樊子民，王曉剛，強云霄

(1.西安科技大學 材料科學與工程學院，陜西 西安 710054;2.西安科技大學 通信與信息工程學院，陜西 西安 710054)

實驗教學作為高校教學工作的重要組成部分，對于大學生工程意識和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，以及動手能力、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)都起著重要的作用［1］?！短胤N陶瓷》課程主要針對無機非金屬材料工程專業(yè)學生在完成了《材料科學基礎》、《無機非金屬材料》及《材料物理化學》等材料科學專業(yè)基礎課程后開設的一門綜合性課程，課程涉及內(nèi)容多、知識面廣、概念抽象不易理解，加之實驗學時有限，導致學生缺乏理論聯(lián)系實際的能力，增加了學習本課程的難度。因此，如何在實驗教學中激發(fā)學生學習的主動性和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生的動手能力、適應工程教育改革是擺在教師面前的一個重要課題。鑒于此，我們對該課程的實驗教學體系進行了有針對性的優(yōu)化研究，重新構(gòu)建新的實驗教學體系和考核體系。

1 實驗課程體系現(xiàn)狀

《特種陶瓷》課程主要培養(yǎng)在無機非金屬材料工程領域具有較寬的基礎知識，能在陶瓷材料的制備、成型燒結(jié)、材料結(jié)構(gòu)與性能等領域從事科學研究、技術開發(fā)、工藝加工等方面工作的應用型高級人才?；谶@一培養(yǎng)目標，在實驗教學環(huán)節(jié)，主要設置了單元實驗項目。

根據(jù)近幾年的實驗教學情況，這種實驗教學體系不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，原有的實驗教學體系設置主要存在以下幾個方面的問題:

1.1 實驗項目以驗證性實驗為主，缺乏系統(tǒng)性

《特種陶瓷》課程實驗隸屬于對應的理論課程，目前，實驗項目以驗證型(基本技能型)實驗為主(80%)，輔以綜合型實驗(20%)，缺少設計性(創(chuàng)新型)實驗項目，造成實驗項目結(jié)構(gòu)性不強，缺乏系統(tǒng)性，從而導致實驗教學內(nèi)容滯后于新知識和新技術的發(fā)展，難以適應知識快速更新的新形勢。

1.2 實驗教學模式落后

目前，在實驗教學中，多是將實驗目的、原理、操作方法及注意事項等進行詳細的講解或示范，學生按步驟操作。在這種教學模式下，學生被動地接受學習，不能充分激發(fā)其獲取知識的強烈愿望，容易造成學生的思維局限性和心理惰性，難以滿足對學生進行工程實踐能力訓練的需要。

1.3 實驗考核方法不科學

實驗考核是實驗教學中不可缺少的環(huán)節(jié)和步驟［2］。目前，《特種陶瓷》課程實驗的考核方式主要依據(jù)實驗報告，以實驗結(jié)果作為考核的唯一依據(jù)，但這與綜合型、設計型實驗的培養(yǎng)目標不符，一方面綜合型、設計型實驗的難度高于驗證性實驗，大部分同學只能完成部分實驗要求的情況是正常的;另一方面綜合型、設計型實驗是為了對學生進行工程訓練，重點強調(diào)的是學生實踐動手能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。只以結(jié)果作為評分依據(jù)，肯定會挫傷許多同學的積極性，從而達不到實驗教學的目的［3－4］。

2 優(yōu)化實驗教學體系

《特種陶瓷》課程實驗的教學目的是在拓寬高年級本科學生知識視野并對無機非金屬材料的知識體系有深一步了解的基礎之上重點培養(yǎng)學生的工程實踐能力。為達到上述教學目的，在實驗內(nèi)容、教學模式、實驗考核等方面多層次、多角度進行了全方位的優(yōu)化研究與實踐。

2.1 構(gòu)建多層次實驗教學體系，注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的《特種陶瓷》課程實驗比較簡單，基礎實驗比重較大，缺乏思考性與啟發(fā)性，不利于學生工程能力的培養(yǎng)與技能的提高，更談不上創(chuàng)造性。改革必須有利于激發(fā)學生動腦及動手能力，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

根據(jù)實驗課程體系改革的基本思路，我們?yōu)閷嶒炚n程構(gòu)建了“基本技能型、綜合型、創(chuàng)新型”多層次、系統(tǒng)化的實驗教學體系，見表1。

表1 《特種陶瓷》課程實驗教學體系

基本技能型實驗:主要針對課程的課內(nèi)實驗部分，培養(yǎng)學生的實際操作技能，加強學生專業(yè)基礎理論和基本實驗技能訓練。

綜合型實驗:主要針對《特種陶瓷》課程的全部或主要內(nèi)容設計。強調(diào)理論與研究相結(jié)合，目的是培養(yǎng)學生運用綜合知識，研究分析問題、解決問題的能力，逐步培養(yǎng)學生的工程實踐能力。

創(chuàng)新型實驗:注重學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，以教學和科研互動為教學模式，溶入材料學科的新理論和新技術。目的是引導學生主動學習，提高分析問題和解決問題的能力，提升學生的工程實踐能力。開設的創(chuàng)新型實驗均來源于科研項目，由教師給定實驗目的、要求和實驗條件，學生自己設計、設定實驗方案，并自己進行實驗。

2.2 CDIO 工程教學模式

CDIO 是一種全新的國際化工程教育模式，是近年來國際工程教育改革的最新成果［5］。在實驗教學過程中，教師給出相關實驗題目，學生按照構(gòu)思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)、操作(Operate)的理念進行實際操作，例如在“微納米級立方碳化硅粉體制備”實驗中，要求學生通過相關資料自己構(gòu)思、設計項目方案，確定原料配方，然后根據(jù)配方實現(xiàn)碳化硅粉體的制備，具體包括胚料的制備、成型與燒成，最后進行力學性能評價和顯微結(jié)構(gòu)分析。實驗由小組成員合作完成，每個小組6～7人。這種教學模式的重要特征就是“基于項目的學習”模式，它打破了以往按照知識點組織實驗教學的模式，一個實驗項目就是一個簡化、濃縮的工程項目，學生從中可以得到全方位的培養(yǎng)與鍛煉。

2.3 采用多元考核方法，注重實驗過程考核

傳統(tǒng)的實驗教學以“實驗結(jié)果”作為衡量實驗效果的手段，并不能準確評價學生的實驗水平，我們進行了多種嘗試和探索，圍繞《特種陶瓷》實驗課程設置，采用多元考核方法，注重實驗過程考核。實驗過程考核在實驗教學中非常重要，直接影響到學生對實驗的重視程度和積極性［6］。主要包括實驗方案設計、實驗操作、實驗素質(zhì)和實驗研究報告等。

1)實驗設計方案:設計方案是設計性(創(chuàng)新型)實驗的基礎［7］。設計方案時要求學生運用已學過的知識進行實驗設計，主要考察方案設計的完整性、合理性和創(chuàng)新性。

2)實驗操作:實驗操作是檢驗學生實際動手能力的核心環(huán)節(jié)，教師必須在基本操作技能技巧上對學生嚴格考查，主要考核3 個方面。①實驗儀器設備:如儀器設備的安裝、調(diào)試和使用，操作熟練程度等。②實驗配方:如原料和添加劑的選擇、稱量等。③實驗數(shù)據(jù):如記錄翔實、不要遺漏。

3)實驗素質(zhì):主要考察學生在平時實驗中的組織紀律、實驗態(tài)度、團隊協(xié)作精神等方面進行考核。

4)實驗研究報告:實驗研究報告是實驗考核中的重要組成部分，是教師了解學生的知識水平、操作技能的重要依據(jù)［8］?？己说膬?nèi)容主要包括:報告是否完整、規(guī)范;對實驗現(xiàn)象能否做出較深入的分析和探討;數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析是否正確;是否體具備創(chuàng)新思維。

對于“基本技能型實驗”采用“實驗理論+實驗操作+實驗報告”的方式進行考核;對于“綜合型實驗”采用“實驗設計方案+實驗操作+實驗報告”的方式進行考核;創(chuàng)新型實驗是學生自己提出實驗方案、實驗思路和實驗方法，教師沒有給出具體的答案或測試結(jié)果，對于創(chuàng)新性實驗必須注重過程考核，采用“實驗設計方案+實驗操作+實驗研究報告”的方式進行考核。

3 實驗教學效果

按照上述思路，我們進行了一些試點，并已取得了初步成效。首先，對專業(yè)知識的理解和鞏固方面，新的實驗教學體系加深了學生對特種陶瓷材料學科知識體系的融會貫通，培養(yǎng)了學生用聯(lián)系、發(fā)展的思想解決問題的能力;多層次、系統(tǒng)化的實驗教學體系體現(xiàn)了基本技能型實驗、綜合型實驗、設計性(創(chuàng)新型)實驗內(nèi)容的融合，將課程實驗和科研項目相結(jié)合，使學生的設計能力、綜合應用能力、動手操作能力得到全方位的鍛煉。其次，在CDIO 教學模式下采用以真實項目開發(fā)為主導的教學方式，有利于學生掌握專業(yè)理論知識，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題及自主靈活解決問題的能力，有助于培養(yǎng)既懂理論又有動手能力的應用型人才，有助于培養(yǎng)團隊合作精神。與工程控制能力，有助于縮短由學生到企業(yè)研發(fā)人員之間的角色轉(zhuǎn)時間，開創(chuàng)高校人才培養(yǎng)新局面。

4 結(jié)語

《特種陶瓷》課程實驗教學體系的改革與實踐，對于其他無機非金屬材料類課程的改革也有積極的參考作用。進一步推動教學體制的改革，積極改革教學內(nèi)容和教學方法，提高教學水平，探索出符合計算機應用教育發(fā)展的新途徑，以適應時代發(fā)展的需要，培養(yǎng)出高素質(zhì)的應用型人才。

［1］楊明波.基于材料科學和材料加工有機結(jié)合的新型實驗課程體系［J］.實驗室研究與探索，2008，27(10):106－109.

［2］孟慶祥.改革實驗考核辦法培養(yǎng)創(chuàng)新型人才［J］.實驗室科學，2007(4):23－ 25.

［3］李明元.高校實驗教學存在的問題和改進措施［J］.高等教育研究，2009，26(4):50－52.

［4］王金環(huán)，用超前思維引導高校實驗教學課程創(chuàng)新［J］.神州教育，2012(5):74－76.

［5］王文凡，申 杰.CDIO 教學模式下Access 課程的改革與實踐［J］.現(xiàn)代計算機，2013(4):32－35.

［6］李玉賢，褚意新.改革有機化學實驗考核方法 提高實驗教學質(zhì)量［J］.高校實驗室研究工作，2010，106(4):11－24.

［7］紀朋艷，姜艷霞.生物化學設計性實驗的考核方法探索［J］.衛(wèi)生職業(yè)教育，2010(14):85－86.

［8］管 亮.從拘一守舊走向多元創(chuàng)新——大學物理實驗報告改革研究綜述［J］.高校實驗室工作研究，2011，107(1):88－91.