以學生為中心對無機熱工基礎實驗的綜合改革

李志輝 徐娜 李婷

摘要：教學改革項目符合以學生為中心、綜合性實驗研究，對無機非金屬材料工程專業(yè)基礎實驗課程進行綜合改革，期望培養(yǎng)學生綜合實踐能力，減少撰寫實驗報告的工作量，為學生減負。對其他實驗課程的具體指導提供借鑒作用。

關鍵詞：以人為本、綜合實驗、教學改革

1研究意義及現狀分析

無機非金屬材料工程專業(yè)屬于材料類專業(yè)，研究的內容較為廣泛，各個高校根據自身特點有所側重。傳統(tǒng)的冶金類高校這個專業(yè)主要研究耐火材料、陶瓷、水泥和玻璃四個方向。本專業(yè)前身是始建于1952年的耐火材料專業(yè)，為全國首創(chuàng)，是我國培養(yǎng)高溫材料領域人才的基地，根據《普通高等學校本科專業(yè)目錄》1987年改為硅酸鹽工程專業(yè)，1999年更名為無機非金屬材料工程專業(yè)。本專業(yè)是學校的優(yōu)勢特色專業(yè)[1]、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革試點專業(yè)，遼寧省緊缺人才培養(yǎng)專業(yè)[2]、普通高等學校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)、一流本科教育示范專業(yè)，教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)[3]、國家一流本科專業(yè)建設點。

本專業(yè)有三門骨干基礎課程：《材料科學基礎》、《無機非金屬材料基礎》和《無機非金屬材料熱工基礎》，都有相應的實驗教學任務。2017版培養(yǎng)計劃時將三門課程的實驗部分，獨立設置為《無機非金屬材料基礎實驗》。自2017級學生開始實施，已經成功運行了9個班型。

本實驗教學改革，將其中與《無機非金屬材料熱工基礎》相關的三個實驗項目進行合理整合。也就是將伯努利方程應用實驗、燃料油閃火點和燃燒點測定實驗和大空間外水平圓管空氣自然對流傳熱實驗，有機綜合在一個項目中，命名為“無機熱工基礎綜合實驗”。

2項目研究達到的目的

在教學實踐中，我們注意到專業(yè)學生在一個學期中，要完成多門理論課程和實驗課程的學習任務，僅本專業(yè)的實驗內容需要上交的《實驗報告》就有24份之多：“無機非金屬材料基礎實驗”9個實驗項目需要交9份實驗報告，“無機材料性能”4份，“材料現代研究方法”4份，“耐火材料巖相學”6份，“耐火材料化學分析”1份綜合大報告，我們看著都覺得學生比較辛苦。

通過教改項目的實施，將三個驗證性的實驗項目，進行順暢整合，突出不同知識點的綜合性運用和開發(fā)，豐富成綜合性實驗項目。學生來到實驗室按順序一次性連續(xù)做完三個實驗的內容，免于奔波之苦。將學生實驗報告從3份減少到1份，將實驗原理等與教材一致的部分省略，只保留實驗數據、處理、現象、分析等差異性的部分，以學生為本，從這個角度為學生減負。

3項目內容創(chuàng)新點實施

3.1項目基本內容

整合實驗項目。將“伯努利方程應用”、“燃料油閃火點和燃燒點測定”和“大空間外水平圓管空氣自然對流傳熱”三個實驗，整合成“無機熱工基礎綜合實驗”一個實驗項目。

升級項目類型。將原“伯努利方程應用”實驗管段位置和吹風系統(tǒng)風量閘板進行不同點位的組合，綜合分析伯努利方程在流體中的應用。將原“大空間外水平圓管空氣自然對流傳熱”，由固定采樣點的驗證性實驗，豐富完善成學生自行組合管長和溫度的綜合性實驗。整體將本實驗項目升級為綜合性實驗。

3.2項目創(chuàng)新點

（1）教學內容和課程體系的創(chuàng)新

通過資源整合，提高實驗教學的相關性，將原有的實驗項目從驗證性實驗升級為綜合性實驗，以此來提高學生的綜合能力，豐富知識體系。為日后學習工藝學、設備課程打好堅實基礎。

（2）教學方法和手段研究的創(chuàng)新

隨著OBE教學理念的引入，注重改變主講教師的思維方式，提高業(yè)務水平，注重“以學生為中心，產出為導向，持續(xù)改進”的現代教學理念的運用和研究。將分散的知識點，較為集中系統(tǒng)地進行教學，首先需要指導教師系統(tǒng)講解知識點之間的相關性。其次三位主講教師注意掌握教學節(jié)奏，不同組別之間有效銜接。學生們作好預習工作，在教學過程中，應該會覺得學習思路更加清晰，系統(tǒng)。

（3）考核方式的創(chuàng)新

教師減少學生部分書寫工作量，反過來，要求學生提高報告質量，強調過程管理，極大提高學生積極參與實驗的興致，勤于動手實驗方能取得較好的成績。學生實驗數據多樣化、精準性、合理性，主講教師綜合評定實驗成績，更加公平、合理。

（4）學生能力的培養(yǎng)

學生能夠發(fā)揮主觀能動性，自主進行綜合實驗，學生實驗前需進行一定的準備工作，實驗過程更加靈活多樣，培養(yǎng)學生的實驗能力，動手動腦、勤于思考、團結合作、綜合分析、解決問題、工程實踐等的綜合實踐能力。學生提高了對無機非金屬材料熱工基礎知識的理解與掌握，增加了對專業(yè)的興趣，學生提高了對人生規(guī)劃的準確度和自信心。

3.3項目實施和報告

收集、整理相關文獻材料，豐富完善實驗內容，合理分組，進行多種組合方案的實驗實施。

學生先認真預習實驗，有不明確的地方可以與指導教師進行溝通、研討。要求學生在實驗的全過程中思路清晰，動手動腦能力強，對實驗數據和現象能夠進行合理分析。

以李志輝編著的《無機非金屬材料工程專業(yè)創(chuàng)新實驗》的第二章內容為本項目的實驗教材，項目組在實踐教學過程中，進行完善、修訂。

對實驗項目成績進行改革，《實驗報告》成績占50%，實驗準備、過程、數據、結果分析等綜合環(huán)節(jié)占50%。

《實驗報告》中，需要完成的思考題：

（1）伯努利方程的應用條件和原理是什么？

（2）在進行實驗過程中需要注意哪些問題？

（3）測量燃料的閃火點和燃燒點有何意義？

（4）描述測量燃料閃火點和燃燒點的現象。

（5）怎樣保證空氣自然對流過渡流的狀態(tài)？

（6）層流或湍流狀態(tài)其準則方程式如何改？

4結論

在實施過程中，注重“以學生為中心，產出為導向，持續(xù)改進”的現代教學OBE理念的運用和研究，期望對學生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)、成才和能力提升有幫助。學生通過實施實驗，正確理解課堂上學習的理論知識，建立抽象的立體思維能力，并培養(yǎng)學生的動手動腦能力，對學生消化對應的理論課上學到的抽象理論，提高學生分析問題、解決問題的能力均有極大的幫助。

參考文獻

[1]李志輝.優(yōu)勢特色專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐，山海經-教育前沿，2020，40（17）：163.

[2]李志輝.緊缺人才培養(yǎng)專業(yè)實踐教學體系構建，世界家苑，2020，21（9）：146.

[3]李志輝，張國棟，李婷，等.卓越工程師培養(yǎng)與實習基地建設的研究.實驗技術與管理，2013，30（3）：169-170，179.

資助：遼寧科技大學2021年實驗教學改革項目（SYJG202122）。

作者簡介：李志輝（1974-），男，黑龍江富裕人，碩士，副教授，從事無機非金屬材料工程專業(yè)的教學與科研工作。