材料科学与工程专业实验教学改革的研究与实践

◇乐山师范学院新能源材料与化学学院 陈 昶 曹凤红 黄兰香 徐要辉 邓 迟 董昌雪 汪 琴

通过从教学内容、教学方法、课程体系设置等方面进行改革和研究，分析了材料科学与工程专业实验教学面临的问题，并提出了相应的改进措施，充分调动学生学习的积极性和主动性，发挥学生的实践操作及创新思维能力，从而使培养出来的学生具备扎实的工程专业领域工作的基本技能和专业素质，逐步实现培养具有较强创新意识和实践能力的复合型人才的目标。

目前，面对科学技术的快速发展，国内产业面临转型和升级的巨大考验，在这样严峻的形式之下，势必对工程技术专业人员的创新实践技能提出了更高的要求和挑战[1-3]。材料科学与工程属于工科类专业中一个基础性学科，该专业旨在培养具有材料科学、材料工程等一系列理论知识和应用能力，并能在材料生产加工领域从事工艺设计和技术开发的高素质应用型专门人才，能够在一定程度上满足当下科学发展对于创新型专业技术人员的需求[4]。材料科学与工程属于实践性较强的学科，因此实验教学成为了该学科必不可少的关键组成部分[5]。

1 实验教学存在的问题

乐山师范学院从开设材料科学与工程专业以来，始终将培养适应社会人才需求作为重要目标，以培养学生创新实践能力为导向，设置了与材料科学、材料工程相关的专业课程。同时，学院非常重视对学生实践创新能力的培养，实验教学贯穿在该专业整个能力培养过程之中。实验教学能够有效地将理论知识与实践操作结合起来，对于加强学生的基础理论知识体系、掌握实验研究的基本技能、培养学生运用科学方法开发高性能新材料、改善和提高传统材料组织性能、发现和解决实际工程问题等方面具有非常重要的作用。然而，由于教学经费、实验设备配置等多方面的原因，导致材料科学与工程专业的实验教学过程中存在诸多问题。比如实验教学中开设的实验项目以验证性为主，缺乏设计型、开放型以及创新型实验项目。此外，实验教学重操作轻原理，且实验操作内容相对单一，学生只是按部就班地完成相关操作，对于实验数据背后的实验原理理解不够深入透彻[6]。

2 改革实验教学的具体措施

2.1 改革实验教学中的教学内容

材料科学与工程专业中的实验课程大致分为两类，专业基础型实验和专业型实验[7]。但是，这些课程在教学内容却没有体现出明显的差异。可通过以下途径进行改革：将实验教学内容分为基础型实验、提升型实验以及创新型实验。其中基础型实验主要是通过对实验现象的认知以及完成材料专业基础实验等教学活动，让学生了解并掌握材料实验的基本方法和基本技能；提升型实验要求学生将所学的理论知识和材料实验的基本技能相结合，能够分析某种材料的性能或结构变化；创新型实验要求学生运用所学专业知识，并通过查阅文献资料寻找适当的实验方法，尝试解决工程实践中的实际问题或进行新的研究探索。

2.2 改革实验教学中的教学方法

材料科学与工程专业的实验教学重在培养学生的工程技术能力和科研素养，因此实验方法显得尤其重要[8]。目前实验教学中采用的教学方法较为单一。可通过以下途径进行改革：根据实验的具体类型，采用不同的教学方法。对于验证性实验可以先让学生熟悉实验仪器设备的构造，了解仪器各个部分的作用和功能，掌握仪器设备的工作原理，有助于学生对验证性试验有更加深刻的认知，锻炼学生最基本的实验动手能力；对于综合设计性实验，可以采用大型精密仪器设备来开展实验内容，要求学生通过调研文献和资料制定实验方案，以小组讨论的形式，论证实验方案的可行性，然后再进行实验分工，通过这种方式锻炼学生的创新思维和实践能力。此外，在实验教学过程中，根据教学内容可以适当配备计算机和多媒体设备进行辅助分析教学。学生通过对实验数据处理，培养其分析问题、解决问题的能力。同时，借助多媒体可以增强教师和学生之间的互动交流，激发学生的主动性和积极性。

2.3 改革实验教学中课程体系设置

材料科学与工程专业的实验教学往往是通过理论课程来设置课程体系，但这种设置方式存在一定的局限性。可通过以下途径进行改革：应在已有的实验课程的基础上，设置综合创新型实验课程，涉及的实验内容不仅仅局限于某一门专业课，而是几门专业课程理论知识的应用，这样可以巩固学生已学过的专业知识，提升学生对知识的迁移应用能力。此外，可以将教师的科研课题引入综合创新型实验课程中，借鉴研究生的培养模式，教师仅起引导和辅助作用，提供学生所需的实验材料。学生进行自由选择实验专题项目，独立确定实验方案、安排实验时间，完成实验后统一进行实验成果的汇报讨论与总结。通过此种途径，发挥学生的思维潜力，使学生的创新思维、创新能力得到有效的培养与发展。

3 结束语

高校材料科学与工程专业实验教学改革是强化应用型人才培养的一个非常重要环节。针对目前实验教学体系存在的问题，为了更加有效地提高材料科学与工程专业学生的创新意识和实践能力，通过从实验教学的教学内容、教学方法、课程体系设置等方面提出改革措施，在此过程中需要不断总结和完善材料科学与工程实验教学体系，培养具备扎实的工程专业领域工作的基本技能和专业素质的专业化人才，逐步实现培养符合社会经济发展需求的应用型人才的目标。