摘 要：作者以哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)為例，論述了實驗教學(xué)的重要性，并提出了實驗教學(xué)發(fā)展的一些建議性觀點。得出結(jié)論：實驗課程教學(xué)是專業(yè)課程教學(xué)的重要組織部分，其作用毋庸置疑，必須充分加強(qiáng)對其重要性的認(rèn)識。因為其對于將專業(yè)知識形象化講解、學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手能力的培養(yǎng)以及教師素質(zhì)的提高都具有重要意義。必須加強(qiáng)實驗基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，多開展綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)，為高質(zhì)量實驗教學(xué)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué) 材料成型及控制工程 創(chuàng)新意識 專業(yè)知識

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0191-02

實驗教學(xué)作為高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，是培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)，在學(xué)生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面有其獨特的作用[1]。所以國內(nèi)很多高等學(xué)校都非常重視實驗課程教學(xué)。無論從教學(xué)大綱的制定、教學(xué)計劃的安排，還是實驗課程的軟、硬件條件配備都做了很多細(xì)致的工作。實驗課程體系是以學(xué)習(xí)實驗技術(shù)理論和培養(yǎng)能力為主要功能的實驗課程組合系統(tǒng)[2]。實驗教學(xué)是專業(yè)課程教學(xué)的重要組成部分，他對專業(yè)課程教學(xué)具有相輔相成的重要作用[3]。學(xué)者們對開放性實驗建設(shè)[4，5]、課程考核模式的改革[6]、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[7]、教學(xué)體系的改革[8～11]及學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[12～14]等都提出了很多有建設(shè)性的觀點和看法。這些都說明實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生獲得專業(yè)知識、創(chuàng)新能力等方面非常重要的教學(xué)手段。

劃分專業(yè)是區(qū)分學(xué)術(shù)領(lǐng)域的主要方法之一。因為各個專業(yè)所涉及的科學(xué)內(nèi)容不同，所以各個專業(yè)具有各自的學(xué)術(shù)特點。實驗課程教學(xué)往往也都是根據(jù)專業(yè)特點來科學(xué)、合理地設(shè)置和實施。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的材料成型及控制工程專業(yè)是一個主要研究不同狀態(tài)金屬材料（或者復(fù)合材料）的在壓力下變形規(guī)律、組織演變規(guī)律或者液態(tài)金屬材料的凝固流動行為及組織演變規(guī)律等。它具有復(fù)雜程度高、涉及領(lǐng)域多和多場耦合的特點。其實驗安排具有非常明顯的特點。本文將對哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)實驗教學(xué)的特點及重要性加以闡述，提出在該專業(yè)開展實驗教學(xué)的幾點思考。

1 在材料成型及控制工程專業(yè)開展實驗教學(xué)的重要性

1.1 有利于使專業(yè)知識形象化，增加學(xué)生的感性認(rèn)識

材料成型及控制工程專業(yè)涉及的知識面很寬。由于國家實施的專業(yè)調(diào)整，國內(nèi)很多高校的材料成型及控制工程專業(yè)是由原來的“鑄造”“鍛壓”和“焊接”三個老專業(yè)合并產(chǎn)生的。哈爾濱工業(yè)大學(xué)由于老焊接專業(yè)獨立設(shè)系且具有獨立的本科專業(yè)，新的材料成型及控制工程專業(yè)是由鍛壓和鑄造兩個大專業(yè)合并而成。雖然較國內(nèi)其它高校的材料成型及控制工程專業(yè)所涉及的科學(xué)內(nèi)容少了一個“焊接”，但是其所涉及的科學(xué)內(nèi)容也非常多。所以進(jìn)行專業(yè)實驗課程教學(xué)對將這些復(fù)雜的專業(yè)課知識形象化非常重要。因為通過專業(yè)實驗課教學(xué)可以將晦澀難懂的專業(yè)知識通過具體實驗過程展示給學(xué)生。使學(xué)生在更加形象、直接地實驗里面產(chǎn)生更強(qiáng)的感性認(rèn)識，從而加強(qiáng)對專業(yè)知識的理解和掌握。例如：在彈性與塑性力學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)課程中在講述金屬材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線時，學(xué)生可能對該曲線是怎樣產(chǎn)生的、具體需要哪些過程之類的專業(yè)知識并不十分清楚。

這時，在“材料成型綜合實驗”課程中開設(shè)的“塑性加工中真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線的繪制”就可以非常有效地解決該問題。通過該實驗課程教學(xué)，學(xué)生自己親自會看到實際的力學(xué)測試試樣的形貌，可以親自安裝工裝夾具，親自去操作實驗、采集數(shù)據(jù)并利用Origin分析數(shù)據(jù)，最終繪制出金屬材料在拉伸過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。這樣，學(xué)生對材料的力學(xué)性能測試的主要方法之一的拉伸實驗過程有了更深入的理解。這遠(yuǎn)比老師光在課堂上照著教科書上現(xiàn)成的應(yīng)力-應(yīng)變曲線枯燥地講述什么是彈性階段、什么是塑性階段和屈服點之類的知識收效更多。而且，即使學(xué)生對老師專業(yè)課程課堂教學(xué)理解非常好，專業(yè)課程實驗也可以將這種理解深化，做到相輔相成的效果。

1.2 對培養(yǎng)學(xué)生的實驗創(chuàng)新意識和動手能力非常重要

材料成型及控制工程專業(yè)是典型的工科專業(yè)，其專業(yè)涉及的知識是很多熱加工知識。該專業(yè)領(lǐng)域所涉及的熱加工方法在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。例如，在飛機(jī)制造、汽車制造和重型裝備等領(lǐng)域內(nèi)都發(fā)揮著舉足輕重的作用。制造業(yè)要發(fā)展必須要注重創(chuàng)新。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識上不僅要學(xué)習(xí)扎實，而且要有重要的創(chuàng)新意識。創(chuàng)新是科技進(jìn)步的源動力。所以培養(yǎng)學(xué)生更要注重這個環(huán)節(jié)。開展專業(yè)課程實驗對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識具有非常重要的意義。通過開展實驗課程教學(xué)，學(xué)生有更多的機(jī)會去親自動手操作設(shè)備，有更多的機(jī)會去實施實驗過程，有更多的機(jī)會去處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。這些對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識培養(yǎng)都非常有益。而且，在實驗過程中學(xué)生難免會遇到這樣或者那樣的問題。他可能自己又會去圖書館查找資料，解決問題，拓寬知識。這些對于他們都也是非常重要的。

工科的學(xué)生不僅要具備夯實的專業(yè)知識，還必須具備一定的動手能力。因為他們畢業(yè)后可能大部分要從事專業(yè)技術(shù)工作。如果沒有過硬的動手能力，他們到工作崗位上會困難很多。因為工科專業(yè)中的很多工作都需要實驗探索或驗證。沒有過硬的動手能力，做起實驗研究非常困難。例如某個學(xué)生到工作崗位遇到一個新項目，沒有經(jīng)驗可言，必須重打鼓另開張。這是如果有很強(qiáng)的動手能力，他就可以親自設(shè)計并實施一些實驗方案去積累經(jīng)驗，為項目實施做準(zhǔn)備。另外，對于一些要繼續(xù)攻讀碩士、博士的學(xué)生而言，這種能力更為重要。在碩士博士階段，他們要面對很多實驗過程設(shè)計和操作。沒有一定的實驗動手能力是不行的。通過專業(yè)教學(xué)實驗就可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。通過實驗他們可以明白很多書本上學(xué)不到的東西。例如，如何操作試驗機(jī)設(shè)備、如何安裝工裝模具、如何利用計算機(jī)等高科技產(chǎn)品控制設(shè)備和處理數(shù)據(jù)的知識等等。

1.3 對提高授課教師的自身素質(zhì)非常重要

教師是保障實驗教學(xué)的最重要力量。教師的知識儲備和授課質(zhì)量直接影響著教學(xué)的效果。所以如何提高教師的自身素質(zhì)是關(guān)系到教學(xué)成敗的重要因素。各個高等學(xué)校都非常注重高校教師隊伍的建設(shè)。其中讓教師更多的參與到教學(xué)中從而鍛煉自己就是一項非常有效而且直接地措施之一。多讓教師參與到實驗教學(xué)中來，對提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)教師的授課水平非常重要。只有通過不斷地實戰(zhàn)，才能使教師積累經(jīng)驗，在實戰(zhàn)中長大。實驗教學(xué)是感性的、直接的。教師在參與實驗教學(xué)中能學(xué)到很多知識。例如：教師可能在實驗中發(fā)現(xiàn)某種材料的特殊現(xiàn)象或者工裝的一些特殊特點，從而為其自身的科研內(nèi)容增加知識儲備和提供新的科學(xué)思路。這就為提高教學(xué)和科研的互補(bǔ)性提供基礎(chǔ)，從而做到教學(xué)與科研相輔相成，相互促進(jìn)[15]。另外教師在備課和講課之中也會提高自身的語言表達(dá)能力、邏輯思維能力和知識儲備。

2 材料成型及控制工程專業(yè)開展實驗教學(xué)的特點

2.1 實驗課程既有整合設(shè)計又有整體協(xié)調(diào)

實驗課程與專業(yè)課程教學(xué)既有著千絲萬縷的聯(lián)系，又有其其自身的特點。即要應(yīng)該根據(jù)每門專業(yè)課程的特點區(qū)別對待、整體協(xié)調(diào)，也可以結(jié)合專業(yè)課程內(nèi)容整體設(shè)計。例如將原來的部分專業(yè)實驗進(jìn)行合理整合，開設(shè)了材料成型綜合實驗。該課程具有獨立的教學(xué)大綱、學(xué)分和授課安排。該課程中包括若干小的實驗。每個實驗由專門任課教師負(fù)責(zé)?？己朔绞胶褪谡n安排形成了固定化模式。另外還要注重與專業(yè)課程的整體協(xié)調(diào)。例如，在材料成型模具設(shè)計課程中開設(shè)了4學(xué)時實驗課程。該實驗課程就是該課程內(nèi)容的一部分，考核時占一定的分?jǐn)?shù)。雖然是課程內(nèi)容的一部分，但是該部分實驗課程也是單獨開設(shè)，有獨立的學(xué)時分配和專業(yè)授課教授。這就形成了與專業(yè)課程教學(xué)的有機(jī)協(xié)調(diào)，相輔相成。

2.2 配備高素質(zhì)教師，提高專業(yè)實驗教學(xué)的質(zhì)量

材料工程系非常注重教師實驗課程教師隊伍的建設(shè)。特別充實了一批青年博士、副教授等工作在科研一線的教師到實驗教學(xué)中。因為這些青年教師具有著多年科研一線工作的經(jīng)驗，具有著博士的學(xué)習(xí)鍛煉，具有充沛的精力。在開課過程中，他們具有著獨特的授課方式和對實驗知識的理解力。而且，他們與學(xué)生的年紀(jì)相差不多，可以以獨特的青年人的溝通方式和理解力去完成授課。這對提高教學(xué)質(zhì)量非常有意義。

2.3 實驗分組進(jìn)行，增加學(xué)生動手機(jī)會，鍛煉學(xué)生實驗動手能力

以前的教學(xué)實驗往往是大家一起上，老師在前面講完后學(xué)生在下面一起做。這樣教師由于授課時間的限制不可能每組同學(xué)都能詳細(xì)輔導(dǎo)和講解。原來另外由于某些實驗設(shè)備有限，這就導(dǎo)致對于某些實驗不可能每個同學(xué)都參與操作。采用的辦法往往是演示實驗居多。這勢必會導(dǎo)致學(xué)生的實驗動手能力不能得到充分鍛煉。采用分組單獨進(jìn)行實驗就避免了上述問題。教師可以有更多的時間去給學(xué)生講解并回答學(xué)生提出的問題。采用分組單獨實驗可以增加學(xué)生實驗動手機(jī)會，讓每個同學(xué)都親自都收實驗。充分提高了鍛煉了學(xué)生的動手能力的機(jī)會。實踐也證明該做法具有非常有效。很多學(xué)生通過實際操作設(shè)計和分析結(jié)果收獲很多。

3 材料成型及控制工程專業(yè)開展實驗教學(xué)的展望

3.1 多開展綜合性、設(shè)計性實驗，提高學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力

從本質(zhì)上說，實驗本身就是一種創(chuàng)新活動。實驗教學(xué)作為教學(xué)過程中的一個重要組成部分，對于培養(yǎng)學(xué)生的思想素質(zhì)、科學(xué)素質(zhì)、文化素質(zhì)、身心素質(zhì)和創(chuàng)新素質(zhì)具有不可替代的作用，尤其對學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)具有獨特的作用[13]。所以從這個意義上講，實驗的發(fā)展應(yīng)該貼近創(chuàng)新。開展綜合性、設(shè)計性實驗就是非常有效地途徑之一。例如，在開設(shè)實驗課程中教師只布置實驗?zāi)康暮吞峁嶒瀳鏊驮O(shè)備，不提實驗具體要求和講解操作過程。而是讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，實施實驗過程和進(jìn)行結(jié)果分析。這樣可以讓學(xué)生有更大的空間自己去想干什么、怎么干的問題。拓寬學(xué)生的創(chuàng)新空間，提高其創(chuàng)興能力。這就是多開展展綜合性、設(shè)計性實驗的精髓所在。同時也要注意到開展綜合性、設(shè)計性實驗具有一定的難度，應(yīng)該加強(qiáng)整體設(shè)計和綜合考慮。要注意教師的合理引導(dǎo)與學(xué)生自我積極性的激發(fā)相結(jié)合，正所謂實驗教學(xué)實踐必須與三大課堂相結(jié)合。

3.2 加強(qiáng)實驗基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為高質(zhì)量實驗授課提供保障

實驗的硬件條件是保證高質(zhì)量的實驗教學(xué)的最重要環(huán)節(jié)之一。應(yīng)該加大實驗基礎(chǔ)設(shè)施投入，為高質(zhì)量的實驗教學(xué)奠定物質(zhì)層面的基礎(chǔ)。應(yīng)該在實驗設(shè)備和實驗場地的提高方面下大功夫。例如，本文作者曾參觀過英國萊斯特大學(xué)工程系的本科教學(xué)實驗。他們的某些實驗設(shè)施非常先進(jìn)。例如在做金屬材料拉伸實驗教學(xué)中，他們引入了高科技的高清攝像系統(tǒng)，對材料在拉伸縮頸的全過程進(jìn)行了高倍高清攝像，然后投放到大屏幕上。讓學(xué)生更加直觀更加貼切地看到材料在發(fā)生縮頸后的行為?？梢哉f一流的實驗教學(xué)設(shè)備和教學(xué)場地是保證開設(shè)高質(zhì)量實驗課程最為重要的環(huán)節(jié)。必須加強(qiáng)實驗基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。這有這樣才能保證實驗教學(xué)質(zhì)量隨著社會發(fā)展和科技進(jìn)步而保持長久不衰。

4 結(jié)論

實驗課程教學(xué)是專業(yè)課程教學(xué)的重要組織部分，其作用毋庸置疑，必須充分加強(qiáng)對其重要性的認(rèn)識。因為其對于將專業(yè)知識形象化講解、學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手能力的培養(yǎng)以及教師素質(zhì)的提高都具有重要意義。必須加強(qiáng)實驗基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，多開展綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)，為高質(zhì)量實驗教學(xué)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

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