材料類專業(yè)網(wǎng)絡實驗教學研究與實踐

田清波，王志剛，許 斌

材料類專業(yè)網(wǎng)絡實驗教學研究與實踐

田清波，王志剛，許 斌

（山東建筑大學 材料科學與工程學院，濟南 250101）

為了建立開放式實驗教學體系，提高實驗資源利用率及實驗教學效果，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力，文中針對材料類專業(yè)實驗教學的特點及傳統(tǒng)實驗教學模式存在的不足，結合具體課程，提出網(wǎng)絡實驗教學模式下實驗教學的實施方法及效果，并對網(wǎng)絡實驗教學的實施提出建設性的意見。

網(wǎng)絡教學；實驗教學；材料專業(yè)；研究；實踐

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020）》指出［1］，信息技術對教育發(fā)展具有革命性影響，要構建數(shù)字化教育服務體系，加強網(wǎng)絡教學資源體系建設，開發(fā)網(wǎng)絡學習課程及建立虛擬實驗室。通過開放靈活的教育資源公共服務平臺建設促進教學內容、手段和方法的現(xiàn)代化以及實現(xiàn)優(yōu)質教育資源的普及與共享。

隨著高等教育教學改革的不斷深化，高校實驗室建設與管理也正走向標準化、規(guī)范化、科學化及信息化。網(wǎng)絡實驗教學模式也將從“以教為主”轉變?yōu)椤耙詫W為主”［2－5］，并通過視覺、聽覺、觸覺等多種感知實現(xiàn)對實驗教學過程的掌握和理解。這種教學模式不僅打破了時間與空間的限制，而且增強了師生利用網(wǎng)絡信息技術進行問題探究協(xié)作學習的能力，有效地提高了學生的學習興趣和學習效率［6－7］，是進行素質教育的一種有效的教學手段，也是高校深化實驗教學改革中積極倡導的一種新型的教學模式。

1 材料類專業(yè)實驗教學的特點

實驗教學在材料類專業(yè)教學任務中占有重要的地位。通過實驗，不僅能加深學生對理論知識的理解和應用，而且在實驗過程中學生的實驗技能、分析解決問題能力以及探究性和創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)必將成為日后進行生產(chǎn)實踐和開展科學研究工作的基礎和保障［8］。

在材料類專業(yè)傳統(tǒng)的實驗教學中，實驗前，教師要講授實驗的內容，包括目的、原理、步驟、數(shù)據(jù)處理及實驗中注意的事項等，之后操作示范，學生再分組實驗。這種傳統(tǒng)的教學模式無疑存在眾多弊端：（1）當實驗知識點較多或學生較多時，就很難達到好的教學效果，這勢必給學生實驗操作帶來困難。（2）實驗時學生只需按規(guī)定步驟機械地操作即可，即灌輸式的方法，有一定的模仿性。（3）如果實驗過程中，學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“重復性”的工作上，沒有時間和學生交流更深層次的實驗教學。（4）對于一些大型精密儀器，由于設備的限制，不易保證學生獨立動手實驗，很難達到良好的教學效果。盡管近幾年來，隨著高校教育體制改革的深入進行，材料類專業(yè)的開放性、設計性及綜合性實驗內容有所增加，在一定程度上提高了學生的自主動手能力和主觀能動性，但總的教學模式?jīng)]有本質上的改變。

網(wǎng)絡化實驗教學充分利用網(wǎng)絡技術，有效地解決了傳統(tǒng)實驗教學過程中的集中講授效果差、個別輔導工作量大和“教、學、練”過程不連貫等諸多問題，使實驗教學效果和效率得到大幅度的提升［9－10］。同時網(wǎng)絡化實驗教學可以使學生隨時“倒帶”，研究不明白的問題。這大大調動了學生的積極性、主動性與參與性，使學習效果得到顯著的改善。對于實驗老師來講，可以進一步優(yōu)化教學方法，省下大量的講解時間，而去關注實驗中的具體細節(jié)問題，研究適宜的實驗方法，以利于人才培養(yǎng)質量的提高。

2 網(wǎng)絡實驗教學平臺的構建

材料類專業(yè)具有理論與實踐、開發(fā)與應用緊密結合的特點，是理工結合、涉及知識面較廣的工程應用型專業(yè)。所培養(yǎng)的學生應經(jīng)受系統(tǒng)、嚴密的工程技術基礎訓練，掌握材料科學的現(xiàn)代理論和研究方法，了解材料設計制造、分析測試、相關儀器設備的使用和操作技術。

圖1 網(wǎng)絡實驗平臺框架圖

搭建網(wǎng)絡實驗教學平臺，通過建立模擬實驗室、仿真實驗、在線實驗進行基于網(wǎng)絡信息技術的教與學新型模式的研究與實踐，有效促進課外的師生交流。2012年，山東建筑大學通過課程體系建立了網(wǎng)絡實驗教學平臺，平臺框架如圖1所示。通過網(wǎng)絡實驗平臺建設，克服了時間和空間的限制，節(jié)省設備投資。不僅使人機交互能力得以提高，而且提高了實驗的可視化程度，學生利用虛擬環(huán)境中提供的各種硬件和軟件環(huán)境自主學習、提高了學生學習的主動性和探究新問題的能力。

3 網(wǎng)絡實驗教學的實施過程

以《材料測試技術》實驗教學為例，闡述網(wǎng)絡實驗教學模式的具體實施過程。《材料測試技術》是材料類專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，重點培養(yǎng)學生在材料測試方面的基本理論、實驗技術及操作技能，是一門技術性、專業(yè)性、綜合性和應用性非常強的課程。

該課程所涉及的實驗設備多數(shù)為大型精密儀器，由于設備昂貴，多數(shù)學校僅有部分儀器或根本沒有。在以往的教學中，不可能讓每位學生親身體驗所有實驗的操作過程，有時還要帶學生去其他學?；騿挝粎⒂^演示實驗，因此學習效果很難保證。

采用網(wǎng)絡實驗教學平臺，學生可以輕松地通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對所有實驗項目的查詢，在實驗前預習實驗大綱、指導書，并通過觀看仿真實驗視頻與講解，了解儀器的構造、測試原理、樣品的制備過程、檢測步驟以及數(shù)據(jù)處理方法，并通過在線實驗，親自模擬操作實驗過程。在實驗中如果遇到不懂的問題可進行疑難問題的查詢或與實驗指導教師進行在線交流。這種新型的教學模式從根本上突破了傳統(tǒng)實驗教學中高精密實驗設備少、實驗時間緊張以及實驗效果差的弊端，實現(xiàn)了實驗系統(tǒng)的開放性和實驗操作的交互性，將簡單的參觀，瀏覽式的實驗變得生動活潑，實驗效果顯著。

4 結束語

網(wǎng)絡實驗教學技術有著自己的優(yōu)勢和特點，是相對較新的教學模式，在今后的教學實踐中一定會不斷加強和完善。但是如果使用不當，不僅會給學生帶來虛擬實驗的模糊感，而且會造成教師的“偷懶”情緒。因此，在使用網(wǎng)絡實驗教學技術的時候，要充分考慮具體的實驗條件，不能所有實驗完全依賴網(wǎng)絡的作用，將網(wǎng)絡變成萬能的手段。對于操作過程簡單，原理易懂，實驗設備簡單價廉的實驗可以在真實的實驗模式下完成；而對于設備內部配置復雜、大型精密儀器等則需將虛擬實驗作為主體，輔以教師講解、說明及具體實例分析以達到理想的學習效果。而且對網(wǎng)絡實驗教學過程中出現(xiàn)的問題要及時更新和補充，仿真實驗要細節(jié)突出，分析講解詳細透徹。網(wǎng)絡實驗教學只是一種技術手段，不可能代替教師的作用，只是給教師提供了更多的機會和時間去進行深層次的教學研究，提高教學手段和教學方式及加強實驗課程內涵的建設。

［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.電路與電子技術實驗教材的建設與研究［J］.中國教育技術裝備，2012（6）：128－129.

［3］陳雪梅，陳曉輝，關樹柱.網(wǎng)絡支持下的實驗中心建設新思路［J］.實驗技術與管理，2008，25（3）：96－ 99.

［4］熊金波，蔡聲鎮(zhèn)，蔡麗萍，等.實驗中心網(wǎng)絡管理方法改革與實踐［J］.福建師范大學學報，2011，27（3）：22－26.

［5］肖祥益，畢文艷.實驗教學改革與創(chuàng)新教育的探索［J］.實驗科學與技術，2003，1（3）：47－49.

［6］夏新恩.多媒體網(wǎng)絡實驗教學平臺研究與實施［J］.實驗室研究與探索，2005，24（12）：53－57.

［7］董曉娜.虛擬現(xiàn)實技術下的望樓實驗教學［J］.教育研究，2010，17（11）：181－182.

［8］馬金柱，王彥杰，王北艷.高校生物類實驗教學的探索［J］.黑龍江教育：高校研究與評估，2013（7）：25－26.

［9］單鳴秋，曹雨誕，張麗，等.構建網(wǎng)絡化的開放性實驗室［J］.實驗室科學，2008（3）：125－127.

［10］黃天辰，馮長江，趙月飛，等.全開放實驗教學與管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.實驗室研究與探索，2011，30（4）：161－164.

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。