工程教育背景下構(gòu)建課程實驗實踐教學(xué)體系
——以“電化學(xué)原理與測試技術(shù)”為例*

邵艷群　彭開萍　李湘祁

(福州大學(xué)　材料學(xué)院，福建　福州　350108)

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工程教育背景下構(gòu)建課程實驗實踐教學(xué)體系
——以“電化學(xué)原理與測試技術(shù)”為例*

邵艷群彭開萍李湘祁

(福州大學(xué)材料學(xué)院，福建福州350108)

工程教育背景下實驗實踐教學(xué)環(huán)節(jié)受到普遍重視，然而對具體課程仍普遍存在以授課為主而少考慮教學(xué)過程中增強實驗實踐能力的現(xiàn)象，專碩生課程階段更是如此。文章詳細(xì)分析了課程缺乏實驗實踐內(nèi)容的根本原因，并以“電化學(xué)原理與測試技術(shù)”課程為例，結(jié)合筆者的縱橫向課題，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、師資實踐能力等方面進行課程綜合改革，構(gòu)建了課內(nèi)課外、校內(nèi)校外全方位的課程實驗實踐教學(xué)體系，加強了師生的工程實踐能力。

實驗實踐教學(xué)體系；教學(xué)改革；工程教育

福州大學(xué)辦學(xué)特色之一是主動服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展，為海西經(jīng)濟發(fā)展和國家經(jīng)濟建設(shè)提供高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。為了實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)，作為理工結(jié)合的材料科學(xué)與工程學(xué)院提出了本科生“3+1”卓越工程師的人才培養(yǎng)模式改革，對專碩生提出了“1+1.5”理論與實踐相結(jié)合的創(chuàng)新型人才模式改革。綜觀福建省內(nèi)各個高校和福州大學(xué)的其他院系，對實踐教學(xué)更多的是關(guān)注校內(nèi)的實驗實訓(xùn)、校外的認(rèn)識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、社會實踐以及校內(nèi)外結(jié)合的畢業(yè)論文等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，而對于某門課程，一般以授課為主，很少去考慮教學(xué)過程中如何提高實驗實踐能力，在研究生階段更是如此[1][2]72?！半娀瘜W(xué)原理與測試技術(shù)”課程是材料學(xué)院為碩士生開設(shè)的專業(yè)選修課。隨著工程教育特別是專碩生教育的發(fā)展，如何增加實驗實踐教學(xué)，強化工程應(yīng)用能力成為當(dāng)下的重要內(nèi)容。探尋實踐教學(xué)體系的整體構(gòu)建對策，切實提高教學(xué)質(zhì)量是專碩生教育的改革方向[3]。因此大家都注重學(xué)生參與科研項目，到生產(chǎn)基地進行生產(chǎn)實習(xí)實訓(xùn)，提高分析復(fù)雜工程問題和解決復(fù)雜工程問題的能力。然而在上某門具體課程過程中培養(yǎng)學(xué)生的工程實驗實踐應(yīng)用能力研究較少。本文結(jié)合自己的縱橫向課題，探討在電化學(xué)原理與測試技術(shù)課程中加強實驗實踐能力的方法。

一、具體課程缺乏實驗實踐教學(xué)內(nèi)容的根本原因

實驗實踐教學(xué)是培養(yǎng)專業(yè)人才的基本環(huán)節(jié)，在全面實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力等方面具有十分重要的作用[2]72。但是目前實驗實踐教學(xué)基本上都依據(jù)專業(yè)教學(xué)計劃來組織教學(xué)工作，對某具體課程缺乏實驗實踐教學(xué)的要求。

(一)課程本身缺乏實驗教學(xué)內(nèi)容，實驗教學(xué)模式單一，難以滿足專碩生培養(yǎng)質(zhì)量要求

在研究生階段，因為后期都要在實驗室中進行，在制定某門具體課程的教學(xué)計劃時幾乎不會涉及實驗。單一化、灌輸性教學(xué)方式仍然是專碩生的主要教學(xué)方式，師生之間很少交流。培養(yǎng)模式單一，管理過死，條條太多，嚴(yán)重影響了學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)新性的發(fā)揮。因為有限定教材，不少本科階段已經(jīng)學(xué)過的教學(xué)內(nèi)容還要再學(xué)一遍，有些陳舊的知識仍然在我們教材中占有一定的比例，而某些正在轉(zhuǎn)化為新的知識體系的科學(xué)前沿的知識，卻仍被我們置于教學(xué)大門之外。另一方面，實驗教學(xué)模式單一化。實驗前，教師把實驗的內(nèi)容、操作方法與步驟、報告格式甚至連每一步得到什么結(jié)果等都寫得一清二楚，學(xué)生完成教學(xué)大綱規(guī)定內(nèi)容，掌握基本原理和方法，完全是在教師設(shè)定的范圍內(nèi)，機械地完成操作，缺少主動積極的思考，一旦離開了教師，學(xué)生就不知所措。學(xué)生雖然也參與了實驗教學(xué)活動，但實質(zhì)上是處于被動接受的狀態(tài)，他們學(xué)習(xí)的主動性、積極性受到一定的限制。在這種模式下，雖然也強調(diào)實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，但這種實驗?zāi)芰κ潜划?dāng)做技能并以“知識”的形式加以傳授，從而導(dǎo)致學(xué)生缺乏“創(chuàng)造性”應(yīng)用能力的培養(yǎng)。出于安全考慮，對某課程開展實驗的想法有限。

(二)教師認(rèn)識不足，缺乏與實踐結(jié)合的內(nèi)容

上理論課過程中對實踐教學(xué)重視不夠[2]73。受傳統(tǒng)“應(yīng)試教育”思想的影響，“理論教學(xué)體現(xiàn)學(xué)術(shù)性，實踐教學(xué)是理論教學(xué)的一個環(huán)節(jié)、一種補充” 的認(rèn)識根深蒂固。認(rèn)為實踐教學(xué)僅是作為理性認(rèn)識的驗證而依附于理論教學(xué)，學(xué)校教育質(zhì)量的高低，主要看學(xué)生掌握理論的水平，而實踐能力則無足輕重。另外，由于實踐教學(xué)較理論教學(xué)難度大而有畏難情緒。實踐教學(xué)不但需要教材，而且需要實物，而且實踐教學(xué)還有可能存在失敗的可能。實踐教學(xué)組織工作較復(fù)雜，從實踐設(shè)計、準(zhǔn)備到實踐過程、結(jié)果(報告)批改等任課教師要花費大量的時間和精力，尤其是當(dāng)前“按工分算績效”的績效改革，迫使教師絞盡腦汁去迎合“工分”，一些算不了工分的環(huán)節(jié)自然遭到摒棄。有個別教師怕麻煩避重就輕，甚至干脆不搞實踐教學(xué)。因此，雖然大家都知道實驗、實踐的重要性，但實施起來“走過場，不愿動腦筋，更不愿動手”的現(xiàn)象時有發(fā)生，影響了教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量要求。

(三)“雙師型”教師缺乏，導(dǎo)致課程以理論教學(xué)為主

“雙師型”教師是高職教育教師隊伍建設(shè)的特色和重點，大力加強“雙師型”教師隊伍建設(shè)，已經(jīng)成為社會和教育界的共同呼聲。在精英教育階段，研究生培養(yǎng)以學(xué)術(shù)型為主是必要的，但進入大眾化教育階段后，研究生招生規(guī)模擴大了，如果仍然以學(xué)術(shù)型為主，畢業(yè)后就業(yè)就很困難，而且大多數(shù)用人單位迫切需要應(yīng)用型高級專門人才。大多數(shù)高校和專業(yè)要培養(yǎng)有一定理論基礎(chǔ)的應(yīng)用型研究生，即專業(yè)學(xué)位(Professional Degree)研究生。然而研究生招生結(jié)構(gòu)調(diào)整了，但是教師的發(fā)展跟不上招生結(jié)構(gòu)的調(diào)整。碩士教育缺少雙師型教師已成為整個教育界的共識[4]。福州大學(xué)材料學(xué)院教師中，50歲以上的碩導(dǎo)都經(jīng)歷過上山下鄉(xiāng)，招工回城，都有工礦企業(yè)的工作背景。1993年以前要攻讀碩士學(xué)位，或者是直接學(xué)校保送，或者有2年工程實踐之后報考。因此1993年以前本科畢業(yè)的碩導(dǎo)有一部分有工程實踐背景。1994年以后，取消了工作2年報考研究生的資格規(guī)定，所有碩導(dǎo)都是從一所學(xué)校到另一所學(xué)校的學(xué)者，有很強的理論知識，卻與企業(yè)接觸很少[5]。在目前只重論文的教師考核評價體系下，他們寧可寫論文也不愿意深入企業(yè)，從企業(yè)中尋找課題。相應(yīng)的，企業(yè)中具有豐富工程實踐知識的工程師很難和學(xué)生接觸以發(fā)揮工程師服務(wù)社會的重要功能：知識傳承。學(xué)校和企業(yè)脫節(jié)導(dǎo)致“雙師型”教師比例過低。

考核缺乏鼓勵教師下企業(yè)的動力和從事實驗研究的動力，教學(xué)缺乏具有較強實踐能力的教師，導(dǎo)致課程教學(xué)重理論輕實踐，忽視實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

二、課內(nèi)課外、校內(nèi)校外構(gòu)建實驗實踐教學(xué)體系

對于理論課程，要構(gòu)建實驗實踐教學(xué)必須從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段上予以全面洗牌，重新組合，既要體現(xiàn)在上課過程中，也要體現(xiàn)在課后；既要開展校內(nèi)實驗，還要開展校外實踐。這些都離不開教師的積極參與和相對固定的校內(nèi)校外實驗實訓(xùn)基地。

(一)探究性教學(xué)開啟教學(xué)內(nèi)容

俗話說：良好的開端是成功的一半。陶行知先生說：“蓋治學(xué)以興趣為主。興趣越多，則從事彌力，從事彌力，則成效愈著。”講好緒論課是抓住學(xué)生眼球的最重要的手段[6]102。課程有吸引力，才能激發(fā)學(xué)生的求知欲，才能使學(xué)生改變“專業(yè)課枯燥乏味、理論高深、實踐空洞”的看法。筆者選擇青年學(xué)生較感興趣的生活實例，如“20世紀(jì)令人矚目的兩大材料失效事故”，講述泰坦尼克號的災(zāi)難性沉沒和自由女神像的嚴(yán)重?fù)p害兩大失效問題，引出金屬電化學(xué)腐蝕與防護對于國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要性和必要性，指出學(xué)習(xí)本門課程的主要目的和基本要求。

《泰坦尼克號》電影大家都很熟悉，他們一定會追問為什么會發(fā)生沉船，現(xiàn)在為什么又很少有沉船事件發(fā)生。因此就學(xué)生的問題馬上布置了一個探究課題“電化學(xué)過程及其影響因素，怎樣測定判斷電化學(xué)歷程”。通過查閱資料、親身實驗等手段，獲得電化學(xué)的種類及其判據(jù)，對于常見的電化學(xué)腐蝕，掌握腐蝕的原因、腐蝕本質(zhì)及腐蝕速度的測定。本以為學(xué)生會草草了事，可是絕大部分學(xué)生是深入研究課題的，并在學(xué)期末寫出了較為詳細(xì)的調(diào)研報告。

(二)把實驗課帶進課堂，課后調(diào)研輸電鐵塔用熱鍍鋅鋼的使用狀況

在講授第一章“極化及其動力學(xué)規(guī)律”時，在課堂上演示了一個簡單實驗：

(1)Cu塊、Zn粒分別在H2SO4溶液中的反應(yīng)；(2)將Cu塊與Zn分開一起放在H2SO4溶液中；(3)將Cu與Zn黏在一起放在H2SO4溶液中。

觀察實驗現(xiàn)象后，啟發(fā)性地提出如果將Cu與Zn分別連接導(dǎo)線后再一起放在H2SO4溶液中，外接小電珠觀察發(fā)光現(xiàn)象。盡管實驗占用了課時，但學(xué)生自學(xué)的強度提高了，并且也充分理解了原電池和腐蝕原電池兩個基本概念，比純粹照本宣科講解這部分內(nèi)容效果要好得多。在課堂上就看到了電極，包括陽極和陰極，電解質(zhì)的作用，電連接在腐蝕中的不可或缺性等。

熱鍍鋅鋼因工藝簡單，具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕能力而得到廣泛應(yīng)用，在高壓輸電鐵塔上應(yīng)用很多。國網(wǎng)電科院委托福州大學(xué)材料學(xué)院研究提高沿海大氣環(huán)境中鐵塔的耐蝕性的課題。課后，筆者帶著研究生去野外觀察使用不同時間以及在不同環(huán)境中使用后的鐵塔腐蝕情況，深入分析鐵塔腐蝕的原因及影響其耐蝕性的因素。

(三)帶著案例自學(xué)與精講結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)研究的認(rèn)知能力

案例來自于實踐。利用案例采用精講和自學(xué)并重的教學(xué)方法，增加感性認(rèn)識，提高學(xué)生深入鉆研的興趣[6]102。(1)根據(jù)本課題組的科研形成一個完整的案例進行精講。本課題組研究方向之一是涂層鈦陽極，是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的一種新型不溶性陽極材料[7]。所有研究生從鈦陽極的制備開始，通過系統(tǒng)地進行測試體系的組裝、測試過程的控制、測試結(jié)果的分析，將電化學(xué)理論與電化學(xué)測試有機結(jié)合起來。做實驗的目的是為了形成一個完整的案例，從科研的最基本的科研意識、科研方法和科研精神開始。本案例的出發(fā)點是鈦陽極在使用過程中受到了介質(zhì)的腐蝕，特別是某些局部腐蝕，嚴(yán)重影響了其使用壽命。但是如果不發(fā)生腐蝕，也就是沒有電子得失，那么鈦陽極的作用就無從談起。因此鈦陽極領(lǐng)域要解決的問題，從電化學(xué)角度出發(fā)，是既要提高活性(電子得失能力)也要延長其壽命的矛盾問題。怎么解決？圍繞材料的四要素成分，組織結(jié)構(gòu)、工藝、電催化性能，既要在實驗室里解決問題，又要解決工程應(yīng)用上出現(xiàn)的問題，解決電解過程中的高能耗問題。因此對電化學(xué)的穩(wěn)態(tài)法、暫態(tài)法中常用的線性循環(huán)伏安法、交流阻抗譜法進行詳細(xì)分析，并將科研和工程實際結(jié)合起來，其他測試方法留待課后自學(xué)討論。在掌握堅實的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專門知識基礎(chǔ)上，再安排一定的實驗課，讓學(xué)生了解當(dāng)前腐蝕與防護的動向以及逆向思維、發(fā)散思維的重要性。不同的電極材料、相同的電極材料作為不同的陰陽極、不同的電解液、不同的施加電壓和電流方式對測試結(jié)果有重要影響。電化學(xué)課程本身是材料學(xué)與物理化學(xué)的交叉學(xué)科[8]。在測試過程中，希望學(xué)生從辯證思維角度養(yǎng)成從事科學(xué)研究工作或獨立承擔(dān)專門技術(shù)工作的能力。(2)案例教學(xué)還要求學(xué)生加強學(xué)科之間的聯(lián)系，因為研究工作是一項系統(tǒng)的知識應(yīng)用和發(fā)現(xiàn)新知識的過程，只有將多學(xué)科知識聯(lián)系起來，才能做到研究工作事半功倍。例如在做不銹鋼應(yīng)力腐蝕的實驗時，模擬1Cr18Ni9Ti鋼制生理鹽水的消毒鍋爐在使用過程中的破壞行為[9]，要求學(xué)生對裂紋與擴展的特征、裂紋源區(qū)及裂紋尖端斷裂面及母材的化學(xué)成分等進行分析，判斷此裂紋是否是點蝕造成應(yīng)力集中后形成裂紋源并擴展產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋，使學(xué)生建立起如何進行科學(xué)研究的思想，培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度。(3)廣泛的案例收集和討論。在平時的修課過程中，經(jīng)常向?qū)W生提供高校和科研院所的研究課題、當(dāng)前的研究動向和發(fā)展趨勢、學(xué)科的研究熱點和難點，培養(yǎng)學(xué)生強烈的好奇心和事業(yè)心，舉一反三，完成教學(xué)目的。

(四)各課題組有關(guān)電化學(xué)研究部分知識共享

利用新媒介開展自學(xué)和討論，使得各課題組有關(guān)電化學(xué)研究部分共享。課堂上學(xué)生和教師能夠交流的時間是有限的，更多的交流留待課外進行。讓學(xué)生參與電化學(xué)原理與測試技術(shù)網(wǎng)站建設(shè)，在BBS、QQ群和微信群上交流各課題組的研究方向和學(xué)習(xí)心得，通過資源的整合和教師的答疑，真正做到自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)造學(xué)習(xí)和快樂學(xué)習(xí)。通過多種方式和手段的利用，使學(xué)生透徹地理解各種測試對象的特點，學(xué)會數(shù)據(jù)的收集、分析和整理，并進一步培養(yǎng)基本的、良好的、規(guī)范的測試程序，提出富有創(chuàng)新性的測試方法。通過逐步建立課外教學(xué)模式和機制，探索課外教學(xué)環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容和方式，并與課堂教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合，使本課程的教學(xué)內(nèi)容建設(shè)更加深化和完善，并為論文以及將來的工作奠定基礎(chǔ)。

(五)不斷加強教師自身實驗實踐能力，搭建實踐平臺

教師本身要認(rèn)識到實驗實踐教學(xué)對培養(yǎng)人才的重要性，決不能為了迎合考核和獲得績效關(guān)在自己的實驗室里寫論文。作為教師首先必須進實驗室熟悉掌握與課程相關(guān)的校內(nèi)實驗實踐教學(xué)，參加組織實驗指導(dǎo)環(huán)節(jié)的教學(xué)活動。其次要服從“傳幫帶”，特別是青年教師，不要誤以為有幾篇高水平論文就可以漠視老教師的實踐能力。要積極參加產(chǎn)學(xué)研合作教育，通過實踐調(diào)研、技術(shù)服務(wù)、人才培養(yǎng)模式研究、項目開發(fā)等形式，參與工程實踐、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研發(fā)等社會經(jīng)濟活動，提高解決實際問題的能力及科研創(chuàng)新能力，取得具有經(jīng)濟社會效益、參考價值及應(yīng)用前景的人文或科技成果，搭建實踐平臺。學(xué)院也要聘請企事業(yè)單位中具有豐富實踐經(jīng)驗和特殊技能的高級專業(yè)技術(shù)人員、管理專家等來校兼職講課，指導(dǎo)教師和學(xué)生的實驗實訓(xùn)，幫助校內(nèi)教師提高實踐能力，了解行業(yè)發(fā)展動態(tài)，促進科研成果的轉(zhuǎn)化。

三、結(jié)語

專業(yè)學(xué)位以專業(yè)實踐為導(dǎo)向，重視實踐和應(yīng)用，要反映該專業(yè)領(lǐng)域的特點和對高層次人才在專門技術(shù)工作能力和學(xué)術(shù)能力上的要求。從理論課開始，廣大校內(nèi)碩士生導(dǎo)師就要將理論與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，要將學(xué)術(shù)研究生的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容與專碩生的教育區(qū)別開來。隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，教師要積極參與教學(xué)改革，走向經(jīng)濟建設(shè)前線，要高度關(guān)注研究生就業(yè)去向，培養(yǎng)經(jīng)濟社會發(fā)展急需的應(yīng)用型人才。在工程教育背景下，無論是本科生教育還是專碩生教育，都不能忘了培養(yǎng)宗旨：培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量、各類型工程技術(shù)人才。

[1]孫健.論“卓越計劃” 實施背景下高等工程教育課程體系設(shè)計[J].高等理科教育，2012，101(1)：41-45.

[2]趙韓強，趙樹凱.高等工程教育培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的思考[J].高等理科教育，2007，75(5)：72-74.

[3]中華人民共和國教育部.教育部 國家發(fā)展改革委 財政部關(guān)于深化研究生教育改革的意見[A/OL].(2013-03-29)[2015-10-27].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/A22_zcwj/201307/154118.htm.

[4]胡衛(wèi).加強地方本科高校“雙師型”隊伍建設(shè)[EB/OL].(2015-03-03)[2015-10-27].http：//edu.china.com.

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[6]邵艷群.案例教學(xué)法在“材料腐蝕與防護”課程中的應(yīng)用探討[J].高等理科教育，2003，52(6)：102-106.

[7]邵艷群.專業(yè)課程實驗與科學(xué)研究相結(jié)合提高教師和學(xué)生的綜合素質(zhì)[J].高等理科教育，2001，40(6)：53-57.

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(責(zé)任編輯李世萍)

Construction of the Experiment and Practice Teaching System underthe Background of the Engineering Education—Taking "Electrochemical Theory and Testing Technology" as an Example

SHAOYan-qun，PENGKai-ping，LIXiang-qi

( School of Material，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou，350108，China)

The teaching step of experiment and practice has been attached great importance under the engineering education background. However，a common phenomenon still exists that the class is mainly based on the teaching contents ignoring the enhancement of the experiments and practical ability during the teaching process in some specific courses，and it is extremely obvious in the courses of the professional master degree.So this paper analyzes the basic reasons in detail for the lack of experimental and practical teaching contents in the current curriculum.Taking the course "electrochemical theory and testing technology" as an example and combining with the author's vertical and horizontal projects，the paper presents a comprehensive reform scheme from the teaching contents，teaching means and teachers' practical abilities to strengthen their engineering practice ability.Meanwhile，it also constructs a full range teaching systems of experimental practice about the curricular and extracurricular courses inside and outside universities .Keywords：experiment and practice teaching system；teaching reform；engineering education

2015-10-27

福州大學(xué)研究生院重點課程建設(shè)與教學(xué)研究項目(項目編號：Y2013KC07)；2015年福州大學(xué)第九批高等教育教學(xué)改革工程項目.

邵艷群(1972-)女，浙江金華人，副教授，博士，主要從事功能材料、電化學(xué)理論、腐蝕與防護研究.

G642.0

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