材料综合实验教学改革初探

2015-09-01傅斌由臣天津理工大学天津300384

中国轻工教育 2015年6期

关键词：实验报告实验课动手

傅斌　由臣（天津理工大学，天津　300384）

材料综合实验教学改革初探

傅斌由臣
（天津理工大学，天津300384）

针对材料综合实验课这一材料类专业重要的实践环节，笔者及所在团队针对教学方法的优化、评分体系的创新等进行了探索，实践后发现它能有效地调动了学生的学习积极性，在一定程度上提高了学生独立思考能力、创新能力、操作能力和综合素质。

材料科学与工程；材料综合实验；教学改革

材料综合实验是一门材料类专业实验课程，其目的在于为学生提供一个验证课堂所学理论并与实际相结合的平台，在课程设置上，此门实验课程经常与材料物理性能等课程安排在同一学期，并基本保证内容上的同步对应，其目的在于可以及时将课堂教学中所学知识运用到实践中，在动手实验的过程中使学生对理论的理解得到深化，形成感性认识，并最终完成从感性认识到理性认识的回归与飞跃。正因为材料综合实验的这一作用，各高校材料类相关专业均开设了此类课程，并积极进行实验教学体系的完善与改革及实验室建设。

一、目前材料综合实验教学存在的问题

经过多年的探索，材料综合实验已经能够完成既定的教学目的，但应该看到仍然存在着一些问题使得该课程具有改进与提升的空间。与传统的实验课教学类似，材料综合实验课基本上也沿用这样一种模式：首先，教师集中讲述本次实验相关内容，其后学生开始动手进行实验，实验完成后课下撰写实验报告，最终教师按照实验报告对学生该次实验进行评分，并在学期末汇总给出材料综合实验课的总成绩。这种教学模式主要存在两个问题：一是学生存在动手不动脑现象；二是实验课成绩考评方式不甚合理。

首先，目前的材料综合实验普遍采取的模式是，任课教师按照实验指导书设定实验目的、实验内容，制定实验方案，甚至规定了实验的所有细节。上课时学生首先听取教师的讲述，其后按照指导直接动手即可。这种传统方式的优势是，在课时不充裕的情况下，保证了学生能够尽快搞清本实验的内容和方法步骤，从而快速上手并在规定时间内完成实验。由于课程时间所限，此模式下教师只能尽快讲述实验相关知识要点，课堂信息量无法得到充分保障，在短时间的集中讲授中学生也不可能有足够的时间充分理解实验，同时教师直接传达给了学生为何以及如何做此实验，学生不需要、也不可能有足够的独立思考空间，只是机械性的按照实验步骤去做，这样就造成了上手快也忘得快的问题，进而不利于其主观能动性的发挥，容易使实验成为走过场。

其次，目前材料综合实验课的考评方式基本为对实验报告打分、期末计算总成绩的方法。该方法借由实验报告反映学生对某次实验的理解、获得的实验结果以及对该结果的总结与思考，具备合理性，因而为众多院校所普遍采用。但也应注意到，这一传统方式具有一定的局限性，即仅靠文字无法体现学生实际实验操作水平的高低，且课下完成的、非统一考试性质的实验报告在一定程度上存在着照搬实验指导书甚至抄袭的情况，不能完全反映学生对实验知识的真实掌握情况。实验课成绩基本只取决于实验报告的得分，而忽略了实验过程中的表现，这使得某些学生更加不重视对实验的理解和操作，甚至只通过抄袭完成实验报告，形成恶性循环。

针对以上现象，任课教师有必要对这一实验课程的教学方式以及其中存在的问题进行深入探讨，并进行有针对性的改革，使得材料综合实验课能够真正起到拓宽学生视野，提高动手能力，促进主观能动性，达到理论联系实际的作用。

二、材料综合实验课教学改革方案

近年来，我们针对材料综合实验课中所存在的一系列问题进行了一些探索，并将改革方案引入教学，力图在实践中找到合理的解决方案，提高实验课程的教学质量。

1.由讲述式转变为引导式实验内容教学

针对教师实验前集中讲授导致学生无法充分理解和主动思维这一情况，可采取“课下调研课上实验”的教学手段加以解决。即课前布置相关思考题，引导学生独立思维，并鼓励学生提出问题，与教师充分交流互动，使其在上课时已对将要进行的实验有一个大概的了解，提高实验教学的效率。

2.由批改实验报告转变为课堂考察为主的评分体系

在抓好学生实验前动脑环节的同时，也应逐步完善实验后的考评方式。目前普遍采用的依靠实验报告打分、期末计算总成绩的方法不能完全反映出学生对实验知识的真实掌握情况和学生的实验能力，且以动手为主要表现形式的课程无法也不应仅通过文字进行考评。故作为材料类学科一门重要的专业实验课，材料综合实验的评分构成中应大幅度提高实验课课堂分数在总分中所占比重。众所周知，实验本身即为动手与动脑的结合，而实验课堂上主要体现的就是学生的动手部分，加大课堂分数的比重就是增加对学生动手能力，以及实验中产生的各种情况处理能力的判定。

以材料综合实验中的“金相和组织观察实验”为例，此实验涉及到取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀和显微组织观察等多个环节，故对学生的操作要求较高，各步骤中可能出现的问题也较多，如磨制力度和角度掌握不好导致样品研磨面成为多个平面；粗砂纸的划痕被带入后面道次的磨制以至于最终有较深划痕无法去除；抛光时过于用力以及喷洒润滑液不及时导致样品表面氧化；浸蚀时间过长或过短等等。这些操作上的失误均会使金相试样产生缺陷，甚至最终无法观测到完整的显微组织。

在实际教学中我们发现，此实验中学生完成度差异很大，有些学生在规定时间内无法完成样品的制备和最终金相照片的拍摄，而有些同学则可快速优质地完成整个制备和拍照过程。观察中发现，后者具有较优秀的实验操作能力，可快速熟悉掌握设备并投入应用，且对于实验中出现的问题认真加以思考，并果断做出改进。例如，初次磨制试样者很容易出现样品被磨成多个平面的现象，一般出现在较粗砂纸道次中，这是由于往复移动样品时手腕角度没有随样品移动而调整所致。实验操作能力较强的学生会及时观察到这一情况，并果断处理，如立即回复上一道次重新磨制，甚至直接用砂轮机将样品恢复到初始状态，而不会纠结于继续磨样是否有可能补救。此类学生在重新磨样时会调整手腕动作与磨制过程相配合，一般不会再次出现同样问题，最终即便从头返工，也会较快完成，且最终样品表面会较完美。但通常在本实验评分时，这些情况不会被计入该次成绩中，最终分数主要取决于实验报告中金相照片的质量。这一模式的弊端不但在于无法考量学生实验操作能力和解决实际问题能力，同时也无法准确判断实验结果的优劣，例如可能某位学生最终完成的试样质量较差，但在拍照时可挑选质量较好的区域进行，即便该区域在整体样品中只占很小的比例。

有鉴于此，笔者认为，若需综合客观地评价每位学生的实验能力，则应要求任课教师改变“实验前统一指导，实验中偶尔辅导，实验后只收报告”的传统模式，在实验进行期间，频繁仔细地观察每一位操作者在不同步骤中的具体表现，以此给出细化的评分，从而在实验课完成时打出每位学生的课堂成绩，并在课后结合实验报告给出学生本次实验的最终成绩。我们认为相对于传统的评分模式，较为合理的新型评分体系应为实验课的课堂成绩占比约为70%，实验报告约为30%，其中课堂成绩又可以根据学生对该实验的理解程度、仪器设备使用水平、实验过程中态度的严谨性、实验操作习惯的优劣以及最终实验结果的完成度等方面进行细化，从而使学生的课堂成绩拉开档次。实验报告的主要分数应体现在对实验结果的分析和思考以及是否有独到见解等方面，同时仍需为实验报告的格式、书写水平留出一定分数空间，以督促学生养成良好的记录实验习惯。

这种新型的评分体系，因为突出了具体实验操作水平和学生动手能力，故可以客观评价学生驾驭实验的能力，从而使实验课成为科研能力和潜力的判据之一，为用人单位或更高一级别进修选拔实验和科研人才提供了参考。同时，增加对实验过程中表现的考量，也可以有效调动学生的主观能动性，促进学生在实验中更加认真、投入，使其乐于通过积极的动脑和动手获得更优秀的实验结果，从而有效提高学生的实验水平，并帮助他们对相关知识进行更深入的理解。

三、结束语

在进行了上述教学改革和实践后，我们发现，对于材料综合实验课相结合的材料物理性能课程，学生的学习热情和学习成绩均有相当程度的提高。新型评分标准的采用在较大程度上提升了学生的实验技能，培养了良好的实验习惯，对最终毕业设计的实验部分也有相当助益。综上所述，材料综合实验作为材料类学科的一门重要实践性课程，应更多的调动学生的积极性，使其在不断的动脑和动手中获得知识、深化认识、增长能力。同时，作为直接展示手脑协调运作能力的平台，实验课也应在继承传统功能的同时积极改革，从而更好地完成教学目的，为我国科研事业培养和选拔出更多优秀的实验型人才。

［1］刘强.材料物理性能［M］.北京：化学工业出版社，2009.

［2］曾豪华.《工程材料综合实验》的教学改革与实践［J］.广东技术师范学院学报（自然科学版），2010（2）.

［3］王小槐，张照军.《材料科学基础》综合设计型实验教学的探索［J］.实验室研究与探索，2004（1）.

Teaching Reform in Comprehensive Material Experiment Course

FU Bin，YOU Chen （Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

Exploration and practice were carried out in comprehensive material experiment，an important practice course for material specialty，aimed to optimize the teaching method and assessment system.The reform has effectively stimulated the students’learning interest，and improved their independent thinking，creative abilities，operation skills and overall qualities.

material science and engineering；comprehensive material experiment；teaching reform