冶金工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

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近幾十年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，冶金工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，為其發(fā)展提供了大量的金屬材料。隨著人們對(duì)資源、能源、環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的不斷深入，對(duì)冶金工程類人才素質(zhì)的要求也越來(lái)越高［1］。長(zhǎng)春師范大學(xué)冶金工程專業(yè)作為新增學(xué)科，立足于培養(yǎng)實(shí)用型高級(jí)專門人才，重點(diǎn)培養(yǎng)能在冶金和材料等相關(guān)領(lǐng)域從事生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研發(fā)、教學(xué)、管理和貿(mào)易的高級(jí)專門技術(shù)應(yīng)用性人才，從而適應(yīng)社會(huì)需要。培養(yǎng)此類人才，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是冶金工程專業(yè)本科教學(xué)非常重要的環(huán)節(jié)和手段，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題能力的重要途徑和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。其中，對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)尤為重要。截至目前，我校冶金工程專業(yè)成立4年，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)條件正在逐步完善。為了避免實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理運(yùn)行機(jī)制、實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件和師資力量等條件與培養(yǎng)實(shí)用型冶金高級(jí)專門人才要求不適應(yīng)的矛盾，本文對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前所面臨的困難及問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)未來(lái)適合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行探索。

1目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的困難

我校逐步由師范院校轉(zhuǎn)型為文理工并重的多科性綜合大學(xué)，冶金工程專業(yè)作為新增學(xué)科，已有4屆學(xué)生，共108人。由于學(xué)生陸續(xù)接受專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨以下困難。

1．1設(shè)備種類不全，臺(tái)套數(shù)少，場(chǎng)地有限

冶金工程實(shí)驗(yàn)室正在逐步建設(shè)和完善過(guò)程中，從建設(shè)進(jìn)程來(lái)看，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備僅能滿足少數(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)。例如，冶金工程專業(yè)課包含材料科學(xué)基礎(chǔ)、冶金傳輸原理以及冶金物理化學(xué)等核心課程，但是現(xiàn)有的設(shè)備僅能滿足開設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)以及冶金物理化學(xué)課程的部分實(shí)驗(yàn)的需要，不足以更好地完成教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)亦不能滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)的需要，學(xué)生分組人數(shù)多，動(dòng)手機(jī)會(huì)偏少，容易出現(xiàn)多數(shù)人“看”實(shí)驗(yàn)而沒(méi)有機(jī)會(huì)“做”實(shí)驗(yàn)的尷尬局面。這樣不但難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，而且降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，更談不上在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力，相悖于培養(yǎng)應(yīng)用性高級(jí)專門人才的初衷。除此以外，還存在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地有限、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模小等問(wèn)題。目前，冶金工程專業(yè)只有4個(gè)實(shí)驗(yàn)室，擺放儀器設(shè)備的空間尚且不足。依據(jù)現(xiàn)有條件，冶金工程實(shí)驗(yàn)室只能簡(jiǎn)單地滿足基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)，造成了實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的單調(diào)和乏味。

1．2實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)滯后

冶金工程專業(yè)的師資力量有待提高。對(duì)于結(jié)構(gòu)合理、配備齊全的工科專業(yè)而言，既要有能夠承接核心課程的專任教師，又要有經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)踐能力強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員。而目前，我校冶金工程專業(yè)只有專業(yè)課程教師4人，實(shí)驗(yàn)員1人。職稱構(gòu)架僅有一名講師，4名助教，這樣的配比不利于學(xué)科建設(shè)和提高教學(xué)質(zhì)量。所有實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程均由專業(yè)教師承擔(dān)，嚴(yán)重缺乏實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員。

2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

基于目前實(shí)驗(yàn)室建設(shè)存在的問(wèn)題，冶金工程專業(yè)教師首先想到的解決辦法是利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式加以改進(jìn)，但在此過(guò)程中也存在諸多問(wèn)題。

2．1實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不合理

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直以學(xué)科理論知識(shí)學(xué)習(xí)為本，以教師為中心，偏重于知識(shí)的驗(yàn)證和演示。無(wú)論是實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容還是組織形式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)幾乎完全依附于理論教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是在規(guī)定的模式下，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上規(guī)定的方法和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有統(tǒng)一性。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄儆诒粍?dòng)教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容單一、陳舊，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性受到壓制，束縛了學(xué)生的創(chuàng)新性思維，導(dǎo)致他們學(xué)習(xí)的積極性不高，，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，首先是實(shí)驗(yàn)教師講解實(shí)驗(yàn)原理、操作及演示，然后是學(xué)生被動(dòng)地接受并模仿實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。除此以外，在教學(xué)方法上，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)管理，缺乏實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等系統(tǒng)的教學(xué)體系［2］。這容易造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)與課程教學(xué)脫節(jié)，不能達(dá)到承前啟后、相輔相成的教學(xué)體系。

2．2監(jiān)督和考核機(jī)制缺乏科學(xué)性

在傳統(tǒng)教學(xué)觀念中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位相對(duì)較輕。在管理部門、教師和學(xué)生當(dāng)中或多或少有重理論、輕實(shí)踐的思想出現(xiàn)。首先，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排的隨機(jī)性較大，教師變動(dòng)學(xué)時(shí)、合并實(shí)驗(yàn)的事情時(shí)有發(fā)生;個(gè)別學(xué)生找他人代做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象也存在。其次，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有獨(dú)立的教學(xué)體系，不設(shè)置單獨(dú)的學(xué)分，沒(méi)有獨(dú)立的考試環(huán)節(jié)，考核辦法往往主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為考核依據(jù)，學(xué)生只注重結(jié)果，不注重過(guò)程，認(rèn)為交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告便達(dá)到目的。再次，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣并不高，如果學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不合理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中會(huì)出現(xiàn)編造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，無(wú)形中扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而實(shí)驗(yàn)也僅僅成了理論教學(xué)的附屬品［3］。這些問(wèn)題導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性與其地位嚴(yán)重不協(xié)調(diào)。

2．3實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，很少推陳出新

由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)于依賴?yán)碚摻虒W(xué)，因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容幾乎都是驗(yàn)證性和演示性的，綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)過(guò)少。并且，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多年來(lái)一成不變，全國(guó)各個(gè)高校如出一轍，不同的僅僅是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容變化而變化。實(shí)驗(yàn)的基本原理和基本技能相對(duì)零散，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ貌坏较到y(tǒng)的培養(yǎng)，很難達(dá)到教學(xué)目的［4］。

2．4實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理不完善

實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理模式相對(duì)封閉。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間都按照事先制定好的課表來(lái)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)人員也是以班級(jí)為單位做實(shí)驗(yàn)。如果在規(guī)定時(shí)間沒(méi)有完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，很難有補(bǔ)做的機(jī)會(huì)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率不高，資源的共享度較低，容易出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初步探索

冶金工程專業(yè)作為新建專業(yè)，首先要在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)劃上有新的觀念和指導(dǎo)思想，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母?，才能避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，從而發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要作用，培養(yǎng)出應(yīng)用型高級(jí)專門人才。

3．1實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革

根據(jù)冶金專業(yè)特點(diǎn)，開展基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用型或科研型實(shí)驗(yàn)3個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的不同階段進(jìn)行分配，明確各階段的培養(yǎng)重點(diǎn)，逐漸地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)可以提供詳細(xì)的指導(dǎo)內(nèi)容，讓學(xué)生學(xué)會(huì)操作設(shè)備，編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等;綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以提供簡(jiǎn)單的、有提示性的指導(dǎo)內(nèi)容，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)教師審核同意后進(jìn)行實(shí)驗(yàn);應(yīng)用型或科研型實(shí)驗(yàn)包含了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以提供簡(jiǎn)單的題目，讓學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)，確定實(shí)驗(yàn)方法、方案，并且讓學(xué)生以小論文形式寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣的體系改革可以讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，真正地達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的目的。此外，還要建立網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)平臺(tái)，來(lái)配合教學(xué)體系的改革。讓學(xué)生通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約，教師可以通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行資源共享。

3．2實(shí)驗(yàn)條件適當(dāng)改善

要想實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革達(dá)到預(yù)期的效果，實(shí)驗(yàn)條件是限制環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的情況下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的數(shù)值模擬是一種很好的輔助手段。數(shù)值模擬也稱計(jì)算機(jī)模擬，是依靠電子計(jì)算機(jī)，結(jié)合有限元或有限容積的概念，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，以達(dá)到對(duì)工程問(wèn)題和物理問(wèn)題乃至自然界各類問(wèn)題研究的目的。很多科研型的項(xiàng)目，都是與數(shù)值模擬分不開的。目前，很多的模擬軟件都可以作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一部分，這種方法可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)條件的不足。

3．3開放實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革中3種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)必須要求實(shí)驗(yàn)室隨時(shí)對(duì)學(xué)生開放。在任意時(shí)間對(duì)學(xué)生開放，可以彌補(bǔ)規(guī)定實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)時(shí)和內(nèi)容的不足。不僅提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的技能，也提高了設(shè)備的利用率，避免資源浪費(fèi)。而對(duì)教師開放的優(yōu)勢(shì)在于鼓勵(lì)教師申請(qǐng)項(xiàng)目，讓學(xué)生積極參與到教師的科研工作中去，在科研環(huán)境下提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

3．4建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)監(jiān)督、考核制度

根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，制定不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式。對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以采用實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式，進(jìn)行統(tǒng)一的批閱管理;而對(duì)于應(yīng)用型或科研型實(shí)驗(yàn)，采用對(duì)小論文進(jìn)行評(píng)分方式、對(duì)學(xué)生的研究過(guò)程進(jìn)行答辯評(píng)述的方式進(jìn)行。同時(shí)，可以在網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)上建立教師評(píng)價(jià)部分，既對(duì)教師的教學(xué)進(jìn)行監(jiān)督，又可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，保證教學(xué)質(zhì)量。

3．5建立強(qiáng)大的師資隊(duì)伍

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革對(duì)實(shí)驗(yàn)教師提出了更高的要求。鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)教師在職攻讀碩士、博士學(xué)位，提高文化素質(zhì)和學(xué)歷結(jié)構(gòu)。定期組織實(shí)驗(yàn)教師培訓(xùn)，到其它高校參觀學(xué)習(xí)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師還要具備相應(yīng)的職業(yè)素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室的開放，必定加重了實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)任務(wù)，可以通過(guò)設(shè)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，通過(guò)評(píng)獎(jiǎng)評(píng)優(yōu)鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)教師不斷提升自身素質(zhì)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)專門人才起著重要作用。我校冶金工程專業(yè)將通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷探索，建立合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，不斷地更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改善實(shí)驗(yàn)條件，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)建設(shè)，為冶金行業(yè)培養(yǎng)真正具有技術(shù)能力、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才奠定良好的基礎(chǔ)。

作者：劉斯津 趙潔婷 單位：長(zhǎng)春師范大學(xué)工程學(xué)院