材料物理實驗教學(xué)改革初探

姚婷珍　許天旱

[摘要]本文結(jié)合新時期對實驗教學(xué)的發(fā)展要求，對材料物理實驗室所屬的課程、實驗現(xiàn)狀和存在問題進(jìn)行了分。析。對實驗項目和實驗性質(zhì)在客觀條件允許的范圍內(nèi)進(jìn)行了增加和調(diào)整。并將多媒體、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等先進(jìn)教學(xué)方式引入實驗教學(xué)，以期在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)造和諧學(xué)習(xí)氛圍方面開辟新的教學(xué)思路。

[關(guān)鍵詞]實驗教學(xué)改革材料物理實驗實驗創(chuàng)新

如何培養(yǎng)更多更好的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。已經(jīng)成為當(dāng)前教育改革的主題。實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和自主創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，為適應(yīng)時代發(fā)展要求，為培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的高素質(zhì)人才，本文結(jié)合西安石油大學(xué)的實際條件，針對材料物理專業(yè)現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式提出一些改革方法和思路。

一、材料物理專業(yè)的實驗教學(xué)現(xiàn)狀

(一)實驗設(shè)施現(xiàn)狀

西安石油大學(xué)的材料物理實驗室于2005年建成并針對第一屆學(xué)生投入使用。設(shè)備臺套數(shù)少，缺乏成套和高精尖設(shè)備，在電、熱、聲、光、磁等物理性能測試方面，只能滿足一些簡單、定性的測試和分析，在新材料制備和性能分析方面，更是顯得設(shè)備能力不足。例如，真空蒸鍍法制備薄膜材料實驗，真空鍍膜儀所能達(dá)到的真空

度較低，為了達(dá)到最高極限真空度要進(jìn)行機(jī)械泵和擴(kuò)散泵兩級抽真空，抽真空耗時約1小時，實驗完成之后還需要降溫，抽空和降溫所花費(fèi)時間遠(yuǎn)超過實驗時間，浪費(fèi)了學(xué)生的時間，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。同時，由于設(shè)備極限真空度偏低，鍍膜質(zhì)量教差，缺少薄膜性能和厚度檢測設(shè)備，嚴(yán)重影響了學(xué)生對實驗教學(xué)的掌握，但設(shè)備現(xiàn)狀存在諸多限制因素，短期內(nèi)增加實驗儀器是不現(xiàn)實的，要改善只能尋求其他解決辦法。

(二)實驗項目現(xiàn)狀

設(shè)備的實際狀況限制了實驗項目的設(shè)置和深度，導(dǎo)致實驗內(nèi)容多以驗證性實驗為主，實驗項目偏少，絕大部分課程只有1個實驗，沒有選做實驗。實驗學(xué)時最多的僅占課程總學(xué)時的1／9，最少的只占1／23，由于開出實驗少，所有開出的實驗都是必做實驗。學(xué)生做實驗時可選擇余地很小。這樣就不能充分鍛煉學(xué)生的實踐能力，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

實驗前，先由實驗老師講述實驗原理、實驗?zāi)康暮蛯嶒炓?，然后要求學(xué)生按照實驗步驟進(jìn)行實驗，儀器、試劑等都是老師提前準(zhǔn)備好的，學(xué)生僅僅按部就班完成實驗操作。實驗前學(xué)生沒有預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，做實驗時非常盲目，對儀器的使用方法和注意事項也不清楚。這樣的實驗教學(xué)方法，不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。抑制了學(xué)生個性的發(fā)展和創(chuàng)新性的培養(yǎng)。

(三)實驗成績的評定

實驗成績的評定是一種激勵學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的方法，成績由實驗準(zhǔn)備、實驗操作、實驗報告三部分組成，可操作性不強(qiáng)，無法具體控制，不容易定量給分，隨意性較大，達(dá)不到公平、公正的要求。在現(xiàn)實教學(xué)中，實驗是從屬于理論教學(xué)，是理論教學(xué)的一部分，一般實驗成績只占總成績的10％左右，在學(xué)生的心目中造成重理論輕實驗的現(xiàn)狀。實驗成績對學(xué)生總成績的影響小，不會引起足夠的重視。評價體系不完善，給客觀評價學(xué)生實驗時的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力造成困難。指導(dǎo)教師和學(xué)生只有在實驗時才能見面，溝通的機(jī)會少，不利于造成教學(xué)相長、互相探討的學(xué)習(xí)氛圍。

二、改革實驗教學(xué)模式。培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和動手能力

(一)利用其他實驗教學(xué)資源，提高實驗項目的數(shù)量和質(zhì)量

西安石油大學(xué)對實驗設(shè)施的投資非常有限。要改善實驗條件不是短期內(nèi)能夠解決的。對此，可利用學(xué)院其他專業(yè)實驗室能利用的設(shè)備資源，結(jié)合本專業(yè)的特點(diǎn)和培養(yǎng)方向，增加選做實驗和綜合、設(shè)計性實驗數(shù)目，使學(xué)生可以選擇感興趣的實驗項目和方向，除了必做實驗項目外，還可以自由選做一些實驗項目，對同一門課，選做的實驗項目是必做實驗的擴(kuò)展，是正常教學(xué)的延伸和拓展。筆者將教學(xué)改革前后的實驗項目、課程和實驗性質(zhì)等列于下頁表，進(jìn)行對比。

由下頁表可見，更改前的實驗項目少，大部分都是驗證實驗，更改后的實驗增加了一些設(shè)計和綜合性實驗，增加了選做實驗項目。選做實驗難度較大，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和精力，適當(dāng)多做選做實驗，作為知識的拓展和提升。

(二)利用網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)互動，提高實驗教學(xué)質(zhì)量

以往的實驗教學(xué)雖然也要求預(yù)習(xí)，但由于教師無法檢查，學(xué)生往往沒有預(yù)習(xí)就進(jìn)入實驗室，對實驗并不了解，這容易造成實驗的失誤或儀器設(shè)備的損壞，由此導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)自主性不強(qiáng)。不利于知識的吸收，不能激起學(xué)習(xí)的積極性。實驗完成之后的實驗報告，學(xué)生也是敷衍了事，有些甚至照抄實驗指導(dǎo)書上的內(nèi)容，缺乏對實驗數(shù)據(jù)的分析，給實驗成績的評定造成困難，考核成績不好把握。

為了解決以上問題，材料物理實驗室組織開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)軟件，利用該軟件可以完成以下工作：

1、檢查學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)情況。只有交了預(yù)習(xí)報告并通過的學(xué)生，才能進(jìn)行實驗預(yù)約，經(jīng)得實驗指導(dǎo)教師同意，方能進(jìn)入實驗室進(jìn)行實驗。實驗預(yù)習(xí)情況的檢查包括以下環(huán)節(jié)：實驗原理的了解、實驗過程和儀器操作規(guī)程的掌握、實驗預(yù)習(xí)問題的回答提交等。

2、實驗項目的安排和課程的進(jìn)度配套。實驗指導(dǎo)老師準(zhǔn)備好所需的實驗用品，學(xué)生根據(jù)自己的時間提前預(yù)約。預(yù)約好之后按時到達(dá)實驗地點(diǎn)進(jìn)行實驗。由于實驗已經(jīng)提前預(yù)習(xí)，心中有數(shù)，避免了盲目操作。進(jìn)行實驗時，如果需要，可以觀看實驗過程的詳細(xì)說明和注意事項，獨(dú)立完成操作，有問題可以及時咨詢指導(dǎo)教師，實驗結(jié)果經(jīng)指導(dǎo)教師檢查確認(rèn)合適后，將所用的物品歸位即可離開實驗室，早完成早離開。這樣的實驗過程。完全靠學(xué)生自己完成，可以單獨(dú)，也可以幾個人合作。指導(dǎo)教師的角色由原來一步一步“指揮”的主導(dǎo)地位，變成了偶爾指導(dǎo)的從屬地位，學(xué)生則由原來的被動，變成了主動學(xué)習(xí)和具體動手操作，這樣的改變，正是素質(zhì)教育所需要的。

3、實驗完成之后，學(xué)生即可書寫實驗報告，實驗報告的提交有詳細(xì)規(guī)范，包括提交時間、格式等規(guī)定，需要反映的知識點(diǎn)和數(shù)據(jù)分析等要求，只有按照規(guī)定要求完成實驗報告，并在限定的時間內(nèi)上交，本次實驗才有效。學(xué)生可以在網(wǎng)上參考實驗指導(dǎo)書，但必須有自己的分析，避免以往實驗報告只是抄實驗指導(dǎo)書的不良現(xiàn)象。老師在網(wǎng)上批改實驗報告，不合格的實驗報告可以拒收，還可以和學(xué)生交流實驗過程中存在的問題。這樣就能夠促進(jìn)實驗方法和教學(xué)過程的不斷改進(jìn)，互相提升、不斷完善，真正讓實驗教學(xué)成為學(xué)生學(xué)習(xí)和鍛煉的過程。最后的實驗成績在網(wǎng)上公開，成績的評定由預(yù)習(xí)、實驗過程和實驗報告三部分組成，完全做到公平、公正、公開。