高校实验课程教学新模式的探索

李莹 储耀卿 李杨 刘志福

【摘要】实验教学是高校教学的重要组成部分，在培养本科生动手能力、科学思维及创新能力、提升综合素质方面有重要意义。本文通过分析该校现行实验教学存在的问题，提出了引入科学研究的创造性、创新性和系统性，来改变本科生传统实验教学模式存在的弊端，为培养本科生的综合素质提供借鉴。

【关键词】实验课程  教学新模式  光电材料

【中图分类号】TB30-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）14-0053-01

实验课程是高校实践教学的重要环节，是培养学生操作技能和实验设计能力、发现和解决问题能力以及科学、创新思维方式的主要手段，为学生创造具有探索性的学习环境[1， 2]。目前实验教学模式存在诸多不足：1）综合实验教学仍停留在“基本知识、基本原理和基本操作”的层面，激发不了学生的实验兴趣。2）实验教学内容陈旧、实验方法偏重模拟和验证，不利于培养学生的主动学习和思维创新。3）实验设备陈旧、与现代科研和企业使用技术脱节[3， 4]，使得实验结果误差大而无法很好的与理论结合，严重影响实验课的教学体验和教学质量。

针对以上问题，实验教学需进行改革，将理论、实践、科研有机的结合在一起，改善实验教学体系和实验内容，利用科研的前沿性、综合性、创新性，将其融入实验教学中，以提高实验课的教学水平和人才培养质量。如将科研项目“白光LED用荧光粉的研究”引入到光电材料实验的教学中，不仅让本科生了解荧光粉的研究历史及目前研究的新进展，还可掌握研究的系统方法，另外使實验教学具有创新性、系统性，对学生实践能力、创新能力和科学思维能力的培养起积极作用。

1.将科研项目引入实验教学

科研是我国高校教师的重要工作之一，实验教学是理工科学生消化、理解并运用基础原理，接受科学思维和创新意识培养的重要平台。但对本科生而言，并没有太多机会接触科研项目，而实验课几乎是唯一能让本科生将理论知识与实际相结合的途径。

传统的实验教学模式偏重验证性实验，对实验方法和技能的综合应用训练较少。且从实验内容、操作步骤的确定到设备的准备均由教师完成，整个实验课学生处于被动，严重限制了学生自主能动性的发挥。通过将科研项目引入到实验教学中，可极大程度地调动学生的主动性，全方位提高本科生的专业素质和创新能力。对此，我国一些高校已进行了初步尝试，如复旦大学物理实验课、西南科技大学化学实验课。我们在光电材料实验课中，引入了科研项目“染料敏化太阳能电池的研究”和“白光LED用荧光粉的研究”等。学生们对太阳能电池是很熟悉的，但其从制备、封装到性能测试的过程是足以能引起大家兴趣的。首先是TiO2浆料的制备，让学生们认识到原料粒径和纯度对性能的影响。其次采用丝网印刷技术将浆料印刷到导电玻璃基片，让学生了解工业生产的流程，体会知识对人类社会的推进作用[5]。荧光粉的研究实验，让学生了解到照明方式的变革人类发展的贡献，同时熟悉白光LED的集成方式及荧光粉的研究进展，从粉料的制备、点胶封装到光强测试，再到软件模拟分析散热过程等，使学生们亲密接触了学科较新的发展动向，培养了学生分析、解决问题的能力及团队协作、科学思维和开拓创新意识。

2.转化科研项目为实验教学内容的实施策略

由于科研项目的研究内容多、涉及面广，因而不能直接作为本科生的实验教学内容，需经过筛选、拆分及一定的加工。首先，实验项目的设立，要难易适中，要具有综合性和创新性。通过分析梳理项目内容，结合本科生理论知识找寻与专业课相关知识点，设立实验项目。其次，各实验环节的设计，以科研项目的技术资料为基础，进行适当裁剪、简化，进一步细化为若干难度适中的子任务，同时保证实验内容的完整性。

以“白光LED用荧光粉的研究”为例，将其裁剪为制备、结构分析及性能测试三个子任务。在制备实验中，我们选取工艺流程简单的固相合成法，原料选择无毒的碳酸盐及二氧化硅制备硅酸盐荧光粉，具体的配方按化学计量比和非计量比分组配置。在保证安全的前提下，让学生体会将知识转化为能力的乐趣，调动其参与科研活动的热情，培养学生的主动思维和实践创新能力。所得产物，我们利用X-射线衍射仪进行物相鉴定，确定物质的晶体结构和化学组成，运用显微镜观察其形貌特征。最后，通过点胶封装技术制作LED灯珠，使用积分球测试LED灯珠的光、色、电等参数，并分析测试光强度分布。整个过程让学生熟悉了科研的系统性，培养了其独立设计、操作、解决实验问题以及对实验数据的处理能力。通过对实验现象的观察、数据的记录和结果的分析，使学生们获得了丰富的关于LED的认识，同时达到了对理论知识熟练掌握和深刻理解的目的。

3.将科研设备和技术引入到实验教学

因长期以来对本科生实验教学的疏忽，导致高校实验教学设备陈旧，与现代科研和企业使用技术严重脱节。在测试中出现严重偏差，致使实验结果无法呈现一定的规律性，与理论知识不符，影响了实验课的教学体验和教学质量。各高校都对科研项目投入了大量的财力，科研用设备都有一定的先进性和精准度，若将科研设备同样用于教学，使先进的仪器不仅为科研服务，也向本科生开放，不仅可有效提高设备的利用率，还可使本科生了解现代分析技术，更利于与企业实践接轨。

4.改革的意义

科研项目引入到本科生实验教学，对培养学生科学思维和创新能力提升有明显的作用。科研项目的引入改变了学生对实验课的体验感，极大地调动了其参与的积极性。改变了传统实验课偏重验证性实验、学生被动“照方抓药”的模式。科研与实验教学的结合，反过来又带动了理论知识的学习和对科技热点的关注，使主动学习性更强。另外，该模式推动了实验教学内容和体系的更新，对学生的实验代入感更强，本科生通过接受科学研究的锻炼，有利于调动他们主动学习的积极性和探索未知领域的兴趣，以及透过现象剖析事物本质的科学思维能力。总之，该模式的实验课，增加了学生在实验课中的体验，提高了实验教学质量，同时培养学生动手操作能力、科研思维能力和对现代测试分析技术的掌握。

5.结语

综上所述，科研项目是现在科技最新的研究方向和未来的发展方向，通过一定的剪裁、细化引入到本科生实验教学内容中，不仅有效地解决了实验教学内容陈旧、设备技术落后的问题，同时也让实验教学变身为工程实践教学，为本科生的继续深造打下基础，增强本科生从事工业生产的实践能力。

参考文献：

[1]宋红杰，郭彩红，熊庆等. 基于创新能力培养的探索型分析科学实验的设计[J].实验技术与管理，2017（9）：20-22.

[2]邢红宏，梁承红，张纪磊. 充分利用综合性实验培养学生的综合素质[J].实验室研究与探索，2013（02）：165-167.

[3]丁彩红，吴喜如.机械综合实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2012（4）：318-321.

[4]耿红霞，蒋小林.综合性实验教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索，2015（5）：147-149.

[5]刘志福，储耀卿，李杨.应用技术背景下的光电材料实验改革思路探讨[J].科技资讯.2016（25）：81