《玻璃材料实验》课程在创新型人才培养中的探索与实践

田英良　王亚丽　孙诗兵　崔素萍

摘要：以培养符合时代发展和社会需要的创新型人才为目标，结合《玻璃材料实验》课程的实验教学体会，从传统教学教学内容的不足、教学改革思路以及教学改革实践进行了系统研讨，通过增加实验教学课时，注重综合性实验训练，利用现代教育理念，充分借助个性化教学模式、讨论学习模式、探究式学习模式，运用启发式教学方法和探究式教学方法，建立先进科学合理的教学评价，可以促进和激发创新型学生的表现。

关键词：创新人才培养；实验教学；玻璃材料实验；现代教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）14-0122-03

一、前言

高等教育主要职能在于人才培养、科学研究和社会服务，其中人才培养是最为核心所在。按照人才培养目标要求培养具有良好人文、科学素质和社会责任感，学科基础扎实，具有自我学习能力、创新精神和创新能力的一流人才。具体包含：得到基础研究和应用研究的训练，具有扎实的基础理论知识和实验技能，动手能力强、综合素质好；掌握科学的思维方法，具备较强的获取知识能力，具有探索精神、创新能力和优秀的科学品质，因此，人才培养终极目标在于创新人才培养。创新人才既要有深厚的理论基础，又要较强的实践能力和创新能力。实践教学可以充分发挥创新型人才培养作用，实验教学的组织形式是相对开放的，学生有一定的自主性，完全可以成为学习的主体。实践教学理论结合实践的桥梁，是培养知识型人才提升为创新人才的重要途径。实验教学不仅能够培养学生动手操作能力，提高运用所学理论知识来分析和解决世纪问题的能力，而且能够培养学生的创新意识、创新思维、创新精神[1]。

本科教育是高等教育的基础，实验教学是本科教育特别是理、工、农、医等学科教育的重要组成部分[2]，在培养具有知识、能力、技能等综合素质的创新型人才方面有着理论教学不可替代的作用[3]。实验教学是培养高水平、创新型人才的重要手段，锻炼实验技能，动手能力、创新思维的过程。《玻璃材料实验》是无机非金属材料专业的重要的实验课程，通过实验可以让学生更好地认知和理解玻璃材料理论知识。传统的玻璃材料实验教学过多地强调通过验证性实验来加深学生对理论知识的理解和巩固，忽视了对学生动手能力和创新意识的培养。因此，改革传统的《玻璃材料实验》教学模式与方法，在实验教学中积极启用现代教育理念，深化教育改革，促进创新人才培养，成为时代发展必然趋势。

二、《玻璃材料实验》传统实验教学不足

1.实验教学时数不足。目前，高校基本沿袭20世纪90年代人才培养理念“厚基础，宽口径”，导致大量基础课占用了实验教学实践，另外教学主管部门、教师和学生在思想上逐步形成“重理论，轻实践”的现象，因此，最终导致实验教学成为“鸡肋”，实验指导教师面对很少的实验课时，即使想引导学生完成一些创新性探索实验，也很难开展和进行相关尝试。

2.实验教学内容陈旧。由于实验教学时数不足的影响，很多实验只能开设最为基础的实验，这些实验都是验证性实验，缺乏设计性、综合性实验内容。另外，实验手段也相对落后，不能反映出当代实验技术的发展。实验教学方法单一。实验课程的设置没有充分考虑学生的不同层次的需求，实验过程变成了老师的“独角戏”，学生只是机械地模仿和复制一遍实验而已。实验结果的评估仅是依靠教师评定为主，依据学生表现、遵章守纪、实验报告撰写规范与否、数据处理得当与否、实验结论正确与否等作为主要评价依据，完全忽视了学生在实验中的主体作用和他们在实验中的思考与探索。

3.实验教学设备陈旧。实验教学是为了学生完成理论知识的认知和理解，需要通过做中的思考、观察中的理解、抽象中的提升，最终实现知识的掌握[4]。实验是通过具体的仪器设备进行系统验证来完成的，学生了解和掌握仪器设备的操作，实验中锻炼学生动手能力和观察能力。仪器设备是支撑整个实验进展的关键所在，科技的进步推动了仪器设备的更新，如果依然采用20世纪90年代以前的仪器设备进相关实验，一是实验效率低下，影响实验进度，二是学生不能接触到先进仪器设备，不了解材料相关性能测试，对于学生感兴趣的性能测量项目不能完成。

4.实验教学场地不足。1999年中国高等学校开始大规模进行扩招，导致高等学校各种教育资源普遍面临不足问题，尤其实验教学是一个体现最为严重的问题，实验教学需要分散化教学、需要保障每个学生具有均等的实验机会，由于实验教学占用场地会相对较大，另外需要相关仪器设备支撑，实验室面积紧张问题不能马上得到缓解。很多高等学校普遍采用多组轮流实验模式，甚至晚上也被排上实验课，即使这样还是不能保障每人一组或小于4人/组的实验，这样就很难保障每个人有实验动手的能力锻炼，出现一个学生“做”，几个学生“观摩”的场景。

二、《玻璃材料实验》教学改革思路

1.提高师生对实验教学的认识。近20年受传统教育模式的影响，“重理论，轻实践”的思想已经在教师和学生中产生根深蒂固的影响，教师不愿承担更多的实验教学任务，学生不爱下实验室做实验，即使进入实验室也是应付的态度，因此造成了高校所培养的人才动手能力普遍下降，在社会上产生不良影响，有的用工单位甚至放弃“本科”而选择“专科”或“职高”。基于目前的现状，作为高校管理者和教师们要发挥实验教学的作用，将实验课的地位逐步提升。只有加强实验课的重视，才能充分发挥实验教学对创新人才培养的促进作用。

2.现代教学模式在实验教学中的应用。在传统实验教学模式中，老师处于主体地位，学生作为被动接受者。实验从讲解到实验操作，都有老师带着学生来完成，学生成为被动接受者。这种教学模式严重束缚了学生主观能动性。需要在尊重学生个性发展的基础上，对传统模式进行全面改革，重视发挥学生的主动性，让学生在实验教学中处于主体地位。这样不仅可以减少老师的工作量，还能有效提高学生的积极性，为培养创新人才创造有利条件[5]。在实验教学过程中充分应用现代教学模式，包括个性化教学模式、讨论学习模式、探究式学习模式。

3.启发式和探究式教学方法的应用。结合实验教学目的和要求，以及学生的实际情况，使用各种方式和方法调动学生的求知欲，发挥其积极性和主动性，引导学生把精力集中到分析问题和解决问题上来。学生在教师的引导下，通过自己或小组探索发现问题、发现规律，从而提高独立解决问题的能力，让学生真正体会到自己是学习的主人。教师在教学过程中不断鼓励学生，使学生建立自信，在遇到困难时给予适当的知识和技能提示和支持，建立师生双方的互信和友情。教师为了完成创新人才培养，教师需要设计一个综合性实验，这个实验仅有目标性描述，没有过程和结果。这样教师的任务就是引导学生去“发现”、”探究”、“解决”，在实验过程中学生必须通过自己的思考，独立研究，运用解决问题的方法，体会实验过程，发现事物内在规律，形成自己的概念。

4.实验教学组织和实施形式的变化。由于《玻璃材料实验》中的认知实验和验证实验让学生自行开展和进行，每个实验均可单个学生独立开展，实验结果需要交实物、照片和实验报告，还有实验感想。对于创新性综合实验而言，一般根据学生特性让他们进行适当组合，动手能力强和理论基础扎实的学生相结合，男生和女生相互结合，形成3～6人的实验小组。传统实验教学是在规定时间内进行的，非规定时间内实验室不开放，现在将实验室进行开放，包括开饭时间甚至晚上和周末时间，实验小组可根据自己的时间来预约实验，根据所拟定实验方案的时间规划，提出相关仪器设备、原材料、其他开展实验的必要物质。在玻璃材料的性能设计方面可使用计算机仿真设计软件，学生可以独立进行上机计算，计算结果可作为实验参考使用，需要经过实验验证。再者，专业实验教学基本落实到教师的科研平台上开展，分担了实验教学场地不足、人员拥挤等问题，同时也克服了基础实验室年均利用率不高的问题。在实验过程中学生可以了解到教师所从事的前沿科学研究内容和高精尖仪器设备使用。

三、《玻璃材料实验》教学改革实践

1.增加实验教学时数。2013年北京工业大学材料学院根据本科毕业生就业情况调研结果，及时推动本科教育改革，决定将本科1～2年级按统一的基础课程进行培养，3～4年级按照专业人才培养，学生按照自己的兴趣和爱好任选金属材料、无机非金属材料、功能材料、资源循环其中的一个教学系，进行继续深造。《玻璃材料实验》是无机非金属材料教学系开设的本科实验课，为了提升了专业实验对创新人才培养的作用，将原来的4课时提高到8课时，理论教学为16课时，专业化理论和实践教学课时比例达到2∶1。为《玻璃材料实验》课程开设内容提供了课时保障，除了可以完成认知实验和验证实验，还可以开展一次综合性实验，见表1，以前课时仅能完成认识实验和验证实验。

2.启用讨论教学模式。综合实验《五彩琉璃饰品制作》是一个比较贴近生活的专业性实验，但是只给出了一个相对比较宽泛的实验命题，没有相关实验原理、实验过程和注意事项的介绍，完全需要发挥实验小组在玻璃材料方面积累的理论知识和先前的认知实验、验证实验的实践。学习小组结合学校数据库资源查阅相关资料和信息，确定技术路线，拟定实施方案，分解实验步骤。小组成员内部需要对上述工作进行论证和讨论，然后与实验指导老师一起再进行实验方案的讨论和审定。指导教师应该根据综合实验中的关键技术难点给予提示和引导，包括采用的成型方法是什么？这是决定整个技术路线的关键。琉璃和玻璃概念与内涵的差别是什么？五彩是个泛数，五彩的实现手段？玻璃着色原理如何运用？不同玻璃熔合在一起膨胀系数和软化点不同会导致什么结果？玻璃成型借助的模具材料选用哪种更合适？玻璃制品退火工艺参数如何制定？玻璃饰品烧结后，表面采用何种处理方法？

在学生实验过程中，教师必须予以必要的启发性指导，在实验结束后对实验报告和结果进行正确性的评价，同时加强小组之间的互评，以及组员之间的相互评价。

3.建立科学合理教学评价。为使《玻璃材料实验》课程获得良好的教学效果，改变原来以实验操作和实验报告为主的传统评价方式，建立学生实验能力的多层次、综合性评价办法，弱化实验报告在评价中的所占比例，这样有利于引导学生综合素质的提高，以及全面衡量学生运用知识和技能的能力。评价标准调整为：平时实验操作和表现占25%，综合实验技术路线和方案占25%，综合实验执行效果占20%，实验报告占10%，实验体会与感想占10%，小组成员评价占10%。实验成绩来自多方面的综合评价，既包括教师的评价，也有来自学生之间的评价，避免了评价的片面性，避免传统的评价注重认真和实验报告撰写规范者得高分现象，通过实验考评方法的变革可以体现出对学生的创新能力关注，可以促进和激发创新型学生的表现。

参考文献：

[1]杨吉民.物理化学实验在成人教育中的教学改革与创新探索[J].中国成人教育，2012，（2）：141-142.

[2]黄楷.优化实验教学体系建设，促进创新型人才培养[J].实验室研究与探索，2018，27（9）：79-81，98.

[3]李春伟，王桂英.创新型人才培养视角下的包装工程专业实验教学改革[J].中国科技信息，2013，（2）：145，168.

[4]吴疆，张攀峰，常樱.现代教育技术教程[M].第3版.北京，人民邮电出版社，2009：22-23.

[5]冯明海，耿晓菊.创新型人才培养与高校实验教学改革的探讨[J].才智，2009，（8）：231-232.