,为了更大程度地利用“1”（即大四一年）提高学生的实践能力和创新能力,资源与材料学院所有实验室在大三升大四的整个暑假正常运行,给学生提供材料合成和分析测试等服务,通过暑假的集中式研究性实验的训练,学生能够把前三年的理论知识综合起来用于分析问题,能够学会很多大型分析测试仪器的原理操作及数据的综合分析,也为学生的考研及就业增加了筹码.自“3+1”模式实行以来,由于毕业生有丰富的实践经验和大型仪器的熟练操作经验,受到各科研院校和用人企业的青睐.

3）培训材料专业学生操作大型分析测试仪器.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院实验教师少,大型分析测试设备多,每名实验技术人员负责多台大型设备,导致设备不能充分利用起来.为了提高设备的利用率,更大限度的面向全部本科生开放,自2010年以来,实验中心每年组织培训材料专业学生操作大型分析测试设备,考核合格的发放设备操作资格证,采取持证上机制度.2013年实验中心共有500人次以上参加培训,涉及到的设备有X射线衍射仪、热重分析仪、金相显微镜、原子吸收分光光度计、红外光谱仪等,培训内容囊括了实验中心所有大型精密分析测试设备的操作方法和数据分析过程,几乎所有在校材料专业本科生都接受了正规的培训,这是非常少见的.这项改革不仅提高了设备利用率和实验室开放程度,也让学生获益匪浅.不管是企业还是考研院所,普遍认为东北大学秦皇岛分校材料专业的学生实践能力强,懂的多,这与学校多项实验教学改革举措是分不开的.

2.4 鼓励和支持实验教师参加培训或学习

1）举办大型材料测试设备交流与学习活动.材料专业实验教师在准备和辅导开放式实验的过程中要具备广泛的知识和丰富的经验,并且为了保证材料专业实验教学及大型仪器管理的质量和效果,教师应不断提高自身的业务能力.2012年材料环境实验中心组织实验人员系统地讲解各自负责的测试设备的原理、用途、操作方法及要求、数据分析、设备故障及原因分析等内容,这不仅提高了自身业务水平,也让其他实验老师深入了解了此设备,是很有意义的一项活动.

2）支持实验教师参加培训或学习.鼓励实验教师多走访实验教学效果较好的学校,邀请教授开展实验技能及分析方法的专题讲座.通过多方反馈来看,以上活动促进了设备知识的交流和业务水平的提高,收到了很好的效果.

3.结束语

通过以上实验教学改革举措,材料专业的学生能够更广泛地参与到综合性及研究性实验中,实验创新能力及解决问题能力都有明显提高,同时实验室的教学资源也得到优化和高效率的利用.努力营造有利于高素质创新人才的教育环境是材料专业实验教学改革的终极目标,为了实现这个目标,将不断地探索和实践新的方法和途径.