工科專業(yè)實驗教學(xué)要走出“雞肋”窘境

吳東亭 鄒勇

摘要：近年來，我們的工科高等教育發(fā)展要強(qiáng)化工程教育、強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計和工程實踐，專業(yè)實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、實踐創(chuàng)新能力的重要途徑，但傳統(tǒng)的實驗教學(xué)存在“雞肋化”的弊病。文章結(jié)合材料成型及控制工程（焊接）專業(yè)實驗課的教學(xué)實踐，闡述了專業(yè)實驗課“雞肋化”的危害，剖析了其產(chǎn)生的原因，并提出了改進(jìn)的具體措施，認(rèn)為通過教學(xué)內(nèi)容“工程化”、教學(xué)模式“舞臺化”、實驗室管理“開放化”和實驗考核“科學(xué)化”，可走出專業(yè)實驗教學(xué)“雞肋化”窘境，推動專業(yè)實驗教學(xué)跨越式發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新工科;專業(yè)實驗教學(xué);雞肋化

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）11-0381-02

2016年以來，基于對“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”等國家重大戰(zhàn)略的積極響應(yīng)，工程教育工作者展開了“新工科”建設(shè)的積極討論，并逐步形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”等綱領(lǐng)性文件。這些綱領(lǐng)性文件具有鮮明的時代性，有針對性地應(yīng)對了當(dāng)前中國工程教育環(huán)境的變化。我國制造業(yè)在趕超發(fā)展的過程中，對人才培養(yǎng)工作提出更高的要求，現(xiàn)有的工程科技人才的職業(yè)能力與綜合素質(zhì)仍需進(jìn)一步提高，特別是在創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神、實踐技能、社會責(zé)任、領(lǐng)導(dǎo)能力等方面，仍需與國際接軌、適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、滿足市場需求。而專業(yè)實驗課的設(shè)置，可以在有效傳授知識的同時，有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的能力，而課程的“雞肋化”，則嚴(yán)重阻礙學(xué)生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高。探明原因，采取有效措施破除課程的“雞肋化”，是“新工科”時代我們實驗教學(xué)的一項緊迫任務(wù)。

一、正視問題，認(rèn)識專業(yè)實驗教學(xué)“雞肋化”危害

與一般的實驗教學(xué)類似，材料成型及控制工程（焊接）的實驗教學(xué)一般也是在教師指導(dǎo)下，運(yùn)用一定的儀器設(shè)備、材料，通過控制某些條件讓學(xué)生觀察材料成型過程各現(xiàn)象的發(fā)展變化，使學(xué)生理解、驗證知識并形成技能。它是材料成型與控制工程專業(yè)重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其作用是使學(xué)生驗證和鞏固已學(xué)過的專業(yè)課程內(nèi)容;訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行材料成型及控制工程專業(yè)相關(guān)實驗的基本技能，掌握專業(yè)實驗的基本原則及方法，培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力;為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，達(dá)到理論聯(lián)系實際、深化課堂知識、分析解決問題的目的。

二、深入剖析，探源專業(yè)實驗教學(xué)“雞肋化”困境

經(jīng)過學(xué)校和學(xué)院的經(jīng)費(fèi)投入和管理建設(shè)，山東大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)如今已建成了現(xiàn)代焊接技術(shù)、塑性成形及模具技術(shù)和液態(tài)金屬及鑄造技術(shù)3個功能相對獨(dú)立、可開展材料成型及控制工程各類專業(yè)實驗教學(xué)的實驗室。本科生目前的實驗課程主要包括材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗16學(xué)時、材料成型原理及工藝專業(yè)實驗32學(xué)時、材料成型及控制工程創(chuàng)新與任選實驗16學(xué)時。雖然實驗室硬件建設(shè)相對較完善、實踐教學(xué)學(xué)時數(shù)量也較多，但學(xué)生依然覺得專業(yè)實驗課程教學(xué)“雞肋化”，“學(xué)”方面的原因自然是學(xué)生自身對實驗課程重要性認(rèn)識不足、主觀能動性不強(qiáng)，“教”方面則在課程體系設(shè)置、實驗教學(xué)模式、實驗課考核機(jī)制等存在較多問題。

1.課程體系陳舊：隨著學(xué)術(shù)科研的進(jìn)步，理論課程相對傳統(tǒng)的設(shè)置留下來的專業(yè)實驗課教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)無法滿足學(xué)生創(chuàng)新培養(yǎng)的要求。首先，專業(yè)實驗課程主要是根據(jù)理論課程教學(xué)安排而設(shè)置的，理論課程中的交叉內(nèi)容導(dǎo)致實驗課程存在重復(fù)的現(xiàn)象。其次，專業(yè)實驗往往是驗證性和規(guī)律性實驗，缺乏綜合性和設(shè)計性，與材料成型科研及生產(chǎn)領(lǐng)域的創(chuàng)新性實驗脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生知識面狹窄，缺乏思考和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。此外，受限于學(xué)時有限和設(shè)備在各校區(qū)分散等原因，有些實驗方法陳舊，沒有緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐。

2.實驗教學(xué)模式僵化：材料成型及控制工程（焊接）專業(yè)實驗課多涉及焊接電弧大電流放電問題，由于擔(dān)心學(xué)生們安全等問題，實驗教學(xué)模式基本上還是以“教師當(dāng)演員，學(xué)生當(dāng)觀眾”為主，教師手把手地教給他們操作。學(xué)生沒有參與實驗的前期準(zhǔn)備，都是由實驗老師把母材、焊材和各種試劑準(zhǔn)備好，學(xué)生完全被動地拿起焊槍焊幾道，學(xué)生甚至不清楚一盤盤的焊絲是如何安裝到送絲機(jī)上去。這種模式導(dǎo)致學(xué)生不主動去思考，上課積極性不高，實驗技能得不到鍛煉，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和解決問題的能力。

3.考核機(jī)制不科學(xué)：考核是檢驗課程效果的一個有效手段，考核成績直接影響教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)，專業(yè)實驗課的教學(xué)同樣如此。目前，材料成型及控制工程（焊接）專業(yè)實驗課程的考核主要通過考勤和實驗報告冊的成績來進(jìn)行，對于實驗課的過程不夠重視。對課堂實驗過程的忽視，導(dǎo)致部分學(xué)生在課堂中并沒有真正動手實驗，而是依靠小組中其他成員完成實驗任務(wù)，或者抄寫他人的實驗報告，影響了實驗教學(xué)環(huán)節(jié)在學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)中的作用。

三、多策并舉，破除專業(yè)實驗教學(xué)“雞肋化”難題

強(qiáng)化工程教育是當(dāng)前“新工科”時代高等教育發(fā)展的大趨勢，除課堂學(xué)習(xí)外，還強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計和工程實踐，才能向工程界提供訓(xùn)練有素的工程師。針對專業(yè)實驗課與工程實踐嚴(yán)重脫節(jié)的實際情況，必須采取有效措施來破除其“雞肋化”難題。

1.實驗內(nèi)容設(shè)置“工程化”：新工科時代，專業(yè)實驗課應(yīng)該以工程為背景、聯(lián)系工程實踐來進(jìn)行。專業(yè)實驗課的教學(xué)內(nèi)容可以通過綜合實驗規(guī)劃、基本實驗實施來進(jìn)行，將整個專業(yè)實驗課學(xué)時劃分為3—4個綜合實驗，每一堂專業(yè)實驗課都可以是完成綜合實驗的若干個基本實驗。

2.實驗教學(xué)模式“舞臺化”：過去“教師當(dāng)演員，學(xué)生當(dāng)觀眾”的教學(xué)模式使學(xué)生的主動性被禁錮，思路受到限制，長期下去，難以培養(yǎng)他們的能力和素質(zhì)。在以后的實驗教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)逐步采用“學(xué)生當(dāng)演員，教師當(dāng)導(dǎo)演”的舞臺化教學(xué)模式，首先要求學(xué)生審查實驗方案，弄清實驗?zāi)康暮蛯嶒灧椒?，了解和掌握焊機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等儀器設(shè)備的操作與使用，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后由學(xué)生自己獨(dú)立完成實驗。教師只是檢查結(jié)果，并提出問題，組織學(xué)生討論、分析。

3.實驗室管理“開放化”：開放實驗室是高校實驗教學(xué)改革的突破口，“新工科”時代，開放實驗室對實驗教學(xué)理念、教學(xué)硬件條件、教學(xué)內(nèi)容等方面提出了新的要求，國內(nèi)外更多的高校都在積極探索“開放實驗室建設(shè)”。實行實驗室的開放制度，既可容納基礎(chǔ)較差的學(xué)生課余時間預(yù)習(xí)實驗，又可讓學(xué)有余力的學(xué)生走入實驗室，做些材料成型及控制工程相關(guān)的創(chuàng)新實驗，還可以讓有興趣的學(xué)生搞些研究開發(fā)型實驗，或協(xié)助教師進(jìn)行科研。實驗室的開放化管理，可以有效激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)熱情，為他們提供場所，給學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，以拓寬學(xué)生的知識面。

4.實驗成績考核“科學(xué)化”：針對傳統(tǒng)的專業(yè)實驗課從屬于理論課的狀況，“新工科”時代，國內(nèi)工科高校專業(yè)實驗多實行獨(dú)立設(shè)課和單獨(dú)考核。傳統(tǒng)的實驗成績考核模式不科學(xué)，導(dǎo)致每次實驗動手者少、旁觀者多，自己不記錄，抄襲別人實驗報告的現(xiàn)象。在以后的實驗課考核中，指導(dǎo)教師要大膽管理，重視學(xué)生課程中的表現(xiàn)，每次實驗當(dāng)場檢查結(jié)果，按時上交實驗報告。使學(xué)生感到有壓力，進(jìn)而產(chǎn)生動力，認(rèn)真對待，實驗中人人爭當(dāng)主角，親自操作，親身體驗，提高了實驗課的質(zhì)量，培養(yǎng)了他們的素質(zhì)和能力。

“新工科”的高等教育必須培養(yǎng)具有實踐和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才，各高校都在積極進(jìn)行加強(qiáng)教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的探索，逐步把專業(yè)實驗教學(xué)從課堂教學(xué)的附屬地位轉(zhuǎn)變?yōu)榕c課堂教學(xué)協(xié)調(diào)發(fā)展的模式上來，但在具體實施過程中，要采取科學(xué)有效的措施，破除傳統(tǒng)實驗教學(xué)“雞肋化”的難題，才能提高學(xué)生的工程實踐能力和對未來工作的適應(yīng)能力，才能適應(yīng)“新工科”高等教育的發(fā)展。

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