應用型本科金屬材料工程專業(yè)實驗教學改革的探析

王澤民 龐靈歡

摘要：應用型本科金屬材料工程專業(yè)是我國金屬材料領域培養(yǎng)和輸送高技能人才的重要陣地，有利地促進我國金屬材料及其他相關行業(yè)的發(fā)展。作者結合實際教學工作經(jīng)歷與思考，就如何推進金屬材料工程專業(yè)實驗教學的改革提出了部分探討性建議，以期能為教學工作的實踐提供參考。

關鍵詞：金屬材料工程；實驗教學；應用型本科；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）15-0137-02

實驗教學是金屬材料工程專業(yè)的重要教學內(nèi)容。同時也是提升學生專業(yè)知識的理解、培養(yǎng)專業(yè)實踐操作能力的關鍵途徑，所以必須重視并切實開展好應用型本科金屬材料工程專業(yè)實驗教學。上海應用技術大學是一所以應用技術為特色的地方應用型本科院校，金屬材料專業(yè)已有50多年的發(fā)展歷史，培養(yǎng)了大量的金屬相關專業(yè)的高技能人才。不過，在當前的人才教育背景和培養(yǎng)目標要求下，需對金屬材料工程專業(yè)實驗教學進行科學而又合理的改革，優(yōu)化實驗教學的模式和方法，這樣才能提升實驗教學的成效和質(zhì)量，有利于培養(yǎng)高素質(zhì)的金屬材料工程專業(yè)人才，甚至推動相關行業(yè)的發(fā)展。

一、對實驗教學的模式結構進行優(yōu)化

傳統(tǒng)的金屬材料工程專業(yè)實驗教學中，已經(jīng)形成了較為固定的實驗教學模式，這確實規(guī)范了實驗教學的開展，有利于維護實驗教學的秩序。但是學生通過實驗教學所能夠獲得的自主性知識和能力卻相當有限。例如，教師將實驗的基礎知識、原理、目的、操作方法告訴給學生，然后對學生進行一次示范和講解，最后再讓學生按照固定的步驟進行實驗操作。雖然這樣的實驗教學模式能使學生能夠熟悉相關的儀器、器材，掌握基本的實驗技能，鞏固相關的基礎理論知識，但是其創(chuàng)新能力、思維能力、探究能力等，卻不能得到鍛煉和提升，這樣對于今后實際工作當中的他們來說，其實是相當不利的。為了解決這樣的教學問題，在今后的金屬材料工程專業(yè)實驗教學中，須對實驗教學的模式結構進行優(yōu)化。改革要基于學生的認知發(fā)展規(guī)律，聯(lián)系當前行業(yè)對人才的需求標準，對實驗教學的模式進行改革，構建由簡單到復雜、由驗證模仿到專業(yè)綜合型、研究型的實驗教學模式。在實驗教學當中，充分發(fā)揮出學生的主觀能動性，不僅要讓學生自己動手實踐，更要讓學生自己動腦進行思考，實現(xiàn)更加全面和優(yōu)質(zhì)的學習。

教師可以將實驗教學劃分為若干個模塊、環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的基礎知識、技能講解，實驗演示為第一個環(huán)節(jié)；第二個環(huán)節(jié)是教師進一步提出實驗假設，將實驗教學的主導權交給學生，讓學生根據(jù)實驗假設，基于自身的基礎知識、基礎技能，去翻查資料，重新改進和設計教師的演示實驗，使其能夠證明實驗假設，整個過程可以由學生一個人完成，也可以由學生以小組為單位來完成，其主要的目的是要讓學生將所學的知識應用起來，真正參與到實驗中來，增強他們的主觀學習、操作體驗，加深對知識和技能的理解與技能的掌握；對于高年級的學生，可以適當?shù)脑黾訉嶒炘O計與實踐，讓學生自己提出實驗項目，然后進行系統(tǒng)性的實驗操作，編輯實驗文檔、梳理實驗理論、設計實驗過程，并以個人或小組為單位進行實際的實驗操作，對實驗過程進行詳細的記錄，這能夠讓學生更加重視對實驗的學習，也更有利于鞏固學生四年以來所學習到的理論知識，增強學生的動手實踐能力，幫助學生為就業(yè)做好充分的準備；最后，對于學有余力的學生，可以參加學校設立的科技創(chuàng)新項目，鼓勵學生參加科研工作，全面提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

二、建立開放性的實驗室

要想深入改革應用型本科金屬材料工程專業(yè)的實驗教學，必須要建立開放性的實驗室，也就是要改變傳統(tǒng)的實驗室管理模式。以往應用型本科金屬材料工程實驗教學中，實驗室的管理是較為封閉的，這主要是為了良好的實驗室環(huán)境，保護實驗室的物資、設施、設備等，這是完全可以理解的。不過這樣的管理模式所帶來的弊端，是嚴重地限制了學生實驗操作的自主性[1]。正常情況下，學生只能夠在教學規(guī)定的時間之內(nèi)使用實驗室，其他時間則很難利用實驗室的環(huán)境條件開展相關的實驗操作，因此學生能夠得到的實驗操作機會其實是相當有限的，部分學生或許具有很好的實驗設想，或者在學習過程當中需要進行實驗驗證，但是卻得不到必要的環(huán)境、條件支持。最終只能就此放棄，無疑這就對學生的專業(yè)學習和實踐能力發(fā)展造成了不小的阻礙。

為了解決這樣的難題，應考慮建立開放性的實驗室，解除傳統(tǒng)的封閉式管理模式，提高實驗室管理的靈活性，充分利用和發(fā)揮實驗室的優(yōu)勢，促進學生的學習。例如，對于一些較為普遍、常用，不是非常貴重，而且不具有較大危險性的物資、設備，可以對學生實現(xiàn)全面的開放，允許學生隨時使用，但是必須要在一定的監(jiān)督、管理之下，而對于其他一些較為貴重或是危險性較高的物資、設備，只有學生通過培訓和考核之后，才能接受學生的預約。盡量為學生的學習、實驗提供便利，鼓勵學生開展科研活動。再者，對于教師帶隊項目，可以將管理權完全給予教師，由教師負責實驗室管理。如此一來，學生就可以更加自主地進行實驗學習、實驗操作，打破傳統(tǒng)實驗教學模式的環(huán)境、條件束縛，這對于學生的專業(yè)成長來說，是具有很大促進作用的。

三、加強對虛擬實驗教學技術的應用

應用型本科金屬材料工程專業(yè)的實踐教學內(nèi)容，雖然側重實踐應用，但是其抽象性依然相當之高，很多的知識、現(xiàn)象、原理、過程乃至結果，都是較難理解的，所以可以利用虛擬實驗教學，作為輔助促進學生對微觀世界或者不容易直接觀察到的專業(yè)知識的學習，讓他們真正形成形象、深刻的理解與認知[2]。但金屬材料工程專業(yè)實驗教學的開展，依然是具有一定難度的，例如，熱處理過程中的相變過程是無法直接觀察到的。而虛擬實驗室技術具有形式新穎、豐富，具有非常突出的互動能力、展示能力，音、畫一體，可編輯性、可控制性非常強，將其運用到金屬材料工程專業(yè)實驗教學中來，不僅能夠吸引學生注意力，激發(fā)學生的學習興趣，更加可以解決金屬材料工程專業(yè)實驗教學中面臨的種種難題，提高實驗教學的成效，從而促進學生實現(xiàn)更好的學習、發(fā)展。因此，在實驗教學的改革方面，我們必須要加強對虛擬實驗教學技術的應用，改進教學方式、方法，從而提高教學成效。

在實際的金屬材料工程專業(yè)實驗教學當中，教師免不了需要向?qū)W生進行大量的實驗展示，以向?qū)W生證明相關的專業(yè)知識，同時讓學生對金屬材料工程的認識、理解更加深刻與形象。在虛擬實驗教學系統(tǒng)當中，教師能夠運用虛擬實驗室來向?qū)W生進行實驗展示，可以有效的避免各種教學難題。如教師可以在虛擬實驗室中多角度展示實驗準備、實驗操作、實驗結果，讓學生根據(jù)不同的實驗條件去探究實驗過程中不能直接觀察的現(xiàn)象。同時，教師可以通過虛擬系統(tǒng)的控制，來讓學生多角度的進行實驗觀察，用特寫的角度讓學生觀察非常細致的實驗操作，避免學生產(chǎn)生疑惑。另外，很多金屬材料工程專業(yè)實驗是需要多人相互配合完成的，這就對學生相互之間的溝通、協(xié)調(diào)提出了很高的要求。在傳統(tǒng)常規(guī)的教學模式下，教師很難一一對所有學生進行詳細的指導，所以學生在配合中容易出現(xiàn)責任、操作不清楚，協(xié)調(diào)混亂的局面，不僅降低了金屬材料工程實驗的效率，而且增加了實驗的危險性。當前通過虛擬實驗室技術的運用，則可以有效解決這樣的教學難題。

四、改進實驗課程評價考核體系

除了上面所提到的幾點在外，應用型本科金屬材料工程專業(yè)實驗教學的改革，還必須要注重對實驗課程評價考核體系的改進，采取更加科學的方式、方法對學生做出學習評價，這樣才更有利于學生能力的綜合評定。

傳統(tǒng)的實驗教學評價過于側重對學生實驗結果的考核，這樣會顯得不夠全面和客觀，難以真實反映出學生的學習、發(fā)展現(xiàn)狀。對于這樣的情況，當前我們應當將考核的重點轉移到學生的整個實驗過程上來，如設想的提出、方案的設計、實驗操作過程以及學生的思想和個人行為表現(xiàn)等，都應當納入考核體系之內(nèi)，從而對學生的理論知識、操作能力以及科學精神、合作意識等，做出全面考核、評價，這樣才能更加客觀地評價學生的表現(xiàn)。

參考文獻：

[1]鄭新文.金屬材料工程專業(yè)綜合實驗教學的探索[J].中國新通信，2017，（15）：163-164.

[2]胡建文，王建剛，馬靜，張欣，李建輝.金屬材料工程專業(yè)實踐教學模式的改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016，（21）：24-25.