田英良　王亞麗　孫詩兵　崔素萍

摘要：以培養(yǎng)符合時代發(fā)展和社會需要的創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，結(jié)合《玻璃材料實驗》課程的實驗教學(xué)體會，從傳統(tǒng)教學(xué)教學(xué)內(nèi)容的不足、教學(xué)改革思路以及教學(xué)改革實踐進(jìn)行了系統(tǒng)研討，通過增加實驗教學(xué)課時，注重綜合性實驗訓(xùn)練，利用現(xiàn)代教育理念，充分借助個性化教學(xué)模式、討論學(xué)習(xí)模式、探究式學(xué)習(xí)模式，運用啟發(fā)式教學(xué)方法和探究式教學(xué)方法，建立先進(jìn)科學(xué)合理的教學(xué)評價，可以促進(jìn)和激發(fā)創(chuàng)新型學(xué)生的表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新人才培養(yǎng)；實驗教學(xué)；玻璃材料實驗；現(xiàn)代教育

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）14-0122-03

一、前言

高等教育主要職能在于人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)，其中人才培養(yǎng)是最為核心所在。按照人才培養(yǎng)目標(biāo)要求培養(yǎng)具有良好人文、科學(xué)素質(zhì)和社會責(zé)任感，學(xué)科基礎(chǔ)扎實，具有自我學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的一流人才。具體包含：得到基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的訓(xùn)練，具有扎實的基礎(chǔ)理論知識和實驗技能，動手能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)好；掌握科學(xué)的思維方法，具備較強(qiáng)的獲取知識能力，具有探索精神、創(chuàng)新能力和優(yōu)秀的科學(xué)品質(zhì)，因此，人才培養(yǎng)終極目標(biāo)在于創(chuàng)新人才培養(yǎng)。創(chuàng)新人才既要有深厚的理論基礎(chǔ)，又要較強(qiáng)的實踐能力和創(chuàng)新能力。實踐教學(xué)可以充分發(fā)揮創(chuàng)新型人才培養(yǎng)作用，實驗教學(xué)的組織形式是相對開放的，學(xué)生有一定的自主性，完全可以成為學(xué)習(xí)的主體。實踐教學(xué)理論結(jié)合實踐的橋梁，是培養(yǎng)知識型人才提升為創(chuàng)新人才的重要途徑。實驗教學(xué)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力，提高運用所學(xué)理論知識來分析和解決世紀(jì)問題的能力，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神[1]。

本科教育是高等教育的基礎(chǔ)，實驗教學(xué)是本科教育特別是理、工、農(nóng)、醫(yī)等學(xué)科教育的重要組成部分[2]，在培養(yǎng)具有知識、能力、技能等綜合素質(zhì)的創(chuàng)新型人才方面有著理論教學(xué)不可替代的作用[3]。實驗教學(xué)是培養(yǎng)高水平、創(chuàng)新型人才的重要手段，鍛煉實驗技能，動手能力、創(chuàng)新思維的過程?！恫ＡР牧蠈嶒灐肥菬o機(jī)非金屬材料專業(yè)的重要的實驗課程，通過實驗可以讓學(xué)生更好地認(rèn)知和理解玻璃材料理論知識。傳統(tǒng)的玻璃材料實驗教學(xué)過多地強(qiáng)調(diào)通過驗證性實驗來加深學(xué)生對理論知識的理解和鞏固，忽視了對學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此，改革傳統(tǒng)的《玻璃材料實驗》教學(xué)模式與方法，在實驗教學(xué)中積極啟用現(xiàn)代教育理念，深化教育改革，促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，成為時代發(fā)展必然趨勢。

二、《玻璃材料實驗》傳統(tǒng)實驗教學(xué)不足

1.實驗教學(xué)時數(shù)不足。目前，高?；狙匾u20世紀(jì)90年代人才培養(yǎng)理念“厚基礎(chǔ)，寬口徑”，導(dǎo)致大量基礎(chǔ)課占用了實驗教學(xué)實踐，另外教學(xué)主管部門、教師和學(xué)生在思想上逐步形成“重理論，輕實踐”的現(xiàn)象，因此，最終導(dǎo)致實驗教學(xué)成為“雞肋”，實驗指導(dǎo)教師面對很少的實驗課時，即使想引導(dǎo)學(xué)生完成一些創(chuàng)新性探索實驗，也很難開展和進(jìn)行相關(guān)嘗試。

2.實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊。由于實驗教學(xué)時數(shù)不足的影響，很多實驗只能開設(shè)最為基礎(chǔ)的實驗，這些實驗都是驗證性實驗，缺乏設(shè)計性、綜合性實驗內(nèi)容。另外，實驗手段也相對落后，不能反映出當(dāng)代實驗技術(shù)的發(fā)展。實驗教學(xué)方法單一。實驗課程的設(shè)置沒有充分考慮學(xué)生的不同層次的需求，實驗過程變成了老師的“獨角戲”，學(xué)生只是機(jī)械地模仿和復(fù)制一遍實驗而已。實驗結(jié)果的評估僅是依靠教師評定為主，依據(jù)學(xué)生表現(xiàn)、遵章守紀(jì)、實驗報告撰寫規(guī)范與否、數(shù)據(jù)處理得當(dāng)與否、實驗結(jié)論正確與否等作為主要評價依據(jù)，完全忽視了學(xué)生在實驗中的主體作用和他們在實驗中的思考與探索。

3.實驗教學(xué)設(shè)備陳舊。實驗教學(xué)是為了學(xué)生完成理論知識的認(rèn)知和理解，需要通過做中的思考、觀察中的理解、抽象中的提升，最終實現(xiàn)知識的掌握[4]。實驗是通過具體的儀器設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)驗證來完成的，學(xué)生了解和掌握儀器設(shè)備的操作，實驗中鍛煉學(xué)生動手能力和觀察能力。儀器設(shè)備是支撐整個實驗進(jìn)展的關(guān)鍵所在，科技的進(jìn)步推動了儀器設(shè)備的更新，如果依然采用20世紀(jì)90年代以前的儀器設(shè)備進(jìn)相關(guān)實驗，一是實驗效率低下，影響實驗進(jìn)度，二是學(xué)生不能接觸到先進(jìn)儀器設(shè)備，不了解材料相關(guān)性能測試，對于學(xué)生感興趣的性能測量項目不能完成。

4.實驗教學(xué)場地不足。1999年中國高等學(xué)校開始大規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)招，導(dǎo)致高等學(xué)校各種教育資源普遍面臨不足問題，尤其實驗教學(xué)是一個體現(xiàn)最為嚴(yán)重的問題，實驗教學(xué)需要分散化教學(xué)、需要保障每個學(xué)生具有均等的實驗機(jī)會，由于實驗教學(xué)占用場地會相對較大，另外需要相關(guān)儀器設(shè)備支撐，實驗室面積緊張問題不能馬上得到緩解。很多高等學(xué)校普遍采用多組輪流實驗?zāi)Ｊ?，甚至晚上也被排上實驗課，即使這樣還是不能保障每人一組或小于4人/組的實驗，這樣就很難保障每個人有實驗動手的能力鍛煉，出現(xiàn)一個學(xué)生“做”，幾個學(xué)生“觀摩”的場景。

二、《玻璃材料實驗》教學(xué)改革思路

1.提高師生對實驗教學(xué)的認(rèn)識。近20年受傳統(tǒng)教育模式的影響，“重理論，輕實踐”的思想已經(jīng)在教師和學(xué)生中產(chǎn)生根深蒂固的影響，教師不愿承擔(dān)更多的實驗教學(xué)任務(wù)，學(xué)生不愛下實驗室做實驗，即使進(jìn)入實驗室也是應(yīng)付的態(tài)度，因此造成了高校所培養(yǎng)的人才動手能力普遍下降，在社會上產(chǎn)生不良影響，有的用工單位甚至放棄“本科”而選擇“專科”或“職高”。基于目前的現(xiàn)狀，作為高校管理者和教師們要發(fā)揮實驗教學(xué)的作用，將實驗課的地位逐步提升。只有加強(qiáng)實驗課的重視，才能充分發(fā)揮實驗教學(xué)對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用。

2.現(xiàn)代教學(xué)模式在實驗教學(xué)中的應(yīng)用。在傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式中，老師處于主體地位，學(xué)生作為被動接受者。實驗從講解到實驗操作，都有老師帶著學(xué)生來完成，學(xué)生成為被動接受者。這種教學(xué)模式嚴(yán)重束縛了學(xué)生主觀能動性。需要在尊重學(xué)生個性發(fā)展的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)模式進(jìn)行全面改革，重視發(fā)揮學(xué)生的主動性，讓學(xué)生在實驗教學(xué)中處于主體地位。這樣不僅可以減少老師的工作量，還能有效提高學(xué)生的積極性，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才創(chuàng)造有利條件[5]。在實驗教學(xué)過程中充分應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)模式，包括個性化教學(xué)模式、討論學(xué)習(xí)模式、探究式學(xué)習(xí)模式。

3.啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法的應(yīng)用。結(jié)合實驗教學(xué)目的和要求，以及學(xué)生的實際情況，使用各種方式和方法調(diào)動學(xué)生的求知欲，發(fā)揮其積極性和主動性，引導(dǎo)學(xué)生把精力集中到分析問題和解決問題上來。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過自己或小組探索發(fā)現(xiàn)問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從而提高獨立解決問題的能力，讓學(xué)生真正體會到自己是學(xué)習(xí)的主人。教師在教學(xué)過程中不斷鼓勵學(xué)生，使學(xué)生建立自信，在遇到困難時給予適當(dāng)?shù)闹R和技能提示和支持，建立師生雙方的互信和友情。教師為了完成創(chuàng)新人才培養(yǎng)，教師需要設(shè)計一個綜合性實驗，這個實驗僅有目標(biāo)性描述，沒有過程和結(jié)果。這樣教師的任務(wù)就是引導(dǎo)學(xué)生去“發(fā)現(xiàn)”、”探究”、“解決”，在實驗過程中學(xué)生必須通過自己的思考，獨立研究，運用解決問題的方法，體會實驗過程，發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在規(guī)律，形成自己的概念。

4.實驗教學(xué)組織和實施形式的變化。由于《玻璃材料實驗》中的認(rèn)知實驗和驗證實驗讓學(xué)生自行開展和進(jìn)行，每個實驗均可單個學(xué)生獨立開展，實驗結(jié)果需要交實物、照片和實驗報告，還有實驗感想。對于創(chuàng)新性綜合實驗而言，一般根據(jù)學(xué)生特性讓他們進(jìn)行適當(dāng)組合，動手能力強(qiáng)和理論基礎(chǔ)扎實的學(xué)生相結(jié)合，男生和女生相互結(jié)合，形成3～6人的實驗小組。傳統(tǒng)實驗教學(xué)是在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行的，非規(guī)定時間內(nèi)實驗室不開放，現(xiàn)在將實驗室進(jìn)行開放，包括開飯時間甚至晚上和周末時間，實驗小組可根據(jù)自己的時間來預(yù)約實驗，根據(jù)所擬定實驗方案的時間規(guī)劃，提出相關(guān)儀器設(shè)備、原材料、其他開展實驗的必要物質(zhì)。在玻璃材料的性能設(shè)計方面可使用計算機(jī)仿真設(shè)計軟件，學(xué)生可以獨立進(jìn)行上機(jī)計算，計算結(jié)果可作為實驗參考使用，需要經(jīng)過實驗驗證。再者，專業(yè)實驗教學(xué)基本落實到教師的科研平臺上開展，分擔(dān)了實驗教學(xué)場地不足、人員擁擠等問題，同時也克服了基礎(chǔ)實驗室年均利用率不高的問題。在實驗過程中學(xué)生可以了解到教師所從事的前沿科學(xué)研究內(nèi)容和高精尖儀器設(shè)備使用。

三、《玻璃材料實驗》教學(xué)改革實踐

1.增加實驗教學(xué)時數(shù)。2013年北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院根據(jù)本科畢業(yè)生就業(yè)情況調(diào)研結(jié)果，及時推動本科教育改革，決定將本科1～2年級按統(tǒng)一的基礎(chǔ)課程進(jìn)行培養(yǎng)，3～4年級按照專業(yè)人才培養(yǎng)，學(xué)生按照自己的興趣和愛好任選金屬材料、無機(jī)非金屬材料、功能材料、資源循環(huán)其中的一個教學(xué)系，進(jìn)行繼續(xù)深造。《玻璃材料實驗》是無機(jī)非金屬材料教學(xué)系開設(shè)的本科實驗課，為了提升了專業(yè)實驗對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的作用，將原來的4課時提高到8課時，理論教學(xué)為16課時，專業(yè)化理論和實踐教學(xué)課時比例達(dá)到2∶1。為《玻璃材料實驗》課程開設(shè)內(nèi)容提供了課時保障，除了可以完成認(rèn)知實驗和驗證實驗，還可以開展一次綜合性實驗，見表1，以前課時僅能完成認(rèn)識實驗和驗證實驗。

2.啟用討論教學(xué)模式。綜合實驗《五彩琉璃飾品制作》是一個比較貼近生活的專業(yè)性實驗，但是只給出了一個相對比較寬泛的實驗命題，沒有相關(guān)實驗原理、實驗過程和注意事項的介紹，完全需要發(fā)揮實驗小組在玻璃材料方面積累的理論知識和先前的認(rèn)知實驗、驗證實驗的實踐。學(xué)習(xí)小組結(jié)合學(xué)校數(shù)據(jù)庫資源查閱相關(guān)資料和信息，確定技術(shù)路線，擬定實施方案，分解實驗步驟。小組成員內(nèi)部需要對上述工作進(jìn)行論證和討論，然后與實驗指導(dǎo)老師一起再進(jìn)行實驗方案的討論和審定。指導(dǎo)教師應(yīng)該根據(jù)綜合實驗中的關(guān)鍵技術(shù)難點給予提示和引導(dǎo)，包括采用的成型方法是什么？這是決定整個技術(shù)路線的關(guān)鍵。琉璃和玻璃概念與內(nèi)涵的差別是什么？五彩是個泛數(shù)，五彩的實現(xiàn)手段？玻璃著色原理如何運用？不同玻璃熔合在一起膨脹系數(shù)和軟化點不同會導(dǎo)致什么結(jié)果？玻璃成型借助的模具材料選用哪種更合適？玻璃制品退火工藝參數(shù)如何制定？玻璃飾品燒結(jié)后，表面采用何種處理方法？

在學(xué)生實驗過程中，教師必須予以必要的啟發(fā)性指導(dǎo)，在實驗結(jié)束后對實驗報告和結(jié)果進(jìn)行正確性的評價，同時加強(qiáng)小組之間的互評，以及組員之間的相互評價。

3.建立科學(xué)合理教學(xué)評價。為使《玻璃材料實驗》課程獲得良好的教學(xué)效果，改變原來以實驗操作和實驗報告為主的傳統(tǒng)評價方式，建立學(xué)生實驗?zāi)芰Φ亩鄬哟?、綜合性評價辦法，弱化實驗報告在評價中的所占比例，這樣有利于引導(dǎo)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，以及全面衡量學(xué)生運用知識和技能的能力。評價標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為：平時實驗操作和表現(xiàn)占25%，綜合實驗技術(shù)路線和方案占25%，綜合實驗執(zhí)行效果占20%，實驗報告占10%，實驗體會與感想占10%，小組成員評價占10%。實驗成績來自多方面的綜合評價，既包括教師的評價，也有來自學(xué)生之間的評價，避免了評價的片面性，避免傳統(tǒng)的評價注重認(rèn)真和實驗報告撰寫規(guī)范者得高分現(xiàn)象，通過實驗考評方法的變革可以體現(xiàn)出對學(xué)生的創(chuàng)新能力關(guān)注，可以促進(jìn)和激發(fā)創(chuàng)新型學(xué)生的表現(xiàn)。

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