“双一流”建设背景下的大材料基础实验教学改革

王雪红　支东彦　杨晓玲　陈健壮　滕鑫

[摘 要]在“双一流”建设的大背景下，高校的转型发展对教育体系布局提出了更高的要求，而推动教育体系的改革与发展已成为高校建设与发展的重要内容。课题组介绍了高校大材料基础实验教学改革的必要性，阐述了基于“双一流”建设背景的实验教学改革模式，为兄弟院校的改革研究提供参考。

[关键词]“双一流”建设;材料基础实验;教学改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）10-0051-03

在“双一流”建设的大背景下，国家在创新驱動发展战略中明确指出，必须坚持“人才、学科、科研”三位一体协调发展，与社会经济发展需求相匹配，形成和发展优势特色学科，以实现建设世界一流大学和一流学科的战略目标[1-2]。大材料基础实验是一门知识面广、实践性强和应用性宽的实践课程，其学习方法、操作技能以及实验内容所涉及的信息较为宽泛，因此，如何在“双一流”建设的大背景下做好新时期的实验教学工作是一个亟待解决的问题[3-5]。为了培养适应现代化发展的创新性人才，高校必须对大材料基础实验课程的实验内容、实验方法、评价模式、实验教材及资源配置等进行积极有效的改革。

一、大材料基础实验教学的现状分析

随着高等教育体制改革的不断深化，高校已从思想政治教育、文化素质教育、体能素质培养等方面来全面提高学生的培养质量[6-7]。大材料基础实验是一门以材料为经的实践类课程，主要通过对大分子的组成、结构和应用三条主线进行系列分析来开展教学活动，是培养学生的实践能力、创新思维和职业素养的重要途径之一，具有相当重要的基础性[10]。然而，尽管高校在基础教育教学方面做了一些有益的探索，但仍存在诸多问题[8-9]。

（一）大材料基础实验的教学体系难以整合优化

大材料基础实验教学的主要目的是教授给学生材料学科最基本的知识点和方法论，其课程内容多，体系复杂，学科跨度大，交叉相融。如何建立具有自身特色的实验体系，需要做大量的摸索和实践工作。

（二）大材料基础实验的教学过程过于程序化，难以培养学生的创新思维

大材料基础实验的教学内容相对死板，较为单一，缺乏层次性，很难激起学生的兴趣;老师灌输式的指导模式过分强调实验的“程序化”操作，抑制学生的逆向思维和发散思维，不利于提高学生的创新能力;实验考核评价通常也流于形式，已无法适应新时期社会发展的步伐。

（三）大材料基础实验的立足点不高，难以摆脱其依托理论课的附属性

实验课往往依附于理论课，课程的比重明显不足，且部分硬件完全不能满足实验的需求。从总体上来看，实验课程的系统性较差，相对离散，很难形成具有自身特色的体系，且大多数理论课与实验课之间存在脱节，不可避免地造成重复教学的现象;实验内容缺乏创新性和拓展性，大多以基础性、验证性的实验为主，而未纳入具有创新性和综合性的开放实验项目。

二、大材料基础实验教学存在的问题解析

（一）教育理念落实不到位，实验教学长期处于劣势地位

长期以来，由于受到传统教学模式的影响，很多老师认为实验工作是教学与科研工作的辅助性工作，从而使得实验教学往往停留于“走过场”的层面，且高校在实验教学场地、设备设施的投入非常有限，导致可动手操作的实验项目少之又少，也造成了学生在实验过程中懒散、走马观花的学习态度。这些不良影响主要是由基础教学的教育理念落实不到位造成的。

（二）实验教学过程不规范，难以保证学生基本培养要求

近年来，尽管高校在实验教学方面做了大量的工作，但依然存在很多不尽如人意的地方，如实验内容与教学大纲不符、学分与实际学时不匹配、学生安全意识淡薄、实验内容交叉重叠、实验安排主观随意及实验教师疲于应付等现象非常突出，从而导致实验教学质量不断下滑，难以满足学生基本培养要求。

（三）实验教材更新缓慢，实验内容相对陈化，无法适应材料科学的快速发展

实验教材作为学生开展实验的重要指导工具书，必须凸显大材料基础实验的相关知识点。然而，大多数高校所使用的实验教材均是尚未出版的讲义，其内容基本上为陈化的、传统的、简化的实验模型或例证，导致实验内容与社会发展的先进程度不相匹配。更关键的是，随着材料学科群的快速发展，特别是材料、生物、化学等学科的有机融合，将材料科学推向引领学科，若再不置换、积累和融入最新、最先进的研究成果，将无法适应材料科学的快速发展。

（四）实验教学依然保留学年制的运行模式，导致实验改革相对滞后

学分制作为先进的高等教育制度，因教学方式灵活、学制弹性可控等优势，逐渐取代了早期的学年制。然而，与理论课程相比，实验课程依然保留早期学年制的痕迹，实行整齐划一的大规模授课，尚未开展科学的、完整的和有效的资源体系配置，已无法适应学分制改革的发展需求。

（五）专任实验教师少是造成实验支撑条件严重不足的主要原因

近年来，尽管高校在实验教学用地和设备方面做了大量的投入，但是大材料基础实验教学的专任老师依然严重不足。由于受学校工作重心导向的影响，教师在科学研究上花了大量的时间，而很少有人在实验教学方面做深入的研究。在很多情况下，实验教学的工作往往由新进的年轻教师或工作量不足的教师直接承担，而这些教师对实验设备的使用缺乏基本的认识，从而制约了实验课程的改革与发展。

三、提高大材料基础实验教学质量的基本对策

（一）转变观念，夯实和加强实验教学基础

大材料基础实验课程是材料学科人才培养的基石，有着重要的意义。加强基础实验教学，不仅要始终坚持大材料基础实验教学的基础性地位，还要加强基础实验建设，并逐步拓展学生科学思维、严谨态度和执着精神，为进一步确立专业方向和专业教育打下基础。

（二）规范实验教学过程，建立一套完整的实验教学监管体系

如何建立一套完整的实验教学监管体系，直接关系到学生能力的培养。首先，必须围绕该门课程所对应的人才培养目标，把学生应具备的素质和技能融入教学过程中，既满足传统教学的需求，又促进专业知识点与创新思维的衔接与融合;其次，鼓励科研教师反哺教学工作，开设多知识点、多课程相融合的深层次开放性实验，即筛选出具有创新性的实验项目和内容为学生开设实验课程，始终保持实验内容的新颖性和先进性;再次，强调学生在整个实验项目过程中的主体地位，激发学生对实验的积极性、想象力和创造力，其实验项目实施过程如图1所示;最后，組建由一支具有责任心、经验丰富的实验教学过程监管队伍，从实验前期准备、实验安全教育、实验过程以及实验报告等方面进行全程跟踪监管，形成完整的实验教学日志，并将其作为实验教师和学生的实验考核评价标准，从而达到规范实验教学过程的目的。

（三）构建实验教学平台，规范实验管理制度，改进实验教学运行机制

构建实验教学平台是开展教学活动的基本保障，主要包括实验室的硬件设施平台和现代化的技术保障平台。在“双一流”建设的大背景下，国家加大了对高校实验室的建设力度，特别是“国家级实验教学示范中心”“虚拟仿真实验教学中心”等，已构建了先进的实验室硬件设施平台。然而，在硬件设施平台的运行过程中，必须打破原有的实验管理体制，克服实验设备长期闲置、分散及利用率不足的问题。此外，构建现代化的技术保障平台，大力推进现代化教学手段的使用，如多媒体模拟、虚拟教学和VR体验等，既可规范实验教学内容和程序，又可实现超时空的知识传送，让学生对实验有直观和感性的认识，为实验原理的剖析和实验过程的分析打下坚实的基础。以流变行为测试为例，可采用虚拟教学对熔体流动速率仪和毛细管流变仪的工作原理进行现场模拟，如图2所示，使学生对材料的流变原理和测试过程有更深切的理解。

建立规范的实验教学管理制度，一是建立实验教学的学分制，根据实验教学规律安排教学，实行必修实验项目的学分制与选修实验项目的学分制相结合的模式，在灵活安排教学、体现因材施教的同时，保证基本培养要求的实现;二是建立实验联动创新平台，利用信息化联动创新平台发布可开设的实验项目、开设时间段、实验基本要求等事项，学生预约登记，实验室实行全天候开放，这不仅是解决实验条件不足的主要措施，也为学有余力的学生提供了实验和动手条件。

（四）积极调动教学双方的积极性，构建完整的实验教学评价体系

根据教育学的基本理论，学生是实验教学的主体，教师是实验教学的引导者，只有充分调动双方的积极性和创造性，才能提高教学质量的原动力[11-12]。首先，实验教师必须认识到从“讲授式”到“启发式”的重要性，明确任何科学现象、概念、定律都是建立在实验基础之上的;其次，高校也应该在稳定实验教师队伍方面制定政策，使实验教师在出国、深造、职称、津贴等方面享有与科研教师同等的待遇，保护实验教师群体的切身利益;最后，高校也应跨学科、跨学院建立大学生创新创业项目群，引导学生参与项目，拓展科学思维，使其得到初步训练和熏陶，为未来的科研道路或职业规划打下良好的基础。

实验教学评价体系作为实验教学过程的重要组成部分，其目的在于科学地、合理地、有效地评价实验教学过程。为了确保实验教学活动的正常进行，不仅要对实验教师的教学效果进行评价，还要对学生的学习情况进行评价，使教学双方高度重视实验教学，以促进教学质量的提升。实验教学评价体系如表1所示。

四、结语

在“双一流”建设的大背景下，实验教学水平的高低，是衡量大学科学研究水平的标准，同时高水平的实验教学也是建设世界一流大学的重要支撑。搞好实验教学工作是一项长期而艰巨的任务，任重而道远。作为高等院校，必须在实验教学过程中始终坚持落实基础教育教学理念，打造创新创业项目群，健全实验教学监管体系，改进实验教学运行机制，加强实验教学改革研究，重视实验教学氛围，培养学生的探索精神和创新思维。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张莉英，纪煦，王怀明.转型发展下机械设计制造及其自动化专业实践教学改革[J].实验技术与管理，2017（9）：173-176.

[2] 杨奕，刘伟，贺晓蓉.面向工程教育专业认证的电气卓越工程师培养模式研究[J].实验技术与管理，2017（3）：16-19.

[3] 戴红玲，胡锋平，彭小明，王敏.“双一流”建设视阈下专业实践教学体系的构建与实践[J].实验技术与管理，2017（11）：225-228.

[4] 张海，付伟.面向“双一流”建设的机械工程专业实验教学体系建设[J].实验技术与管理，2017（10）：166-169.

[5] 汤化伟，段体兰，邓苗苗.“双一流”建设背景下高校基础化学实验室安全管理[J].实验室研究与探索，2017（9）：291-293.

[6] 张立宁，安晶，柳锋.基于CDIO理念的工程管理专业实践教学改革[J].高等建筑教育，2017（5）：91-94.

[7] 胡德鑫.德国工程教育专业认证制度的变迁逻辑及其启示——基于历史制度主义的分析范式[J].高校教育管理，2017（6）：74-82.

[8] 夏静萍，王瑛.工程专业认证背景下的自动控制原理实验教学改革与实践[J].实验技术与管理，2016（2）：159-161+165.

[9] 花汉兵，王建新，班恬.电子技术实践教学改革与体系构建的研究[J].实验科学与技术，2017（3）：43-46.

[10] 吕勇，刘力双，刘洋，郎晓萍，陈青山，马牧燕.适应“双一流”建设的实验教学示范中心教学体系建设[J].实验技术与管理，2017（2）：197-200.

[11] 幸晋渝，王振玉.基于工程能力培养的实践教学改革探索与实践[J].中国现代教育装备，2017（1）：25-27.

[12] 赖强，杨静.创新创业背景下自动化实践教学改革[J].教育教学论坛，2017（43）：105-106.

[责任编辑：钟 岚]