關(guān)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)背景下大型設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核的思考

張平　蔡培陽　趙先銳，黃敏　方一航　王天樂

摘要：應(yīng)用型人才培養(yǎng)背景對(duì)地方高校大型設(shè)備的教學(xué)提出了更高的要求。結(jié)合臺(tái)州學(xué)院材料類專業(yè)磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，提出了充分利用各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，分階段多次安排實(shí)驗(yàn)，通過合理設(shè)置各階段實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并有針對(duì)性進(jìn)行考核，達(dá)到在應(yīng)用型人才培養(yǎng)背景下讓學(xué)生充分掌握該項(xiàng)技能的目的。這套方案可以借鑒到其他大型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革上，克服大型設(shè)備教學(xué)不能充分應(yīng)用到學(xué)生技能培養(yǎng)所面臨的問題。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才；大型設(shè)備；磁控濺射；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）30-0274-03

當(dāng)前，地方高校面臨著向培養(yǎng)應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)型，需要加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，加大動(dòng)手能力的培養(yǎng)，使得學(xué)生一出校門就已經(jīng)掌握本專業(yè)的基本技能。在材料類人才培養(yǎng)中，材料的制備及性能檢測分析是必備的技能，在缺乏大型設(shè)備的情況下，很難滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。近年來，得益于中央及地方各級(jí)財(cái)政的支持，類似于臺(tái)州學(xué)院的地方高校材料類專業(yè)購置了一些大型設(shè)備。但是由于大型設(shè)備比較昂貴，又是單臺(tái)套，同時(shí)還承擔(dān)著全校師生一定的科研任務(wù)。因此，基于大型設(shè)備開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程有別于基礎(chǔ)物理類、電工電子類等常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程大多以演示性為主，與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)不符，大型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理一致困擾著許多高校。如此一來，針對(duì)大型設(shè)備管理及實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展了相關(guān)研究，圍繞著大型設(shè)備管理機(jī)制[1-3]、大型設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[4-8]、大型設(shè)備在創(chuàng)新性人才培養(yǎng)上的應(yīng)用[7，9]等方面開展了有益的探討。臺(tái)州學(xué)院材料類專業(yè)磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣面臨著相似的問題，引發(fā)了我們對(duì)該實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的思考。

一、我校材料類專業(yè)磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前，我們利用磁控濺射鍍膜系統(tǒng)開設(shè)了磁控濺射制備金屬薄膜等實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)采用分組進(jìn)行。由于設(shè)備單一，同時(shí)承擔(dān)了科研任務(wù)，在時(shí)間安排上沒法讓每個(gè)學(xué)生上機(jī)操作。同時(shí)所購置的設(shè)備比較昂貴，維修費(fèi)也高，在不能確定已學(xué)會(huì)情況下，也不允許學(xué)生上機(jī)鍍膜。這些因素導(dǎo)致了所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程以演示性為主，主要講授實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)及常規(guī)注意事項(xiàng)等內(nèi)容，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少。

雖然以演示性實(shí)驗(yàn)為主，但是實(shí)驗(yàn)時(shí)間通常較長，而且枯燥，無法引起學(xué)生的興趣。實(shí)驗(yàn)中有些步驟如更換靶材、抽真空等已經(jīng)提前完成，即便如此，在裝好基片到鍍膜結(jié)束也需要至少2—3個(gè)小時(shí)。這段時(shí)間內(nèi)，除極個(gè)別學(xué)生會(huì)主動(dòng)與指導(dǎo)老師進(jìn)行交流外，大部分積極性不高，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)也很少有自己的思考。在沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行梳理前，磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)還重復(fù)出現(xiàn)在不同實(shí)驗(yàn)課程中。由于課程沒有統(tǒng)一規(guī)劃，造成有些同學(xué)反復(fù)來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于這些學(xué)生來說，每次實(shí)驗(yàn)無非更換了鍍膜材料。造成學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的興趣不高，他們來做實(shí)驗(yàn)時(shí)多數(shù)有著混學(xué)分、完成任務(wù)的態(tài)度，更談不上積極性。

再者由于上課方式以演示為主，成績考核也面臨著問題。在實(shí)驗(yàn)分組后，讓每一組分別按要求清洗基片，然后一起進(jìn)行鍍膜，通過觀察這些操作及鍍膜質(zhì)量作為操作考核依據(jù)，同時(shí)要求上交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為最終考核。雖然采取了一些避免實(shí)驗(yàn)報(bào)告互相抄襲的措施，但是還是出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告雷同的問題。另外，由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，操作也很難進(jìn)行合理的考核。在實(shí)際中，除了發(fā)現(xiàn)極個(gè)別不按要求或者基片表面留有污漬等現(xiàn)象外，其余的很難做出好與壞的區(qū)別。

二、對(duì)于我校材料類專業(yè)磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核的思考

通過多年磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)的安排，日益暴露出我校該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目存在的問題。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)課程地梳理，我們逐漸對(duì)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題有了清晰的認(rèn)識(shí)。作為該實(shí)驗(yàn)課程的主要指導(dǎo)教師，本人對(duì)如何安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核進(jìn)行了思考，提出了一套切實(shí)可行且可以借鑒到其他大型設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的方案。本方案通過結(jié)合各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，分階段多次安排實(shí)驗(yàn)，達(dá)到在應(yīng)用型人才培養(yǎng)背景下讓學(xué)生充分掌握該項(xiàng)技能的目的。

1.利用認(rèn)知實(shí)踐吸引學(xué)生對(duì)磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)的興趣。在我校，新生入學(xué)后第一學(xué)期有材料專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐的環(huán)節(jié)，主要是讓學(xué)生對(duì)材料專業(yè)及專業(yè)實(shí)驗(yàn)室有初步的了解，并會(huì)安排到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行見習(xí)。利用這個(gè)機(jī)會(huì)，從物理氣相沉積在身邊的應(yīng)用入手，讓他們對(duì)真空鍍膜建立感性的認(rèn)識(shí)。并結(jié)合教師科研及高年級(jí)同學(xué)的開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成果，展示所制備的薄膜、掃描電鏡照片及性能測試數(shù)據(jù)等吸引他們對(duì)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的興趣。

專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐是讓材料類專業(yè)學(xué)生對(duì)本專業(yè)及實(shí)驗(yàn)室有初步的認(rèn)識(shí)，由于是一年級(jí)新生，基本未觸及專業(yè)知識(shí)，在考核上很難要求他們能夠掌握原理等內(nèi)容。實(shí)踐報(bào)告中對(duì)真空鍍膜及其應(yīng)用的認(rèn)識(shí)可作為考核的主要依據(jù)。在這個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生能夠做到對(duì)真空鍍膜及其應(yīng)用有所了解，引起他們對(duì)磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)的興趣，就算達(dá)到目的。

2.利用專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行演示性教學(xué)。當(dāng)材料類學(xué)生進(jìn)入二年以后就會(huì)逐漸接觸專業(yè)課程，有的課程包含了真空鍍膜及磁控濺射鍍膜相關(guān)內(nèi)容。任課教師就會(huì)安排磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)，通過該實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)該方法的了解。實(shí)驗(yàn)以演示性為主，講述磁控濺射原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵零部件使用注意事項(xiàng)、操作流程及鍍膜流程等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)安排分組分別準(zhǔn)備基片并鍍制金屬膜樣品。該實(shí)驗(yàn)雖然以演示為主，但也會(huì)盡可能安排學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作中，例如基片的切割、清洗以及安裝等環(huán)節(jié)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后一般會(huì)以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為考核主要依據(jù)。由于實(shí)驗(yàn)以演示性為主，數(shù)據(jù)很少，容易出現(xiàn)雷同，本實(shí)驗(yàn)以編寫鍍膜作業(yè)指導(dǎo)書為替代。作業(yè)指導(dǎo)書作為企業(yè)操作崗位的一個(gè)重要文件，如何編寫是工藝工程師必備的技能。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生參考作業(yè)指導(dǎo)書的格式，結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作流程，編寫一份磁控濺射鍍膜作業(yè)指導(dǎo)書。要求用自己的語言進(jìn)行總結(jié)，不得抄襲，對(duì)雷同的情況有所改善。實(shí)驗(yàn)室中的操作也是考核的環(huán)節(jié)之一，作為該實(shí)驗(yàn)操作成績的主要依據(jù)。

3.利用專題實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在四年級(jí)時(shí)，材料類專業(yè)安排了必修的專題實(shí)驗(yàn)，其中有磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)?zāi)K。專題實(shí)驗(yàn)結(jié)合了教師科研，需要學(xué)生參與完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣品制備、分析測試等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性的培訓(xùn)目的。磁控濺射專題實(shí)驗(yàn)?zāi)K包含了真空的獲得與測量、薄膜樣品制備、微觀分析以及性能測試等至少4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。磁控濺射薄膜樣品的制備是這個(gè)專題實(shí)驗(yàn)的主體，講授磁控濺射原理、薄膜的功能及設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)與操作等內(nèi)容。專題實(shí)驗(yàn)采用分組開展，小組負(fù)責(zé)人需要根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并分工安排，然后由具體負(fù)責(zé)的學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)。專題實(shí)驗(yàn)的考核主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。由于實(shí)驗(yàn)上下環(huán)節(jié)相扣，實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度及與指導(dǎo)教師交流情況，體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)及專業(yè)設(shè)備的掌握程度，可以作為考核的主要依據(jù)。磁控濺射鍍膜作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，也是操作考核的重點(diǎn)，通過觀察他們的操作來考核他們對(duì)設(shè)備操作及注意事項(xiàng)的掌握情況。在完成所有實(shí)驗(yàn)后，每組會(huì)要求上交一份專題實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這份報(bào)告是考核的主要依據(jù)。

4.利用開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)充教學(xué)。除了大型設(shè)備的使用外，大型設(shè)備的管理與維護(hù)也是實(shí)驗(yàn)室的重要工作。大型設(shè)備管理與維護(hù)涉及面廣，例如真空泵等部件維護(hù)、真空腔內(nèi)清理等內(nèi)容，在通常實(shí)驗(yàn)課中不會(huì)涉及。利用開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以圍繞相關(guān)知識(shí)開始課程，吸引學(xué)生參與大型設(shè)備的管理和維護(hù)中，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及專題實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充，掌握相應(yīng)技能。

開放實(shí)驗(yàn)課作為學(xué)生的課外實(shí)踐課，考核方式相對(duì)較為靈活。在磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)室，通常根據(jù)學(xué)生的參與情況及實(shí)際動(dòng)手能力作為平時(shí)考核依據(jù)。同時(shí)，會(huì)安排每位學(xué)生編寫一份維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)書作為考核主要依據(jù)。

三、結(jié)束語

由于數(shù)量少，所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程常以演示性為主，大型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直困擾著許多高校。在向培養(yǎng)應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)型的背景下，類似于臺(tái)州學(xué)院等地方高校在大型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)上面臨著更大的挑戰(zhàn)。結(jié)合多年磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，筆者對(duì)磁控濺射鍍膜系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)及考核進(jìn)行了深度的思考，提出了一套切實(shí)可行的方案。方案利用人才培養(yǎng)方案中的專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專題實(shí)驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)授課對(duì)象專業(yè)知識(shí)的掌握情況，講授不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并有偏重進(jìn)行考核，最終讓學(xué)生掌握磁控濺射鍍膜這項(xiàng)基本技能。同時(shí)利用開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，講授磁控濺射鍍膜系統(tǒng)維護(hù)的相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生增加一項(xiàng)技能，對(duì)課程實(shí)驗(yàn)及專題實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行互補(bǔ)。這套方案對(duì)應(yīng)用型人才背景下磁控濺射鍍膜實(shí)驗(yàn)的教學(xué)安排、內(nèi)容及考核做了詳細(xì)的討論，切實(shí)可行，同樣可以借鑒到其他大型設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核中。

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