铝硅中间合金熔炼实验的改革思路与实践

庞兴志 许征兵 赵艳君

广西大学材料科学与工程学院 广西南宁 530004

国家素质教育的提出，掀起了一场教育改革的浪潮，对人才培养的方向和目标进行了重新定位，从而奠定了培养适应社会发展、满足市场需求为核心的综合性、高素质人才的基调[1]。人才培养目标的调整，意味着在新的形势和环境下，高等教育必须顺势而为进行深入而全面的改革[2]。实践教育是高等教育的必备且重要环节，承担着学生动手能力、思考能力、协作能力、创新能力等综合能力的培养[3,4]。然而传统的实验课程体系，大多是验证性试验，只是一种知识性的传输，学生缺乏主动性和创造性，无论是其内容还是方法、手段等都与新时期的培养目标不相适应。因此，高等教育需要从以知识的单向传授为中心，转向以鼓励学生主动获取知识的能力培养为中心；需要从培养掌握知识的人才，转向培养掌握和应用知识的人才。

材料工艺实验是材料科学与工程专业的一门重要专业实验课，其目的是通过实验让学生了解和掌握材料的各种金属熔炼工艺、材料的热处理工艺流程、加工方法及工艺等，是一门加深金属熔炼及热处理、金属材料学、材料性能学等专业理论知识的实践课程，内容涵盖面广，要求高，学习难度相对较大。铝硅中间合金熔炼实验正是为满足该课程的要求而设，旨在帮助学生加深理解和巩固金属熔炼理论知识，加强知识间的联系与综合应用，以达到培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。为此，我们对该课程的铝硅中间合金熔炼实验进行了全面改革，制定了以加深专业知识为出发点、以拓宽知识面为平台、以加强综合能力培养为目标的改革思路，给予该实验新的定位。让实验课不再仅仅是验证理论结论的配角，而是成为培养学生动手能力、思考能力、协作能力、创新能力的承担者。通过实验系统的训练，提高了学生的综合实验技能，并最大限度地锻炼了学生灵活应用所学知识和独立从事科研活动的能力。

1 传统熔炼实验存在的问题和根源

传统熔炼实验的主要内容和过程为：学生预习实验手册内容→分组观察实验教师操作和听取实验教师的讲解→撰写实验报告→实验教师评改实验报告并给出实验成绩。实验基本上由实验教师进行操作和讲解，学生不参与实验操作，这样的实验存在以下几个方面的问题：(1)不能培养学生的动手能力。实验课程是以培养学生的动手能力为目的，但目前的实验，学生基本不用动手做实验，只是观看，根本谈不上动手能力的培养。(2)不能培养学生的创新能力。学生不进行实验操作，没有将理论与实验联系起来思考、分析和解决实验中出现的问题，创新能力的培养更无从谈起。

存在以上问题的根源为：(1)课程安排不重视实验环节，不能调动学生的积极性。认为实验课只是理论课的验证，可有可无，学生无实验创新的动力。(2)实验教学评价体系不完善，且实验分组较多，同一个实验要分若干组才能完成，工作强度大，所以实验只能由教师演示，实际教学效果欠佳。

2 实验的改革思路

针对上述诸多问题，铝硅中间合金的熔炼实验在学校的重视和资助下，做了如下改革：

2.1 转变实验教学思想、更新实验教学观念

任何一项改革都需要以转变思想、更新观念为先导[5,6]，实验的教学改革也不例外。树立实验教学是以培养学生动手操作能力和实验创新思维能力为主的观念，转变实验教学中教师和学生的角色，树立实验教学以学生动手为主，教师辅助指导的理念；转变实验教学中对实验内容、时间、要求“统一性”的观念，树立实验教学中“个性化”“特色化”为主的观念。只有这样，才能改变教师和学生对实验教学的看法，才能真正实施素质教育。

2.2 实验改革的内容

为培养学生的动手能力、综合应用知识的能力，提高独立分析问题和解决问题的能力，铝硅中间合金的熔炼实验的内容和步骤做了如下调整：

第一阶段：课前思考。在实验课程开展前，要求学生除了认真预习实验手册外，还要查阅相关的文献资料，了解铝硅中间合金熔炼的流程和注意事项，按组制订实验方案并进行实验可行性分析。

第二阶段：制订实验方案。各组组员分别进行实验方案讨论，形成具体实验方案，教师负责制订紧急情况的应急预案。

第三阶段：学生动手实验。整个实验操作过程均由学生独立进行，教师负责监督和意外情况的处理，并且向学生提问实验过程中可能会出现的问题，让学生思考和回答，要求学生做好全程记录，并作为成绩考核的一部分。

第四阶段：实验报告和总结。实验报告必须要格式规范，说明制订实验工艺参数的理论依据，铝、硅添加的顺序，经熔炼后组织和性能发生的变化，涂料在熔炼过程中的作用，以及个人在实验方案制订和实验操作过程中的贡献，对实验过程中的问题和实验结果进行分析等。

第五阶段：课程考核。彻底改变以往仅凭实验报告评定实验成绩的考核办法，采取过程全面的考核方式。考核主要对实验准备、实验方案制订、实验现场操作、实验现场记录及回答问题、实验报告撰写等情况进行综合考虑评定，充分体现实验过程的整体性。

3 实验改革的成效

3.1 培养了学生的自学能力和思考能力

课前思考要求学生查阅实验的相关文献，制订实验方案和进行可行性分析。通过这一环节，不但加深了理论知识的理解，拓宽了知识面，同时还预测可能出现的问题和制订解决方案，极大提高了学生的自学能力和思考能力。

3.2 培养了学生的动手能力和协作能力

在实验的操作过程中完全由学生自行完成，确立学生在实验教学中的主体地位，弱化教师演示者的角色，赋予其引导者、辅助者、监看者的角色，重点培养学生的动手能力，启发学生的科研思维，发挥学生的创新思维，深化学生的实践技能。该实验的操作步骤和环节较多，带有很大的危险性，需要组员间的密切配合才能完成整个实验，某个步骤或环节配合不好，整个实验都可能前功尽弃，通过实验操作的配合培养了学生的协作能力和团队合作精神。绝大多数学生认为，通过独立完成实验，增加了他们的责任感，提高了他们的自信心，激发了他们的学习热情，锻炼了他们的动手能力和协作能力。

3.3 培养了学生的创新能力

从实验课前思考到实验操作再到实验报告的撰写，都需要学生不断地思考和创新，要求学生拿出更好的方案，拿出更好的答案，不断激发他们的创造热情，提高他们不断寻求新知识的积极性，通过实验培养了学生的创新能力。

3.4 保障了实验教学的效果

通过本次实验改革，不仅学生的综合素质得到了提高，教学的效果也得到了保障，具体表现在以下几方面：(1)考察教师的实验教学指导思想、教学理念和思路；(2)考察实验教学的设备、设施条件是否满足实验要求；(3)考察实验教学管理体系是否体现综合化、特色化；(4)考察实验教学内容是否体现创新教育的思想，是否具有先进性、设计性、综合性、探索性；(5)考察实验教学考核体系是否体现了考核学生的自主性、创新性、团队合作性等。

4 实验改革的不足

虽然本次实验改革取得了较大成效，但在改革过程中也反映出些许不足之处，尚待改进：

(1)尽管大部分学生都比较积极，但还有一小部分学生不是很自觉。例如有的学生在实验准备阶段并没有认真地查阅文献，而是依赖一两位学生去准备资料，有的学生在实验操作时马马虎虎，敷衍了事，走走过场，失去了锻炼的机会。

(2)由于实验设备数量有限，而学生人数较多，同一个实验需要重复多次才能完成，实验的时间跨度大，从而导致部分学生把时间浪费在等候上。

(3)实验经费不足，实验材料缺乏，不能满足实验要求，只能做些基本指标，尚不能进行深入的探索。

5 实验改革的方向

(1)增加实验课程的学分比重，引起学生对实验课程的重视。设置开放创新实验环节，激发学生对实验的兴趣。

(2)制定合理的实验制度，合理安排实验，让实验设备与学生的时间均能有效利用。加大实验经费的投入，配置满足实验要求的设备和足够的实验材料。

(3)建立科学的学生成绩评价体系，考核成绩要全面体现学生实验过程的工作成果。

6 结束语

素质教育要求现行实验教学体制改革，而实验教学改革是一个循序渐进的过程，实验教学中“教师本位”的现象依然十分普遍[7,8]，然而培养具有动手能力、思考能力、协作能力、创新能力的大学生，是高等学校实验教育的首要任务[9]，铝硅中间合金熔炼实验的教学改革不仅能达到培养学生创新精神和独立操作的能力，而且学生的综合实验技能和综合素质也得到了很大提高。但要使实验教学完全满足培养社会需要和市场需求的综合性人才，还需要我们不断地改革创新、实践探索和科学总结。

[1]中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定[N].人民日报,1996-06-16.

[2]尚书旗,杨兆慧,连政国.促进实验教学改革的思路与探索[J].华中农业大学学报,2005(10): 128-130.

[3]蒋建清,梅建平,睢良兵.金属材料专业实验课的改革与实践[J].实验技术与管理, 2004,21(1): 23-26.

[4]黄忠臣,韩芳,王丽华.原子吸收实验教学的改革[J].实验室研究与探索,2010,29(8):125-126.

[5]陈遇春,李厚.高校教学改革中教师组织问题的研究与探索[J].中国大学教学,2011(11):63-65

[6]钟启泉.对话与文本:教学规范的转型[J].教育研究,2001(3):33-39.

[7]周建平.“从科学认识论”到“生活认识论”：论教学的认识论基础的转换[J].教育研究与实验,2002(1):18-23.

[8]李燕.独白:教育交往关系的异化[J].当代教育科学,2004(11):17-18.

[9]靳玉乐.新课程发展中教学问题的探讨[J].山东教育科研,2002(2):18-21,24.