冶金工程專業(yè)實驗教學探索

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近幾十年來，我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，冶金工業(yè)作為國民經(jīng)濟和國防建設的物質基礎，為其發(fā)展提供了大量的金屬材料。隨著人們對資源、能源、環(huán)境問題認識的不斷深入，對冶金工程類人才素質的要求也越來越高［1］。長春師范大學冶金工程專業(yè)作為新增學科，立足于培養(yǎng)實用型高級專門人才，重點培養(yǎng)能在冶金和材料等相關領域從事生產(chǎn)、設計、研發(fā)、教學、管理和貿(mào)易的高級專門技術應用性人才，從而適應社會需要。培養(yǎng)此類人才，實驗教學是冶金工程專業(yè)本科教學非常重要的環(huán)節(jié)和手段，同時也是培養(yǎng)學生獨立分析和解決問題能力的重要途徑和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的關鍵所在。其中，對學生的綜合素質培養(yǎng)尤為重要。截至目前，我校冶金工程專業(yè)成立4年，滿足實驗教學的基礎條件正在逐步完善。為了避免實驗教學管理運行機制、實驗設備條件和師資力量等條件與培養(yǎng)實用型冶金高級專門人才要求不適應的矛盾，本文對實驗教學目前所面臨的困難及問題進行分析，并對未來適合培養(yǎng)應用型人才的實驗教學方法進行探索。

1目前實驗教學面臨的困難

我校逐步由師范院校轉型為文理工并重的多科性綜合大學，冶金工程專業(yè)作為新增學科，已有4屆學生，共108人。由于學生陸續(xù)接受專業(yè)課程的學習，實驗教學面臨以下困難。

1．1設備種類不全，臺套數(shù)少，場地有限

冶金工程實驗室正在逐步建設和完善過程中，從建設進程來看，實驗室設備僅能滿足少數(shù)基礎實驗的教學環(huán)節(jié)。例如，冶金工程專業(yè)課包含材料科學基礎、冶金傳輸原理以及冶金物理化學等核心課程，但是現(xiàn)有的設備僅能滿足開設材料科學基礎以及冶金物理化學課程的部分實驗的需要，不足以更好地完成教學大綱規(guī)定的實驗教學內容。同時，實驗設備的臺套數(shù)亦不能滿足學生實驗的需要，學生分組人數(shù)多，動手機會偏少，容易出現(xiàn)多數(shù)人“看”實驗而沒有機會“做”實驗的尷尬局面。這樣不但難以達到實驗教學目的，而且降低了實驗教學質量，更談不上在實驗教學中提高學生的動手能力和創(chuàng)造能力，相悖于培養(yǎng)應用性高級專門人才的初衷。除此以外，還存在實驗場地有限、實驗室規(guī)模小等問題。目前，冶金工程專業(yè)只有4個實驗室，擺放儀器設備的空間尚且不足。依據(jù)現(xiàn)有條件，冶金工程實驗室只能簡單地滿足基本實驗教學，造成了實驗課程內容的單調和乏味。

1．2實驗教學師資隊伍建設滯后

冶金工程專業(yè)的師資力量有待提高。對于結構合理、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)驗豐富、實踐能力強的實驗技術人員。而目前，我校冶金工程專業(yè)只有專業(yè)課程教師4人，實驗員1人。職稱構架僅有一名講師，4名助教，這樣的配比不利于學科建設和提高教學質量。所有實驗教學課程均由專業(yè)教師承擔，嚴重缺乏實驗技術人員。

2傳統(tǒng)實驗教學存在的問題

基于目前實驗室建設存在的問題，冶金工程專業(yè)教師首先想到的解決辦法是利用傳統(tǒng)實驗教學的方式加以改進，但在此過程中也存在諸多問題。

2．1實驗教學體系不合理

傳統(tǒng)實驗教學一直以學科理論知識學習為本，以教師為中心，偏重于知識的驗證和演示。無論是實驗的內容還是組織形式，實驗教學幾乎完全依附于理論教學。實驗教學也是在規(guī)定的模式下，按照實驗指導書上規(guī)定的方法和步驟進行實驗，實驗結果有統(tǒng)一性。這種實驗模式屬于被動教學，教學內容單一、陳舊，使學生的學習主動性和積極性受到壓制，束縛了學生的創(chuàng)新性思維，導致他們學習的積極性不高，，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。同時，在傳統(tǒng)實驗教學中，首先是實驗教師講解實驗原理、操作及演示，然后是學生被動地接受并模仿實驗，沒有真正達到實驗教學的效果。除此以外，在教學方法上，沒有網(wǎng)絡化平臺管理，缺乏實驗預約、實驗結果分析等系統(tǒng)的教學體系［2］。這容易造成實驗教學環(huán)節(jié)與課程教學脫節(jié)，不能達到承前啟后、相輔相成的教學體系。

2．2監(jiān)督和考核機制缺乏科學性

在傳統(tǒng)教學觀念中，實驗教學的地位相對較輕。在管理部門、教師和學生當中或多或少有重理論、輕實踐的思想出現(xiàn)。首先，在實驗教學中，實驗學時安排的隨機性較大，教師變動學時、合并實驗的事情時有發(fā)生;個別學生找他人代做實驗的現(xiàn)象也存在。其次，大多數(shù)實驗教學沒有獨立的教學體系，不設置單獨的學分，沒有獨立的考試環(huán)節(jié)，考核辦法往往主要以實驗報告為考核依據(jù)，學生只注重結果，不注重過程，認為交一份實驗報告便達到目的。再次，學生對于實驗的學習興趣并不高，如果學生實驗數(shù)據(jù)不合理，實驗報告中會出現(xiàn)編造實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，無形中扼殺了學生學習的積極性，而實驗也僅僅成了理論教學的附屬品［3］。這些問題導致實驗教學的重要性與其地位嚴重不協(xié)調。

2．3實驗教學內容更新緩慢，很少推陳出新

由于實驗教學過于依賴理論教學，因此實驗內容幾乎都是驗證性和演示性的，綜合性和設計性的實驗過少。并且，實驗教學內容多年來一成不變，全國各個高校如出一轍，不同的僅僅是實驗內容根據(jù)理論教學內容變化而變化。實驗的基本原理和基本技能相對零散，學生的實驗能力得不到系統(tǒng)的培養(yǎng)，很難達到教學目的［4］。

2．4實驗室教學管理不完善

實驗室教學管理模式相對封閉。學生做實驗的時間都按照事先制定好的課表來進行，實驗人員也是以班級為單位做實驗。如果在規(guī)定時間沒有完成實驗的學生，很難有補做的機會。同時，實驗設備利用率不高，資源的共享度較低，容易出現(xiàn)資源浪費的情況。

3實驗教學改革初步探索

冶金工程專業(yè)作為新建專業(yè)，首先要在實驗室建設和實驗教學規(guī)劃上有新的觀念和指導思想，對實驗教學進行適當?shù)母母?，才能避免傳統(tǒng)實驗教學的弊端，從而發(fā)揮出實驗教學的重要作用，培養(yǎng)出應用型高級專門人才。

3．1實驗教學體系改革

根據(jù)冶金專業(yè)特點，開展基礎性實驗、綜合設計性實驗、應用型或科研型實驗3個實驗平臺。根據(jù)學生學習的不同階段進行分配，明確各階段的培養(yǎng)重點，逐漸地培養(yǎng)學生的實驗能力。基礎性實驗可以提供詳細的指導內容，讓學生學會操作設備，編寫實驗報告等;綜合設計性實驗可以提供簡單的、有提示性的指導內容，讓學生自行設計實驗方案，經(jīng)教師審核同意后進行實驗;應用型或科研型實驗包含了綜合設計性實驗，可以提供簡單的題目，讓學生通過查閱文獻，確定實驗方法、方案，并且讓學生以小論文形式寫出實驗報告。這樣的體系改革可以讓實驗教學和理論教學有機地結合起來，真正地達到理論指導實驗的目的。此外，還要建立網(wǎng)絡化學習平臺，來配合教學體系的改革。讓學生通過平臺進行實驗預約，教師可以通過平臺進行資源共享。

3．2實驗條件適當改善

要想實驗教學改革達到預期的效果，實驗條件是限制環(huán)節(jié)。在實驗設備不足的情況下，實驗教學中的數(shù)值模擬是一種很好的輔助手段。數(shù)值模擬也稱計算機模擬，是依靠電子計算機，結合有限元或有限容積的概念，通過數(shù)值計算和圖像顯示的方法，以達到對工程問題和物理問題乃至自然界各類問題研究的目的。很多科研型的項目，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驗教學的一部分，這種方法可以彌補實驗條件的不足。

3．3開放實驗室

實驗教學體系改革中3種實驗平臺的建設必須要求實驗室隨時對學生開放。在任意時間對學生開放，可以彌補規(guī)定實驗教學中學時和內容的不足。不僅提高了學生實驗的技能，也提高了設備的利用率，避免資源浪費。而對教師開放的優(yōu)勢在于鼓勵教師申請項目，讓學生積極參與到教師的科研工作中去，在科研環(huán)境下提高學生的科研創(chuàng)新能力。

3．4建立科學的實驗監(jiān)督、考核制度

根據(jù)不同的實驗平臺，制定不同的實驗教學考核方式。對于基礎實驗和綜合設計性實驗可以采用實驗報告形式，進行統(tǒng)一的批閱管理;而對于應用型或科研型實驗，采用對小論文進行評分方式、對學生的研究過程進行答辯評述的方式進行。同時，可以在網(wǎng)絡化平臺上建立教師評價部分，既對教師的教學進行監(jiān)督，又可以對學生的實驗時間進行監(jiān)控，保證教學質量。

3．5建立強大的師資隊伍

實驗教學的改革對實驗教師提出了更高的要求。鼓勵實驗教師在職攻讀碩士、博士學位，提高文化素質和學歷結構。定期組織實驗教師培訓，到其它高校參觀學習。同時，實驗教師還要具備相應的職業(yè)素養(yǎng)。實驗室的開放，必定加重了實驗教師的教學任務，可以通過設立實驗教學獎項，通過評獎評優(yōu)鼓勵實驗教師不斷提升自身素質。

4結語

綜上所述，實驗教學對培養(yǎng)應用型高級專門人才起著重要作用。我校冶金工程專業(yè)將通過對實驗教學的不斷探索，建立合理的實驗教學體系，不斷地更新實驗內容，改善實驗條件，加強實驗建設，為冶金行業(yè)培養(yǎng)真正具有技術能力、創(chuàng)新能力的高素質應用型專門人才奠定良好的基礎。

作者：劉斯津 趙潔婷 單位：長春師范大學工程學院