简谈自主性材料自主性实验教学系统探索

摘 要：为了解决工程材料实验教学中心在实验教学上存在的问题，在前期对一门实验课进行新教学方法尝试的基础上，重新设计整个实验教学中心的教学体系，构建了自主性实验教学体系，强调了实验教学应以创新能力培养为核心。新教学体系可调动学生积极性，提高学生创造性思维能力与动手能力。
关键词：自主性实验 实验教学 教学体系 创新能力
Exploration of self-designed experimental teaching system in materials specialty
Wang Jinxing， Zeng Wen， Liu Tianmo， Xu Junyao
Chongqing university， Chongqing， 400044， China
Abstract： To solve the problem during experimental teaching process in experimental teaching center of engineering materials， based on the previous practice of a new teaching method on an experimental course， the whole teaching system was redesigned in experimental teaching center. A new self-designed experimental teaching system was built and the importance of experiment teaching centering on cultivation of students’ innovation ability was emphasized. The new teaching system can c摘自：毕业论文文献格式www.618jyw.com
ultivate students’ interests and develop the ability of creative thinking and the ability of practice.
Key words： self-designed experiment； experimental teaching； teaching system； innovation ability
1 材料专业实验教学的重要性
实验教学是高等学校教学活动中的重要组成部分，在培养学生实践能力、分析和解决实际问题能力及严谨的科学态度方面具有其他教学环节无法替代的作用。材料学科是一门实践性很强的学科。材料专业学生工作后需要直接将在学校所学的知识应用于生产实际或科研活动中，因此，实验教学是材料学科教学体系中的重要环节，应将实验教学放在与理论教学同等重要的地位，使实验教学成为相对独立和完整的教学体系，坚持实验教学与理论教学相辅相成、统筹协调的定位，始终将实验教学作为材料学科人才培养体系的重要组成部分。
然而，过去受主客观因素的影响，人们对实验教学的重视程度与对理论教学的重视程度并不相称[1，2]。一方面，人们对于实验教学在观念上存在认识不当的问题，实验教学往往被看成是理论教学的辅助教学，实验教学的目的主要是巩固课堂理论教学的专业知识，实验类型多以验证型为主，长期以来，重理论课轻实验课，重课堂教学环节轻实践教学的现象普遍存在。另一方面，由于实验经费短缺，实验设备陈旧，长期得不到更新，再加上高校连年扩招，在校生人数急剧增加，这使得许多高校的实验教学陷入资源远远不足的尴尬局面[3]。
近年来，人们逐渐意识到，传统的实验教学模式并不能满足培养综合素质人才的要求[1，4]，实验教学的主要目的不应是让学生验证理论、培养动手能力、掌握实验技能，而应是培养学生的创新能力、思维能力和科研能力[5-7]。对于材料专业这样一个实践性很强的工科专业而言，实验教学是材料学科创新型人才培养不可缺少的重要环节。
2 实验教学中心的特点及存在的主要问题
近几年，我们工程材料实验教学中心的实验教学问题日益凸显，在教学任务量巨大的现状下，如何设计与推行以创新型人才培养为目的的实验教学体系，引起了大家的思考与研究。虽然我们树立了“以学生为本，以能力培养为核心”的教学理念，也进行了一些改革，但仍存在一些难以解决的问题。

2.1 重庆大学工程材料实验教学中心教学任务量大

中心下设材料基础、建筑材料、材料加工、材料成型、冶金工程、材料分析测试中心6个实验室，面向全校理工类21个专业开出77个实验项目，承担全校机械类专业和材料类专业本科生的实验教学任务以及材料类专业本科生的毕业设计任务，每年接纳本科生2 900人左右。

2.2 中心推行“以学生为本，以能力培养为核心”的教学理念

根据中心确立的“以学生为本，以能力培养为核心”的教学理念，按照大多数学生受益的思路，对实验教学体系、教学管理体制等进行综合性、多角度、全方位的改革，构建起材料类公共基础实验教学平台，构建了新型“四课组、三模块、三层次”的材料实验教学体系[8]。中心根据“分类教学、因材施教”的思路，新开设了研讨型课程和创新能力培养课程，按不同专业方向设置了专题实验课程和个性化选修课程，并设立了材料创新实验班，与创新实验项目和毕业设计项目相结合，形成了创新人才个性化培养体系，构建起大学生创新实验教学平台。

2.3 中心存在的凸出问题

经过以上改革，我们发现，在实验教学过程中，仍存在一个凸出问题亟待解决：学生在做实验时“照方抓药”现象严重。
由于传统的教学方法陈旧，实验课程的开设方式与步骤往往未经过精心设计，部分实验教师为达到好的实验效果，提前制定好实验方案和实验步骤，甚至实验用试剂也由实验教师配置好，学生只需照方抓药，按照实验步骤操作完，实验就结束了[9]，在实验过程中，学生不需要思考，很多时候不做实验就已经知道结果，这不利于学生动手能力和分析能力的提高，更不利于学生创新能力的培养[3]。 3 自主性实验教学体系与方法探索
针对学生做实验时“照方抓药”现象严重的问题，工程材料实验教学示范中心需要通过实验教学改革，建立良好的、有利于培养学生分析、解决问题能力的实验教学体系，培养学生的求知欲与创新能力，使学生在实验活动中，不仅需要动手操作、感官观测，还需要充分调动自己的思维去想象、思考、推测结论，学会从实验中发现问题、分析问题，并利用所积累的理论和实践知识解决问题[10]。
为了探索实验教学新方法，我们进行了一次前期尝试，并在材料专业本科生的一门重要实验课程—材料专题实验上进行了实践[3]，取得了源于：职称论文www.618jyw.com
不错的效果并积累了改革经验。在此基础上，我们提出开展自主性实验教学，并借此经验进行改革，建立一套更合理的，有利于提高学生创新能力、思维能力和科研能力的新实验体系。

3.1 自主性实验教学体系与方法的改革与实践

我们对工程材料实验教学中心的77个实验项目重新梳理，对大部分实验项目（约50个）进行自主性实验设计，基本思路如图1所示。
图1 自主性实验教学体系基本思路
我们为所有实验课程配备实验项目，具体配备原则为：
对低年级学生（全校大二所有专业）的课程配备：验证或设计或综合型+自主性实验。对高年级学生（大三大四材料专业）的课程配备：自主性实验（绝大部分）。
这里所说的自主性实验设计，其具体操作方法详见参考文献[3]，其主要思路是：
不提供指导书；实验原理不加讲授，但是必须在理论课中已涉及相关内容（部分或全部），实验原理只需要以在黑板上列几个问题的形式让学生记下，课后在实验报告中一一回答；仅讲清楚本次实验的具体内容后即开始实验（人员安全和设备安全必须讲解清楚，并做好监督）。

3.2 自主性实验教学的特点

（1）出错较多。学生在实验中自己探索，会反复出现错误，碰到很多问题，实验结果也会出现问题、较大误差甚至是错误结论。但是学生在探索正确答案的过程中锻炼了多方面的能力，我们认为这是最宝贵的。
（2）资料查阅量大。学生需要自己在课后去图书馆查阅资料、网上搜集电子资源，结合自己所学知识，将整个专题内容完全弄懂，然后筛选出有用信息，经整理后才能完成最终的实验报告。
（3）分析与思考时间较多。一方面，在实验过程中，学生要慢慢摸索，需要深入分析和思考；另一方面，在组织和撰写实验报告时，特别是撰写报告中的“实验分析与总结”一节的过程中，需要学生对本实验专题理解和分析得非常透彻，这个阶段是学生分析问题、归纳问题、解决问题的过程，是实验到认识的升华，有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
4 构建新型考核方式是实施自主性实验教学体系的前提
对于新的实验体系，学生的实验过程与以往的实验过程有很大差异，学生的实验表现与实验效果也与以往有很大不同，学生更忙一些，出错更多一些，实验室更“乱”一些，因此必须构建新型考核方式，对学生进行更合理的评价，正确引导学生积极进入能力培养的轨道中来。
采用新的实验方法后，考核的重点也应该相应地发生改变。考核重点不应该放在实验结果上，而是重点考核“实验分析与总结”一节，该节至少占60%的分数。因为学生在实验中自己探索会碰到很多问题，因此实验结果也会出现问题、较大误差甚至是错误，只要能分析出原因即可。也就是说，我们重点考核“实验分析与总结”，弱化实验结果，“重过程而不重结果”。同时允许实验失败，但要能分析出失败原因。
我们认为，这种考核方式，不仅能调动学生的积极性和主动性，还可以让他们在选择、在思考、在尝试和失败的过程中得到锻炼，提高其分析问题和解决问题的能力，提高其科学的思维能力和创新能力。
5 实施效果
经过新的自主性实验体系的锻炼后，我们发现学生变化明显，实验室现场忙而不乱，实验报告的“实验分析与总结”一栏，满满记录着学生在实验中的思考过程与分析结果，学生的科研兴趣得到了提高，主观能动性得到了提高，发掘问题的能力得到了提高，解决问题的能力得到了提高，查询资料的能力得到了提高，组织和撰写报告的能力得到了提高。
为满足学生的科研兴趣，我中心还以“大学生科研训练计划”的形式向学校申请设立了专门的开放性实验项目，并将项目纳入创新能力个性化培养体系。在实施过程中，学生拥有对实验项目、时间、方案与设备、经费的自主选择权和使用权。近五年以来，中心共承担创新实验项目247项，学生基本知识、基本技能宽厚扎实，实践创新能力迅速提升，取得了许多创新成果。五年来，本科生发表学术论文52篇，申请（获权）专利18项，获相关学术奖励20个。
6 结束语
实验中心建立起了以学生为本，以知识掌握为基础，以能力培养为核心，以综合素质提高为目标的实验教学模式，构建了自主性实验教学体系。采用多元考核办法进行综合评定，建立以理论、知识、技能为基础，以综合能力为重点的综合考评体系。实践证明，实验教学改革达到了预定目标，学生能力显著提高。
参考文献
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