材料類專業(yè)開放性實驗項目探索與完善

雷西萍 袁蝴蝶 姚燕燕 郝磊 張昊

【摘 要】 文章從開放對象、內容、途徑、教學方法、結題方式等方面闡述了開放性實驗項目主要做法，分析了開放性實驗項目運作中存在的問題，提出完善開放性實驗室的對策建議：課題內容分層次多樣化，有效提高創(chuàng)新思維;改變傳統(tǒng)教學模式;推進信息化平臺建設，全面實現網絡化模式;完善激勵措施，充分調動師生參與的積極性。

【關鍵詞】 開放性實驗;材料專業(yè);創(chuàng)新

2018年6月21日，教育部部長陳寶生在“新時代全國高等學校本科教育工作會議上的講話”中提出：堅持以本為本。他認為大學教育是學生知識架構、基礎能力的形成期，學校要教育引導他們夯實基礎知識，了解學科前沿，接觸社會實際，接受專業(yè)訓練，練就獨立工作的能力，成為具有社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才，為學生成才立業(yè)奠定立身之本。[1]講話強調了大學教育的目標應該是培養(yǎng)具有責任感、創(chuàng)新力、實踐能力的人才。圍繞這個目標，各個高校相繼增加了各類創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)項目;地方企業(yè)和各類協(xié)會聯(lián)合組織了多項創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽;各個高校也增設了“雙創(chuàng)辦”機構，專門用來組織和管理學校的雙創(chuàng)工作;近期各高校還鼓勵教師申報“雙創(chuàng)導師”，并將此條件作為學?？己撕吐毞Q評定的一項重要內容。這些舉措說明了創(chuàng)新工作已受到高校重視，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已成為一項重要的培養(yǎng)任務。

創(chuàng)新精神，其內涵是指具有能夠綜合運用已有的知識、信息、技能和方法，提出新方法、新觀點的思維能力和進行發(fā)明創(chuàng)造、改革、革新的意志、信心、勇氣和智慧。那么如何培養(yǎng)？雖然各個高校具體做法不同，但是都會將實驗教學作為最行之有效的途徑。開放性實驗項目內容豐富，類別多樣，參與學生專業(yè)不同，最易產生創(chuàng)新成果。西安建筑科技大學作為一所以建筑、土木、環(huán)境和材料為主流專業(yè)的省部共建院校，其中，材料專業(yè)以無機非金屬材料為主要特色，同時發(fā)展了新興材料即功能材料、資源循環(huán)材料，最容易形成學術交叉，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。2017年，學校實管處首先以環(huán)境、材料、化學專業(yè)為試點，開始實施開放性實驗項目。

這里所指的開放性實驗項目真正的內涵是除了各個高校均有的ssrt、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目兩類之外，還包括實驗室自設項目和教師科研項目兩類，前者是由實驗室教師承擔，后者由任課教師承擔。這兩類項目是區(qū)別于其他高校開設的特色開放實驗項目，不僅拓寬了參與教師的范圍，同時也極大緩解了有項目、無學生的狀態(tài)，為學生提前選導師、了解課題提供了有力的平臺。因此，就學校特色的開放性實驗教學模式，本文重點分析了項目運行的情況以及仍舊存在的問題，提出了解決辦法，期望為其他同類院校提供一些借鑒。

一、開放性實驗項目主要做法

1、開放對象

目前，學院開放項目為面向全校學生開放，2017年首次開放項目數達28項，2018年基本持平為26項;學生參與人數基本保持在每組3～5人，每年至少70人以上參與。參與的學生全部為本院學生，且主要集中在大三、大四，院內跨專業(yè)參加的學生所占比例逐年增加，由原有的無人參與突破至近20%，傳統(tǒng)專業(yè)如無機非金屬材料專業(yè)的學生參與新興材料的趨勢顯著增加。

2、開放內容

開放實驗項目中2017年科研項目所占比例僅為30%，2018年升至50%，說明任課教師參與程度增加;項目內容也由簡單到復雜，單一到全面，綜合性更加突出。項目內容以前因涉及的教師主要為實驗室教師，所以側重于實驗儀器設備的使用，對固定材料性能的測試，制備類偏少。而今年有一半的項目是科研項目，所以內容上更加新穎、更有創(chuàng)新性，對學生能力的培養(yǎng)也更突出綜合性。

3、開放途徑

這些項目首先需要教師向學院提交申報表，學院提交學校實管處，經過專家遴選出一些項目后，獲批的項目再反饋給學院，通知給教師，同時將申報內容發(fā)給各班，學生根據自己的興趣自由選題。每個項目達到指定人數后成立團隊，由教師指定負責人，再將人員信息反饋給學院。指導教師開始組織項目的實施。項目預約、審核均由“開放性實驗項目管理平臺”完成，極大弱化了對人工辦公的依賴性，工作方式更加靈活。

4、教學方法

對于實驗室自設項目而言，實驗室教師首先對實驗背景進行簡單講解，再按照已設定的實驗方案安排實驗分工，學生根據自己的時間安排進行實驗。整個實驗周期較短，僅4學時就結束。對于科研項目來講，指導教師要從課題背景、研究目給學生講解，但基本也是按照教師已設定的實驗方案執(zhí)行。但整個實驗周期較長，一般需要至少1～2個月才能完成。

5、結題方式

實驗結束后，根據分工情況，每位學生需要提交結題報告一份，每組負責人還需提交項目總結報告一份，并且提供實驗中的證明材料和研究成果，最后紙質材料歸檔由實驗室保存。

6、成績評定

項目結題后，由指導教師根據每位學生的表現給出五級制成績，實驗室教師經網上平臺確認項目已實施，學生方可獲得0.6學分，指導教師可獲得4學時工作量，學校將此類項目作為崗位聘任和職稱評定的可選內容之一。

二、開放性實驗項目運作中存在的問題

1、宣傳力度不夠，開放對象覆蓋面不全

雖然西安建筑科技大學將開放性實驗項目最終均掛在網上，但是從班主任、專業(yè)負責人、學院層面缺乏有效宣傳，學生對開放性實驗項目的意義和價值不了解，興趣不濃，參與度不高。選題扎堆、被動現象頻頻發(fā)生。另外，受專業(yè)限制，學生還是以參與本專業(yè)教師開設的實驗項目為主，跨院系申報項目的情況主要集中在大一和大二的學生，但受新老校區(qū)地理位置的限制，課題的連續(xù)性無法保證，截留了大一和大二的學生，導致跨院系申報難以推進，覆蓋面不全。

2、實驗內容趣味性不足，創(chuàng)新思維提升緩慢

學院開設的開放性實驗項目多數為專業(yè)實驗項目，驗證性比例較高占40%，綜合性占60%，而完全由學生自擬課題、自設方案的創(chuàng)新性項目比例為零。實驗內容要么簡單、重復，要么難度偏大，綜合性較強，學生很難結合自己感興趣的實驗項目自設實驗，提出自己的想法，加之參與項目的學生基本多數為本專業(yè)學生，專業(yè)交叉性不足，這些均不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

3、教學方法過于死板，啟發(fā)式不足

在學生參與實驗的過程中，指導教師基本是按照“我講你記”的方式，按照固定的實驗方案執(zhí)行即可的教學方法，這樣指導嚴重制約了學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，不符合新工科建設的培養(yǎng)目標。[2]遇到實驗問題時，多數教師直接會告訴學生答案，缺乏引導和分析的教學設計，啟發(fā)式不夠。

4、平臺建設初步建成，功能仍待完善

由學校實管處負責，兩年內建成了實驗室開放平臺、大型貴重儀器設備開放共享平臺、實驗室安全知識學習考試平臺三個平臺和實驗室建設和管理系統(tǒng)、儀器設備管理系統(tǒng)、低值/耗材/維修類設備登記系統(tǒng)三個系統(tǒng)，從指導教師、實驗室管理人員、學生三方面均可從網上了解預約狀態(tài)，項目執(zhí)行情況，但最終結題的方式仍停留在紙質版歸檔，缺少網上提交平臺，學生無法及時獲取結題是否通過，學分是否獲得的信息，也增加了實驗室教師的工作量。另外，相應的實驗教學視頻資料、答疑互動平臺、實驗過程體會與分享等欄目還有待補充。

5、激勵機制力度不足，教師積極性需要提升

項目結束后，教師可以獲得4學時的工作量，學時少等同于變相地鼓勵實驗課教師多開展此類項目，因為由實驗課老師開設的實驗項目難度低，內容簡單，重復性強，4學時就可以完成，而對于執(zhí)行科研項目的教師，指導過程費時、費力，學生實驗周期長，最后也獲得同樣的學時和學分，指導教師僅是為了完成考核，這樣極大削弱了帶有科研項目教師參與的積極性。而且有相當一部分學生愿意跟著更有學術見地的教師做項目，或者為報考某位教師的研究生做準備。激勵政策力度不足，會遏制相當一部分有科研項目的教師參與度，考研招生也會受到一定的影響。

三、完善開放性實驗項目的措施與建議

1、課題內容分層次多樣化，有效提高創(chuàng)新思維

開設開放性實驗項目的最終目標是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和提升學生實踐能力，如果內容陳舊、簡單，則無法吸引學生，因此，首先要合理設計課題內容，對于實驗室教師來講，儀器操作只是手段，最重要的是如何培養(yǎng)學生分析與解決問題的本領，在此過程中培養(yǎng)他們獨立思考、創(chuàng)新思維、實踐能力，因此，內容要精心設計，應有一定的難度和趣味性，可以結合當下一些前沿材料，或者以生活中常見的、學生感興趣的產品為研究對象，讓學生探索其本征特性，或者發(fā)明創(chuàng)造有意義的產品，從設計到產品出爐全由學生自行完成。另外，對于科研項目類，教師可以將其分為若干個子項目，每個子項目由一組同學共同完成，可以分批次進行，這樣既保證了課題的連續(xù)性，又縮短了實驗周期，降低了實驗的難度，學生更有精力去開展研究。

另外，材料專業(yè)開設的實驗項目多數為實驗課題，如果學生有一定的實驗基礎更能較好的開展研究，但針對大一、大二的學生來講，基礎實驗才剛剛開始，但是計算機課程已經修完，如果開設一些虛擬仿真實驗、計算模型研究，既可以鞏固已學知識，又可以解決跨地區(qū)指導帶來的不便問題，不僅可以調動更多的學生參與，而且如果他們進入本部學習后，可以接著完成實驗課題研究，學生可以學到從理論計算到實驗研究一套完整的知識體系，對鞏固理論知識，提高分析與解決問題的能力，都有很好的幫助。

2、突破思維定勢，改變傳統(tǒng)教學模式

傳統(tǒng)教學方法中學生處于被動角色，缺少獨立思考的習慣，很不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。改變“填鴨式”的教學定性思維模式，這就要求教師在內容上要精心設計，適當放手。但怎么設計，往往教師憑借經驗，缺乏方法的指導，如果能與其他同行如在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽中成績突出的指導教師探討、交流指導心得，或者多參加課程培訓類活動，就可以少走彎路，有的放矢。

3、推進信息化平臺建設，全面實現網絡化模式

學校應盡快將結題資料固化成模塊，由學生網上提交給指導教師確認無誤后，再經各實驗室管理人員審核通過，提交學校，學生獲獎、論文發(fā)表等成果證明亦可通過網上平臺提交。另外，有關實驗教學視頻全校較少，建議可在相應模塊上傳一些公共性較強的基礎課程實驗教學視頻，如大型設備SEM、XRD、XRF、TGA/DSA，粉體制備設備如球磨機、輥磨機、振動磨、凈漿攪拌機等，機加工儀器如熱壓機、切割機、螺桿擠出機等，以及材料力學性能測試所用到的萬能試驗機、硬度計等，觀察表面結構的偏光顯微鏡和表征物質密度的氣孔體密儀和測試電導率的四探針儀等的基本操作，學生可通過這些視頻提前預習，熟悉儀器操作過程和試樣要求，對外專業(yè)學生來講，也可滿足他們的好奇心，為選題做準備。再者，可以增加答疑區(qū)、討論區(qū)、分享區(qū)等模塊，給師生提供一個良好的交流互動平臺。

4、完善激勵措施，充分調動師生參與的積極性

學校在工作量認定方面應劃分層次，如實驗室自設項目一般設4學時實驗，就認定4學時工作量，而科研項目因人而異，一般會超過4學時，學?？梢越o出更高的工作量如20學時。同時，可以要求大學生創(chuàng)新競賽項目必須從這些開放性實驗項目中選拔，不能自設項目申報，也是激勵教師申報開放性實驗項目的一種手段。學生每完成一項給予0.6學分，這類學分歸屬為學生課外素質學分，學分過低，缺乏吸引力，他們會參加別的學分更多的項目，如果適度增加學分如增至1學分，并且作為評定獎學金的必備條件，勢必會提高學生的參與度。

【參考文獻】

[1] 教育部長陳寶生在新時代全國高等學校本科教育工作會議上的講話[N].中國教育報，2018-06-21.

[2] 張大良. 新工科建設的六個問題導向[N].光明日報，2017-04-08.

【作者簡介】

雷西萍（1979—）女，博士，西安建筑科技大學陜西省功能材料實驗教學示范中心教授，研究方向：實驗平臺建設與創(chuàng)新能力培養(yǎng).