以学生为中心对无机热工基础实验的综合改革

李志辉 徐娜 李婷

摘要：教学改革项目符合以学生为中心、综合性实验研究，对无机非金属材料工程专业基础实验课程进行综合改革，期望培养学生综合实践能力，减少撰写实验报告的工作量，为学生减负。对其他实验课程的具体指导提供借鉴作用。

关键词：以人为本、综合实验、教学改革

1研究意义及现状分析

无机非金属材料工程专业属于材料类专业，研究的内容较为广泛，各个高校根据自身特点有所侧重。传统的冶金类高校这个专业主要研究耐火材料、陶瓷、水泥和玻璃四个方向。本专业前身是始建于1952年的耐火材料专业，为全国首创，是我国培养高温材料领域人才的基地，根据《普通高等学校本科专业目录》1987年改为硅酸盐工程专业，1999年更名为无机非金属材料工程专业。本专业是学校的优势特色专业[1]、创新创业教育改革试点专业，辽宁省紧缺人才培養专业[2]、普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业、一流本科教育示范专业，教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业[3]、国家一流本科专业建设点。

本专业有三门骨干基础课程：《材料科学基础》、《无机非金属材料基础》和《无机非金属材料热工基础》，都有相应的实验教学任务。2017版培养计划时将三门课程的实验部分，独立设置为《无机非金属材料基础实验》。自2017级学生开始实施，已经成功运行了9个班型。

本实验教学改革，将其中与《无机非金属材料热工基础》相关的三个实验项目进行合理整合。也就是将伯努利方程应用实验、燃料油闪火点和燃烧点测定实验和大空间外水平圆管空气自然对流传热实验，有机综合在一个项目中，命名为“无机热工基础综合实验”。

2项目研究达到的目的

在教学实践中，我们注意到专业学生在一个学期中，要完成多门理论课程和实验课程的学习任务，仅本专业的实验内容需要上交的《实验报告》就有24份之多：“无机非金属材料基础实验”9个实验项目需要交9份实验报告，“无机材料性能”4份，“材料现代研究方法”4份，“耐火材料岩相学”6份，“耐火材料化学分析”1份综合大报告，我们看着都觉得学生比较辛苦。

通过教改项目的实施，将三个验证性的实验项目，进行顺畅整合，突出不同知识点的综合性运用和开发，丰富成综合性实验项目。学生来到实验室按顺序一次性连续做完三个实验的内容，免于奔波之苦。将学生实验报告从3份减少到1份，将实验原理等与教材一致的部分省略，只保留实验数据、处理、现象、分析等差异性的部分，以学生为本，从这个角度为学生减负。

3项目内容创新点实施

3.1项目基本内容

整合实验项目。将“伯努利方程应用”、“燃料油闪火点和燃烧点测定”和“大空间外水平圆管空气自然对流传热”三个实验，整合成“无机热工基础综合实验”一个实验项目。

升级项目类型。将原“伯努利方程应用”实验管段位置和吹风系统风量闸板进行不同点位的组合，综合分析伯努利方程在流体中的应用。将原“大空间外水平圆管空气自然对流传热”，由固定采样点的验证性实验，丰富完善成学生自行组合管长和温度的综合性实验。整体将本实验项目升级为综合性实验。

3.2项目创新点

（1）教学内容和课程体系的创新

通过资源整合，提高实验教学的相关性，将原有的实验项目从验证性实验升级为综合性实验，以此来提高学生的综合能力，丰富知识体系。为日后学习工艺学、设备课程打好坚实基础。

（2）教学方法和手段研究的创新

随着OBE教学理念的引入，注重改变主讲教师的思维方式，提高业务水平，注重“以学生为中心，产出为导向，持续改进”的现代教学理念的运用和研究。将分散的知识点，较为集中系统地进行教学，首先需要指导教师系统讲解知识点之间的相关性。其次三位主讲教师注意掌握教学节奏，不同组别之间有效衔接。学生们作好预习工作，在教学过程中，应该会觉得学习思路更加清晰，系统。

（3）考核方式的创新

教师减少学生部分书写工作量，反过来，要求学生提高报告质量，强调过程管理，极大提高学生积极参与实验的兴致，勤于动手实验方能取得较好的成绩。学生实验数据多样化、精准性、合理性，主讲教师综合评定实验成绩，更加公平、合理。

（4）学生能力的培养

学生能够发挥主观能动性，自主进行综合实验，学生实验前需进行一定的准备工作，实验过程更加灵活多样，培养学生的实验能力，动手动脑、勤于思考、团结合作、综合分析、解决问题、工程实践等的综合实践能力。学生提高了对无机非金属材料热工基础知识的理解与掌握，增加了对专业的兴趣，学生提高了对人生规划的准确度和自信心。

3.3项目实施和报告

收集、整理相关文献材料，丰富完善实验内容，合理分组，进行多种组合方案的实验实施。

学生先认真预习实验，有不明确的地方可以与指导教师进行沟通、研讨。要求学生在实验的全过程中思路清晰，动手动脑能力强，对实验数据和现象能够进行合理分析。

以李志辉编著的《无机非金属材料工程专业创新实验》的第二章内容为本项目的实验教材，项目组在实践教学过程中，进行完善、修订。

对实验项目成绩进行改革，《实验报告》成绩占50%，实验准备、过程、数据、结果分析等综合环节占50%。

《实验报告》中，需要完成的思考题：

（1）伯努利方程的应用条件和原理是什么？

（2）在进行实验过程中需要注意哪些问题？

（3）测量燃料的闪火点和燃烧点有何意义？

（4）描述测量燃料闪火点和燃烧点的现象。

（5）怎样保证空气自然对流过渡流的状态？

（6）层流或湍流状态其准则方程式如何改？

4结论

在实施过程中，注重“以学生为中心，产出为导向，持续改进”的现代教学OBE理念的运用和研究，期望对学生的创新、创业、就业、成才和能力提升有帮助。学生通过实施实验，正确理解课堂上学习的理论知识，建立抽象的立体思维能力，并培养学生的动手动脑能力，对学生消化对应的理论课上学到的抽象理论，提高学生分析问题、解决问题的能力均有极大的帮助。

参考文献

[1]李志辉.优势特色专业学生创新能力培养的研究与实践，山海经-教育前沿，2020，40（17）：163.

[2]李志辉.紧缺人才培养专业实践教学体系构建，世界家苑，2020，21（9）：146.

[3]李志辉，张国栋，李婷，等.卓越工程师培养与实习基地建设的研究.实验技术与管理，2013，30（3）：169-170，179.

资助：辽宁科技大学2021年实验教学改革项目（SYJG202122）。

作者简介：李志辉（1974-），男，黑龙江富裕人，硕士，副教授，从事无机非金属材料工程专业的教学与科研工作。