材料類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐

田清波，王志剛，許 斌

材料類專業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐

田清波，王志剛，許 斌

（山東建筑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250101）

為了建立開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高實(shí)驗(yàn)資源利用率及實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，文中針對(duì)材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)及傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的不足，結(jié)合具體課程，提出網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施方法及效果，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施提出建設(shè)性的意見。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；材料專業(yè)；研究；實(shí)踐

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020）》指出［1］，信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，要構(gòu)建數(shù)字化教育服務(wù)體系，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源體系建設(shè)，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程及建立虛擬實(shí)驗(yàn)室。通過開放靈活的教育資源公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、手段和方法的現(xiàn)代化以及實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的普及與共享。

隨著高等教育教學(xué)改革的不斷深化，高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理也正走向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、科學(xué)化及信息化。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也將從“以教為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為主”［2－5］，并通過視覺、聽覺、觸覺等多種感知實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的掌握和理解。這種教學(xué)模式不僅打破了時(shí)間與空間的限制，而且增強(qiáng)了師生利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行問題探究協(xié)作學(xué)習(xí)的能力，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率［6－7］，是進(jìn)行素質(zhì)教育的一種有效的教學(xué)手段，也是高校深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中積極倡導(dǎo)的一種新型的教學(xué)模式。

1 材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在材料類專業(yè)教學(xué)任務(wù)中占有重要的地位。通過實(shí)驗(yàn)，不僅能加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，而且在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、分析解決問題能力以及探究性和創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)必將成為日后進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐和開展科學(xué)研究工作的基礎(chǔ)和保障［8］。

在材料類專業(yè)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)前，教師要講授實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，包括目的、原理、步驟、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)中注意的事項(xiàng)等，之后操作示范，學(xué)生再分組實(shí)驗(yàn)。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式無疑存在眾多弊端：（1）當(dāng)實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)較多或?qū)W生較多時(shí)，就很難達(dá)到好的教學(xué)效果，這勢(shì)必給學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作帶來困難。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生只需按規(guī)定步驟機(jī)械地操作即可，即灌輸式的方法，有一定的模仿性。（3）如果實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生沒有完全接受教師的講解，教師不得不重新講解，教師的主要精力可能主要花在類似“重復(fù)性”的工作上，沒有時(shí)間和學(xué)生交流更深層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。（4）對(duì)于一些大型精密儀器，由于設(shè)備的限制，不易保證學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，很難達(dá)到良好的教學(xué)效果。盡管近幾年來，隨著高校教育體制改革的深入進(jìn)行，材料類專業(yè)的開放性、設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有所增加，在一定程度上提高了學(xué)生的自主動(dòng)手能力和主觀能動(dòng)性，但總的教學(xué)模式?jīng)]有本質(zhì)上的改變。

網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效地解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的集中講授效果差、個(gè)別輔導(dǎo)工作量大和“教、學(xué)、練”過程不連貫等諸多問題，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和效率得到大幅度的提升［9－10］。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生隨時(shí)“倒帶”，研究不明白的問題。這大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性與參與性，使學(xué)習(xí)效果得到顯著的改善。對(duì)于實(shí)驗(yàn)老師來講，可以進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方法，省下大量的講解時(shí)間，而去關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的具體細(xì)節(jié)問題，研究適宜的實(shí)驗(yàn)方法，以利于人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

2 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

材料類專業(yè)具有理論與實(shí)踐、開發(fā)與應(yīng)用緊密結(jié)合的特點(diǎn)，是理工結(jié)合、涉及知識(shí)面較廣的工程應(yīng)用型專業(yè)。所培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)經(jīng)受系統(tǒng)、嚴(yán)密的工程技術(shù)基礎(chǔ)訓(xùn)練，掌握材料科學(xué)的現(xiàn)代理論和研究方法，了解材料設(shè)計(jì)制造、分析測(cè)試、相關(guān)儀器設(shè)備的使用和操作技術(shù)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框架圖

搭建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，通過建立模擬實(shí)驗(yàn)室、仿真實(shí)驗(yàn)、在線實(shí)驗(yàn)進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的教與學(xué)新型模式的研究與實(shí)踐，有效促進(jìn)課外的師生交流。2012年，山東建筑大學(xué)通過課程體系建立了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，平臺(tái)框架如圖1所示。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，克服了時(shí)間和空間的限制，節(jié)省設(shè)備投資。不僅使人機(jī)交互能力得以提高，而且提高了實(shí)驗(yàn)的可視化程度，學(xué)生利用虛擬環(huán)境中提供的各種硬件和軟件環(huán)境自主學(xué)習(xí)、提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和探究新問題的能力。

3 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過程

以《材料測(cè)試技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，闡述網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的具體實(shí)施過程。《材料測(cè)試技術(shù)》是材料類專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在材料測(cè)試方面的基本理論、實(shí)驗(yàn)技術(shù)及操作技能，是一門技術(shù)性、專業(yè)性、綜合性和應(yīng)用性非常強(qiáng)的課程。

該課程所涉及的實(shí)驗(yàn)設(shè)備多數(shù)為大型精密儀器，由于設(shè)備昂貴，多數(shù)學(xué)校僅有部分儀器或根本沒有。在以往的教學(xué)中，不可能讓每位學(xué)生親身體驗(yàn)所有實(shí)驗(yàn)的操作過程，有時(shí)還要帶學(xué)生去其他學(xué)?；騿挝粎⒂^演示實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)習(xí)效果很難保證。

采用網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以輕松地通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的查詢，在實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)大綱、指導(dǎo)書，并通過觀看仿真實(shí)驗(yàn)視頻與講解，了解儀器的構(gòu)造、測(cè)試原理、樣品的制備過程、檢測(cè)步驟以及數(shù)據(jù)處理方法，并通過在線實(shí)驗(yàn)，親自模擬操作實(shí)驗(yàn)過程。在實(shí)驗(yàn)中如果遇到不懂的問題可進(jìn)行疑難問題的查詢或與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師進(jìn)行在線交流。這種新型的教學(xué)模式從根本上突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中高精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備少、實(shí)驗(yàn)時(shí)間緊張以及實(shí)驗(yàn)效果差的弊端，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開放性和實(shí)驗(yàn)操作的交互性，將簡單的參觀，瀏覽式的實(shí)驗(yàn)變得生動(dòng)活潑，實(shí)驗(yàn)效果顯著。

4 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)有著自己的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，是相對(duì)較新的教學(xué)模式，在今后的教學(xué)實(shí)踐中一定會(huì)不斷加強(qiáng)和完善。但是如果使用不當(dāng)，不僅會(huì)給學(xué)生帶來虛擬實(shí)驗(yàn)的模糊感，而且會(huì)造成教師的“偷懶”情緒。因此，在使用網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的時(shí)候，要充分考慮具體的實(shí)驗(yàn)條件，不能所有實(shí)驗(yàn)完全依賴網(wǎng)絡(luò)的作用，將網(wǎng)絡(luò)變成萬能的手段。對(duì)于操作過程簡單，原理易懂，實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡單價(jià)廉的實(shí)驗(yàn)可以在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较峦瓿?；而?duì)于設(shè)備內(nèi)部配置復(fù)雜、大型精密儀器等則需將虛擬實(shí)驗(yàn)作為主體，輔以教師講解、說明及具體實(shí)例分析以達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。而且對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題要及時(shí)更新和補(bǔ)充，仿真實(shí)驗(yàn)要細(xì)節(jié)突出，分析講解詳細(xì)透徹。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是一種技術(shù)手段，不可能代替教師的作用，只是給教師提供了更多的機(jī)會(huì)和時(shí)間去進(jìn)行深層次的教學(xué)研究，提高教學(xué)手段和教學(xué)方式及加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)涵的建設(shè)。

［1］新華社.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年），（2010－7－29）http：//www.gov.cn/ jrzg/2010－07/29/content-1667143.htm.

［2］陳娟，鐘永彥，盛書英.電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)與研究［J］.中國教育技術(shù)裝備，2012（6）：128－129.

［3］陳雪梅，陳曉輝，關(guān)樹柱.網(wǎng)絡(luò)支持下的實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)新思路［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25（3）：96－ 99.

［4］熊金波，蔡聲鎮(zhèn)，蔡麗萍，等.實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)絡(luò)管理方法改革與實(shí)踐［J］.福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，27（3）：22－26.

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Research and Practice of Networks Experiment Teaching Based on M aterials Fields

TIAN Qingbo，WANG Zhigang，XU Bin
（School of Material Sciences and technology，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China）

In this paper，based on some specific courses，the implementation approaches and the effects of network experiment teaching are put forward according to the characteristics of experiment teaching inmaterial fields and the deficiency existing in the traditional teachingmode，with the purpose of building the opening experimental teaching system，improving the efficiency of experimental resources and the effects of teaching，and cultivating the initiative spirits and practical abilities.And the constructive suggestions are also presented for the practices in the network experimental teaching.

networks teaching；experiment teaching；materials specialty；research；practice

G642.423；TB3；TU5

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.041

2013－11－02

田清波（1970－），男，博士，教授，研究方向：建筑材料。