淺談綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與綜合能力的提高

王 靜 時(shí)志強(qiáng) 紀(jì)秀杰 / 天津工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院

淺談綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與綜合能力的提高

王 靜 時(shí)志強(qiáng) 紀(jì)秀杰 / 天津工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院

隨著環(huán)境污染和能源枯竭的加重，國(guó)內(nèi)很多公司對(duì)于新能源材料的專(zhuān)業(yè)人才的需求旺盛。如何在學(xué)校中培養(yǎng)符合用人單位需求的專(zhuān)業(yè)人才，早日形成專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)特色成為各高校新能源專(zhuān)業(yè)面臨的重要問(wèn)題。綜合實(shí)驗(yàn)一般涉及多門(mén)課程知識(shí)及多種實(shí)驗(yàn)手段，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，對(duì)提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)意識(shí)、學(xué)習(xí)積極性、實(shí)際動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神很有成效。

綜合實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)造能力；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及課程的綜合知識(shí)或與課程相關(guān)的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)。具體做法是將教學(xué)大綱要求的某些基本的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段有機(jī)地綜合在某一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，達(dá)到完整的、綜合的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。綜合實(shí)驗(yàn)課程體系的建立，在高校經(jīng)過(guò)數(shù)年的實(shí)踐，已經(jīng)證明了通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力。符合培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)綜合發(fā)展的創(chuàng)新型人才的方向。

“超級(jí)電容器的組裝及電容性能的測(cè)試與分析”和“靜電紡絲纖維的制備及性能研究”是天津工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院無(wú)機(jī)非金屬材料教研室針對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)方向開(kāi)設(shè)的綜合實(shí)驗(yàn)，兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展五年來(lái)，對(duì)于如何提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力大有益處。結(jié)合“超級(jí)電容器的組裝及電容性能的測(cè)試與分析”和“靜電紡絲纖維的制備及性能研究”，以下談?wù)劰P者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中對(duì)教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的體會(huì)。

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的“接地氣”

俗話說(shuō)：興趣是最好的老師，提高學(xué)生興趣，寓學(xué)于樂(lè)是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果的最佳方式。充電電池等新型能源設(shè)備，在我們生活中非常常見(jiàn)，如：手機(jī)的電池，筆記本電腦電池等等，人們尤其是年輕人越來(lái)越關(guān)注電池使用壽命和容量的大小問(wèn)題。因此，開(kāi)設(shè)“超級(jí)電容器的組裝及電容性能的測(cè)試與分析”快充特性的“超級(jí)電池”會(huì)受到廣大同學(xué)的歡迎，從興趣出發(fā)，抓住同學(xué)們的好奇心。從紐扣電容器的電極材料制備出發(fā)，進(jìn)行半電池的組裝，測(cè)試，就能夠讓同學(xué)們自己動(dòng)手制作電池，再親自測(cè)試其壽命和容量，在不同的倍率條件下進(jìn)行測(cè)試考察快充快放對(duì)整個(gè)電池容量的影響。此時(shí)，可以給同學(xué)們提出問(wèn)題，萬(wàn)能充到底對(duì)電池有沒(méi)有影響？ipad 數(shù)據(jù)線能不能給蘋(píng)果手機(jī)充電？給手機(jī)充電時(shí)先插電源，還是先手機(jī)端？同學(xué)們各抒己見(jiàn)，討論激烈。

在重點(diǎn)和難點(diǎn)部分，使用教學(xué)儀器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，加深學(xué)生對(duì)樹(shù)脂配方調(diào)節(jié)的方法和注意事項(xiàng)的記憶，事半功倍。最后由學(xué)生親自操作，在學(xué)生自己操作的過(guò)程中，再次體會(huì)儀器的使用和操作順序，補(bǔ)充在觀摩視頻和教師講解中沒(méi)有注意的事項(xiàng)，查漏補(bǔ)缺，達(dá)到系統(tǒng)全面掌握儀器使用的目的。這些方法，在最大程度上吸引了學(xué)生興趣，通過(guò)開(kāi)放型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生思考和學(xué)習(xí)成型工藝的特點(diǎn)和要點(diǎn)的區(qū)分和記憶。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的“復(fù)合性”

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的復(fù)合性是綜合實(shí)驗(yàn)的重要特征。對(duì)基礎(chǔ)課而言,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般為本課程的知識(shí)綜合或系列課程知識(shí)綜合。而專(zhuān)業(yè)課則常常涉及相關(guān)課程或多門(mén)課程的綜合知識(shí)。目的在于培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的綜合能力和綜合知識(shí)的應(yīng)用能力。選擇教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的原則是:綜合性、基礎(chǔ)性、典型性、可操作性。基于上述原則,考慮到不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備狀況。綜合實(shí)驗(yàn)的同學(xué)一般為大四的同學(xué)，已經(jīng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了本專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)于基本實(shí)驗(yàn)和制備實(shí)驗(yàn)的操作性比較強(qiáng)，對(duì)于制備材料和產(chǎn)品性能的系統(tǒng)研究和綜合評(píng)價(jià)相對(duì)較少。因此，在“超級(jí)電容器的組裝及電容性能的測(cè)試與分析”和“靜電紡絲纖維的制備及性能研究”中，考察基本操作的制備實(shí)驗(yàn)只占40%，一般為前期的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)作為主要研究?jī)?nèi)容。本綜合實(shí)驗(yàn)中涉及多種電化學(xué)測(cè)試方法：恒流充放電儀、電化學(xué)工作站，Arbin充放電儀和AUTOLAB綜合測(cè)試儀等；可以全面的對(duì)制品性能進(jìn)行測(cè)量。

3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的“實(shí)踐性”

大四的畢業(yè)生同學(xué)面臨著考研和就業(yè)的雙重選擇，由于一直在接受學(xué)校教育，對(duì)于社會(huì)上行業(yè)實(shí)際需求和工作內(nèi)容充滿著好奇。本實(shí)驗(yàn)涉及的超級(jí)電容器制備已經(jīng)具備較為完整的中試生產(chǎn)線，可以讓同學(xué)們對(duì)社會(huì)實(shí)踐有更深一步的認(rèn)識(shí)。如超級(jí)電容器的制作過(guò)程可以分為“備料→混料→調(diào)漿→涂膜→低溫干燥→壓膜→沖片→高溫干燥→稱(chēng)量質(zhì)量→轉(zhuǎn)移至手套箱→組裝→封口”，中試線對(duì)應(yīng)每一步操作都有相應(yīng)的儀器設(shè)備，如調(diào)漿需要混漿機(jī)進(jìn)行混料，進(jìn)而保證漿料的均一性，防止局部活性物質(zhì)組分不同，進(jìn)而保證極片和制品的電化學(xué)性能。涂膜在企業(yè)生產(chǎn)中都使用間歇涂布機(jī)，實(shí)驗(yàn)室具備一臺(tái)3米干燥箱的間歇涂布機(jī)，其操作都是在企業(yè)中的實(shí)際操作，對(duì)于學(xué)生動(dòng)手操作能力的提高具有極大的幫助，也為其就業(yè)提供一個(gè)好的實(shí)踐經(jīng)歷。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“表達(dá)性”

實(shí)驗(yàn)后，教師針對(duì)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或者實(shí)驗(yàn)思考總結(jié)。一般情況下我們向同學(xué)們講解origin等作圖軟件的使用方法，通過(guò)事例數(shù)據(jù)的反復(fù)練習(xí)使同學(xué)們熟練掌這種作圖軟件，它能滿足大部分本科生的作圖需求，幫助同學(xué)們節(jié)省了以往手動(dòng)作圖的時(shí)間，同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，有利于科學(xué)研究的開(kāi)展。綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告不僅要求同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)學(xué)會(huì)處理，同時(shí)還要求各組同學(xué)進(jìn)行PPT匯報(bào)，同時(shí)其他組同學(xué)可以針對(duì)不同問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)，這樣匯報(bào)人及其所在小組在數(shù)據(jù)的總結(jié)中就會(huì)條件反射的進(jìn)行多方面的思考，進(jìn)行達(dá)到更好的理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和資料收集的目的。另外，口頭匯報(bào)對(duì)于語(yǔ)言表達(dá)能力的提高也很有幫助。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜合實(shí)驗(yàn)把基礎(chǔ)理論知識(shí),各種實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法加以歸納、分析、相互滲透。綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)施,全方位鍛煉了學(xué)生的綜合能力。做為一名實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者,力爭(zhēng)在巧設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)方面下功夫,提高數(shù)量,保證質(zhì)量。培養(yǎng)出更多知識(shí)、能力、素質(zhì)綜合發(fā)展的創(chuàng)新型人才。