材料类专业网络实验教学研究与实践

田清波，王志刚，许 斌

材料类专业网络实验教学研究与实践

田清波，王志刚，许 斌

（山东建筑大学 材料科学与工程学院，济南 250101）

为了建立开放式实验教学体系，提高实验资源利用率及实验教学效果，培养学生创新精神和实践能力，文中针对材料类专业实验教学的特点及传统实验教学模式存在的不足，结合具体课程，提出网络实验教学模式下实验教学的实施方法及效果，并对网络实验教学的实施提出建设性的意见。

网络教学；实验教学；材料专业；研究；实践

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020）》指出［1］，信息技术对教育发展具有革命性影响，要构建数字化教育服务体系，加强网络教学资源体系建设，开发网络学习课程及建立虚拟实验室。通过开放灵活的教育资源公共服务平台建设促进教学内容、手段和方法的现代化以及实现优质教育资源的普及与共享。

随着高等教育教学改革的不断深化，高校实验室建设与管理也正走向标准化、规范化、科学化及信息化。网络实验教学模式也将从“以教为主”转变为“以学为主”［2－5］，并通过视觉、听觉、触觉等多种感知实现对实验教学过程的掌握和理解。这种教学模式不仅打破了时间与空间的限制，而且增强了师生利用网络信息技术进行问题探究协作学习的能力，有效地提高了学生的学习兴趣和学习效率［6－7］，是进行素质教育的一种有效的教学手段，也是高校深化实验教学改革中积极倡导的一种新型的教学模式。

1 材料类专业实验教学的特点

实验教学在材料类专业教学任务中占有重要的地位。通过实验，不仅能加深学生对理论知识的理解和应用，而且在实验过程中学生的实验技能、分析解决问题能力以及探究性和创新性思维的培养必将成为日后进行生产实践和开展科学研究工作的基础和保障［8］。

在材料类专业传统的实验教学中，实验前，教师要讲授实验的内容，包括目的、原理、步骤、数据处理及实验中注意的事项等，之后操作示范，学生再分组实验。这种传统的教学模式无疑存在众多弊端：（1）当实验知识点较多或学生较多时，就很难达到好的教学效果，这势必给学生实验操作带来困难。（2）实验时学生只需按规定步骤机械地操作即可，即灌输式的方法，有一定的模仿性。（3）如果实验过程中，学生没有完全接受教师的讲解，教师不得不重新讲解，教师的主要精力可能主要花在类似“重复性”的工作上，没有时间和学生交流更深层次的实验教学。（4）对于一些大型精密仪器，由于设备的限制，不易保证学生独立动手实验，很难达到良好的教学效果。尽管近几年来，随着高校教育体制改革的深入进行，材料类专业的开放性、设计性及综合性实验内容有所增加，在一定程度上提高了学生的自主动手能力和主观能动性，但总的教学模式没有本质上的改变。

网络化实验教学充分利用网络技术，有效地解决了传统实验教学过程中的集中讲授效果差、个别辅导工作量大和“教、学、练”过程不连贯等诸多问题，使实验教学效果和效率得到大幅度的提升［9－10］。同时网络化实验教学可以使学生随时“倒带”，研究不明白的问题。这大大调动了学生的积极性、主动性与参与性，使学习效果得到显著的改善。对于实验老师来讲，可以进一步优化教学方法，省下大量的讲解时间，而去关注实验中的具体细节问题，研究适宜的实验方法，以利于人才培养质量的提高。

2 网络实验教学平台的构建

材料类专业具有理论与实践、开发与应用紧密结合的特点，是理工结合、涉及知识面较广的工程应用型专业。所培养的学生应经受系统、严密的工程技术基础训练，掌握材料科学的现代理论和研究方法，了解材料设计制造、分析测试、相关仪器设备的使用和操作技术。

图1 网络实验平台框架图

搭建网络实验教学平台，通过建立模拟实验室、仿真实验、在线实验进行基于网络信息技术的教与学新型模式的研究与实践，有效促进课外的师生交流。2012年，山东建筑大学通过课程体系建立了网络实验教学平台，平台框架如图1所示。通过网络实验平台建设，克服了时间和空间的限制，节省设备投资。不仅使人机交互能力得以提高，而且提高了实验的可视化程度，学生利用虚拟环境中提供的各种硬件和软件环境自主学习、提高了学生学习的主动性和探究新问题的能力。

3 网络实验教学的实施过程

以《材料测试技术》实验教学为例，阐述网络实验教学模式的具体实施过程。《材料测试技术》是材料类专业的一门重要的专业必修课，重点培养学生在材料测试方面的基本理论、实验技术及操作技能，是一门技术性、专业性、综合性和应用性非常强的课程。

该课程所涉及的实验设备多数为大型精密仪器，由于设备昂贵，多数学校仅有部分仪器或根本没有。在以往的教学中，不可能让每位学生亲身体验所有实验的操作过程，有时还要带学生去其他学校或单位参观演示实验，因此学习效果很难保证。

采用网络实验教学平台，学生可以轻松地通过互联网实现对所有实验项目的查询，在实验前预习实验大纲、指导书，并通过观看仿真实验视频与讲解，了解仪器的构造、测试原理、样品的制备过程、检测步骤以及数据处理方法，并通过在线实验，亲自模拟操作实验过程。在实验中如果遇到不懂的问题可进行疑难问题的查询或与实验指导教师进行在线交流。这种新型的教学模式从根本上突破了传统实验教学中高精密实验设备少、实验时间紧张以及实验效果差的弊端，实现了实验系统的开放性和实验操作的交互性，将简单的参观，浏览式的实验变得生动活泼，实验效果显著。

4 结束语

网络实验教学技术有着自己的优势和特点，是相对较新的教学模式，在今后的教学实践中一定会不断加强和完善。但是如果使用不当，不仅会给学生带来虚拟实验的模糊感，而且会造成教师的“偷懒”情绪。因此，在使用网络实验教学技术的时候，要充分考虑具体的实验条件，不能所有实验完全依赖网络的作用，将网络变成万能的手段。对于操作过程简单，原理易懂，实验设备简单价廉的实验可以在真实的实验模式下完成；而对于设备内部配置复杂、大型精密仪器等则需将虚拟实验作为主体，辅以教师讲解、说明及具体实例分析以达到理想的学习效果。而且对网络实验教学过程中出现的问题要及时更新和补充，仿真实验要细节突出，分析讲解详细透彻。网络实验教学只是一种技术手段，不可能代替教师的作用，只是给教师提供了更多的机会和时间去进行深层次的教学研究，提高教学手段和教学方式及加强实验课程内涵的建设。

［1］新华社.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年），（2010－7－29）http：//www.gov.cn/ jrzg/2010－07/29/content-1667143.htm.

［2］陈娟，钟永彦，盛书英.电路与电子技术实验教材的建设与研究［J］.中国教育技术装备，2012（6）：128－129.

［3］陈雪梅，陈晓辉，关树柱.网络支持下的实验中心建设新思路［J］.实验技术与管理，2008，25（3）：96－ 99.

［4］熊金波，蔡声镇，蔡丽萍，等.实验中心网络管理方法改革与实践［J］.福建师范大学学报，2011，27（3）：22－26.

［5］肖祥益，毕文艳.实验教学改革与创新教育的探索［J］.实验科学与技术，2003，1（3）：47－49.

［6］夏新恩.多媒体网络实验教学平台研究与实施［J］.实验室研究与探索，2005，24（12）：53－57.

［7］董晓娜.虚拟现实技术下的望楼实验教学［J］.教育研究，2010，17（11）：181－182.

［8］马金柱，王彦杰，王北艳.高校生物类实验教学的探索［J］.黑龙江教育：高校研究与评估，2013（7）：25－26.

［9］单鸣秋，曹雨诞，张丽，等.构建网络化的开放性实验室［J］.实验室科学，2008（3）：125－127.

［10］黄天辰，冯长江，赵月飞，等.全开放实验教学与管理系统的设计与实现［J］.实验室研究与探索，2011，30（4）：161－164.

Research and Practice of Networks Experiment Teaching Based on M aterials Fields

TIAN Qingbo，WANG Zhigang，XU Bin
（School of Material Sciences and technology，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China）

In this paper，based on some specific courses，the implementation approaches and the effects of network experiment teaching are put forward according to the characteristics of experiment teaching inmaterial fields and the deficiency existing in the traditional teachingmode，with the purpose of building the opening experimental teaching system，improving the efficiency of experimental resources and the effects of teaching，and cultivating the initiative spirits and practical abilities.And the constructive suggestions are also presented for the practices in the network experimental teaching.

networks teaching；experiment teaching；materials specialty；research；practice

G642.423；TB3；TU5

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.041

2013－11－02

田清波（1970－），男，博士，教授，研究方向：建筑材料。