劉慶鎖+張欣+陸翠敏+劉德寶

[摘要]站在一級(jí)學(xué)科專業(yè)角度理解“材料科學(xué)與工程”實(shí)踐教學(xué)的含義，剖析目前我國高等學(xué)校本科實(shí)驗(yàn)室在實(shí)踐教學(xué)方面存在的問題。提出高等學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)及工程實(shí)踐的能力為目的，以傳授科學(xué)發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)方法、研究手段以及工藝技術(shù)為任務(wù)，并在認(rèn)知學(xué)科知識(shí)、掌握專業(yè)技能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該是完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的主要基地，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)該是高校實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的落腳點(diǎn)與主要方向。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)室；實(shí)踐教學(xué)；工程實(shí)踐能力；人才培養(yǎng)

[中圖分類號(hào)]G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]10054634（2016）05005103

0引言

“材料科學(xué)與工程”專業(yè)是一級(jí)學(xué)科專業(yè)，深刻理解專業(yè)內(nèi)涵，是保證實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵。從培養(yǎng)專業(yè)人才的角度，專業(yè)教學(xué)自然包括學(xué)科理論知識(shí)與專業(yè)實(shí)踐能力協(xié)調(diào)統(tǒng)一的兩個(gè)部分。如何進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)是高校普遍關(guān)注的問題，也是目前高校教育工作者的重點(diǎn)研究課題[15]。伴隨國家對(duì)教育的重視和大量投入，用于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的基礎(chǔ)設(shè)施得到完善。然而，這并不意味著專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的問題得到解決，恰恰相反，社會(huì)要求高校改革實(shí)踐教學(xué)模式，培養(yǎng)高素質(zhì)工程實(shí)踐能力人才的呼聲日益強(qiáng)烈。深刻思考高校實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，目光聚焦教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的性質(zhì)、作用與地位值得再審視。高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方向?qū)Ω咝?shí)踐教學(xué)模式改革的影響作用值得探究。

1從“材料科學(xué)與工程”的學(xué)科內(nèi)涵理解專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的涵義“材料科學(xué)與工程”學(xué)科是研究有關(guān)材料成分/結(jié)構(gòu)、制備/合成、性能和使用效能及其關(guān)系的科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)。對(duì)此，材料科學(xué)與工程專業(yè)的基本教育要面向?qū)W科的要素，自然科學(xué)知識(shí)與工程技術(shù)知識(shí)應(yīng)該是構(gòu)成知識(shí)結(jié)構(gòu)的主要方面。就理論教學(xué)而言，要以系統(tǒng)的知識(shí)學(xué)習(xí)和綜合思考能力培養(yǎng)為主，強(qiáng)調(diào)寬厚的基礎(chǔ)、學(xué)科知識(shí)橫向與縱向間的聯(lián)系。理論教學(xué)的核心任務(wù)，就是培養(yǎng)專業(yè)理論素質(zhì)。實(shí)踐教學(xué)不應(yīng)該僅是理論的再現(xiàn)和簡單證明，而是強(qiáng)調(diào)理論在應(yīng)用中的相關(guān)性和綜合性，同時(shí)引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生走向科學(xué)研究和工程實(shí)踐的起點(diǎn)。實(shí)踐教學(xué)的任務(wù)和目的就是培養(yǎng)大學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)的能力與工程實(shí)踐的能力?；诖?，確立了高校實(shí)踐教學(xué)改革以及實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的方向。高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室是完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，實(shí)施學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)計(jì)劃的主體，高校實(shí)踐教學(xué)改革以及實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的對(duì)象是教學(xué)實(shí)驗(yàn)室（以下簡稱實(shí)驗(yàn)室）。

2我國材料科學(xué)與工程專業(yè)教育的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)實(shí)踐教學(xué)的要求2.1重視寬口徑材料類人才的培養(yǎng)

材料類型已經(jīng)覆蓋了金屬材料、無機(jī)非金屬以及高分子材料材料工程方面，覆蓋了金屬的成型與加工、無機(jī)非金屬工程、高分子材料工程以及冶金工程等。材料科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該與此對(duì)應(yīng)，重視寬口徑的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[3]。

實(shí)際上，在專業(yè)人材培養(yǎng)過程中，各個(gè)學(xué)校依據(jù)自身?xiàng)l件和發(fā)展定位而限定“寬口徑”的“度”，即辦學(xué)特色。由此，也決定了“寬口徑的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)”的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵對(duì)于每個(gè)學(xué)校來講是有一定限度的。實(shí)驗(yàn)室對(duì)于實(shí)現(xiàn)“寬口徑”的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)目的具有了可行性。

2.2培養(yǎng)模式由“專業(yè)培養(yǎng)”向“學(xué)科培養(yǎng)”方向發(fā)展各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)科性特點(diǎn)日益突出：在課程設(shè)置上，普遍注重學(xué)科式課程，專業(yè)課程已從中心地位轉(zhuǎn)向了載體地位；在課程內(nèi)容上，圍繞學(xué)科發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)科技發(fā)展的大方向。實(shí)踐教學(xué)與學(xué)科性內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性日益緊密[4]。例如，大功率X射線衍射儀、透射電子顯微鏡等高、精、尖設(shè)備大量向本科教學(xué)開放；普遍提倡本科生低年級(jí)開始進(jìn)入科研團(tuán)隊(duì)，參與導(dǎo)師的科研工作；畢業(yè)論文或設(shè)計(jì)題目普遍要求真題真做。實(shí)驗(yàn)室對(duì)于實(shí)現(xiàn)寬口徑的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)的有效性日益彰顯。寬口徑的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的主體地位也日益凸顯。

2.3實(shí)踐教學(xué)方面的投入由基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)

伴隨國家對(duì)教育的重視和大量投入，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的基礎(chǔ)設(shè)施得到完善，學(xué)生的實(shí)際操作動(dòng)手水平、分析和解決問題的能力得到了明顯的提高。以天津理工大學(xué)為例，在經(jīng)歷“十五”、“十一五”基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)投資建設(shè)基礎(chǔ)上，投資0.24億元進(jìn)行了“十二五”建設(shè)，以學(xué)科與專業(yè)綜合建設(shè)作為重點(diǎn)，加強(qiáng)教學(xué)科研創(chuàng)新平臺(tái)以及人才培養(yǎng)質(zhì)量建設(shè)。實(shí)踐教學(xué)方面的投入已由基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)，投入的趨向突顯學(xué)科性?？茖W(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)越來越可以立足于實(shí)驗(yàn)室。

2.4材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合的綜合性人才的培養(yǎng)日益受到重視隨著社會(huì)的發(fā)展及國際競爭日趨激烈，社會(huì)對(duì)材料研究專門人才的需求淡化了材料科學(xué)與材料工程的概念，對(duì)材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合綜合性人才的需求增加。

伴隨專業(yè)教學(xué)內(nèi)容學(xué)科化、綜合化，實(shí)踐性更強(qiáng)，探索性更強(qiáng)。以專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)或企業(yè)化的現(xiàn)場實(shí)踐為實(shí)施方式的教學(xué)模式呈現(xiàn)出不適應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)作為學(xué)校教學(xué)改革的重要部分，其建設(shè)易于朝向保障實(shí)現(xiàn)材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合的綜合性人才培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)展。從高校的性質(zhì)與任務(wù)、高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目的，以及從現(xiàn)實(shí)條件來看都是符合邏輯的。

3高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀的思考與改革措施3.1高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀的思考

1） 以科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涵蓋實(shí)踐教學(xué)。實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)過于強(qiáng)調(diào)學(xué)科性：教學(xué)內(nèi)容突出學(xué)科化，教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)科學(xué)探索。與此對(duì)應(yīng)，用于實(shí)踐教學(xué)的投資趨向于科學(xué)研究設(shè)備。實(shí)驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)代化、高精尖化以及專門化。這種實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀使科學(xué)探索深度不斷加大，基礎(chǔ)實(shí)踐能力逐漸淡化。雖然對(duì)教師與大學(xué)生雙方的科學(xué)素質(zhì)要求越來越嚴(yán)格，但基本技術(shù)的實(shí)際操控能力越來越弱化。如果以寬口徑的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)來衡量高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)會(huì)被弱化。

從材料測試分析方法的課程教學(xué)來講，由于側(cè)重電子探針、原子探針等現(xiàn)代分析手段，材料成分分析最基礎(chǔ)的化學(xué)分析方法被淡化，而化學(xué)分析方法是工程實(shí)際中測定鋼平均成分的基本方法。大學(xué)生就業(yè)主體還在企業(yè)，仍面向工程實(shí)際。大學(xué)教育，特別是工科的大學(xué)教育，工程知識(shí)的教學(xué)偏弱，大學(xué)生就業(yè)難，社會(huì)接受度低，這些也是需要考慮在內(nèi)的客觀原因。

另外，先進(jìn)科研手段層出不窮，先進(jìn)工程技術(shù)不斷發(fā)展。在先進(jìn)科技面前，面對(duì)高精尖、高價(jià)值科技手段，存在看得見卻摸不得的客觀現(xiàn)實(shí)。不能上手，實(shí)踐能力無從培養(yǎng)。

除此之外，在科技飛速發(fā)展的今天，要求大學(xué)生群體在一個(gè)相對(duì)較短的、確定的時(shí)間段內(nèi)了解新的科學(xué)研究方法，培養(yǎng)出相適應(yīng)的科學(xué)研究能力，是不可能的，也是不可行的。

2） 實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)存在明顯的教學(xué)實(shí)驗(yàn)性。高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)受傳統(tǒng)的思想影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)依課程開設(shè)，且在內(nèi)容上注重理論知識(shí)的驗(yàn)證，正所謂教學(xué)實(shí)驗(yàn)，而非實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而且，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史缺乏重視?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史，不僅在于體現(xiàn)知識(shí)體系的形成過程，有助于學(xué)生更好地理解、掌握知識(shí)，而且在于展現(xiàn)了探究科學(xué)的思想方法、在探究科學(xué)問題中所采用的技術(shù)手段以及技術(shù)手段的選擇使用、改進(jìn)與發(fā)展的過程，這些恰恰表現(xiàn)的是工程實(shí)踐的核心內(nèi)容。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式上，所謂基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)的劃分，多是從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的量、涉及知識(shí)性的面及工作難度角度，而非從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵上來考慮。項(xiàng)目之間相互獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性，且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在內(nèi)容設(shè)置上重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重；實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰翱茖W(xué)研究基本能力方面的主體地位與作用上沒有有效體現(xiàn)；學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)不能得到有效激發(fā)；教學(xué)過程未能切實(shí)體現(xiàn)以學(xué)生為本、學(xué)為主體的教育理念。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式不適應(yīng)寬口徑的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)這一實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的實(shí)質(zhì)作用未有效體現(xiàn)。

3） 高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的優(yōu)勢(shì)尚待發(fā)揮且不能與工程實(shí)踐相協(xié)調(diào)。按照傳統(tǒng)觀念，實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)注重科學(xué)理論相關(guān)的工作。在此觀念下，設(shè)立的實(shí)驗(yàn)室多屬于科學(xué)實(shí)驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)室，而非工程實(shí)踐基地。為彌補(bǔ)這一不足，高校多致力于建設(shè)校外工程實(shí)踐基地，使本屬于學(xué)校自身的實(shí)踐教學(xué)體系，被分成校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)與校外的工程實(shí)踐教學(xué)兩部分，使得科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)出現(xiàn)脫節(jié)，不能協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

校外實(shí)踐基地的建設(shè)有效支撐高校實(shí)踐教學(xué)。因而，許多高校大力建設(shè)校外產(chǎn)學(xué)研基地，實(shí)施“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃等。在“十二五”期間，天津市投資了4.25億元用于實(shí)施卓越人才教育培養(yǎng)計(jì)劃，建設(shè)10個(gè)可共享的工程實(shí)踐教育中心。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，所謂工程實(shí)踐基地實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容與形式偏向工程，一定程度上弱化實(shí)踐教學(xué)的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對(duì)材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合的綜合性人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有一定局限性。同樣，工程實(shí)踐基地建設(shè)為適應(yīng)科技飛速發(fā)展的現(xiàn)實(shí)，滿足大學(xué)生群體在一個(gè)相對(duì)較短的、確定的時(shí)間段內(nèi)掌握不斷涌現(xiàn)的新的科學(xué)技術(shù)是不可能的，也是不可行的。另外，由于企業(yè)客觀現(xiàn)實(shí)的限制，校外產(chǎn)學(xué)研基地的工程實(shí)踐教學(xué)效果確實(shí)大打折扣。況且，在信息交流高度發(fā)展的今天，是否需要花大力氣建設(shè)校外產(chǎn)學(xué)研基地以完成工程實(shí)踐教學(xué)是一個(gè)值得商榷的問題。

3.2高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)改革措施

1） 提高對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作重要性的認(rèn)識(shí)。高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)及實(shí)施工程素質(zhì)教育的重要場所，保證教學(xué)質(zhì)量及實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要基地。黨的十八屆五中全會(huì)已經(jīng)明確，內(nèi)涵發(fā)展、提升教育教學(xué)質(zhì)量是“十三五” 高等學(xué)校改革的核心。必須樹立以學(xué)生為本，實(shí)施知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才重要性的認(rèn)識(shí)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，支撐教育教學(xué)質(zhì)量的提升。

2） 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。首先，通過管理體制創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的角色轉(zhuǎn)換。高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，要以深化改革現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和管理體制為核心。通過體制創(chuàng)新，打通實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的教師身份界限，在建立起滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要的高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍基礎(chǔ)上，形成設(shè)備先進(jìn)、資源共享與開放服務(wù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，支持實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提升，使實(shí)驗(yàn)室真正成為實(shí)施實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的主要基地。

其次，通過理念創(chuàng)新，打通科學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐之間的界壘，有效地實(shí)現(xiàn)教研相長，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。通過理念創(chuàng)新，形成科學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐協(xié)調(diào)一致、科研研究室與教學(xué)實(shí)驗(yàn)室協(xié)調(diào)統(tǒng)一的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)教研相長。學(xué)術(shù)性的教學(xué)模式，打通了科研研究驗(yàn)室與教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理界壘，專業(yè)教學(xué)任務(wù)由團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)處理，應(yīng)該是一個(gè)積極的探索。

4結(jié)束語

實(shí)踐教學(xué)改革是高校特別是工科院校教育改革的重要部分。實(shí)踐教學(xué)改革是保障學(xué)校培養(yǎng)滿足社會(huì)發(fā)展需要的，科學(xué)發(fā)現(xiàn)與工程實(shí)踐能力相結(jié)合的綜合性人才的重要支撐。從高等教育發(fā)展面臨的形勢(shì)要求、高校的性質(zhì)與任務(wù)，以及學(xué)科專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵與發(fā)展方向的邏輯出發(fā)，高校實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該培養(yǎng)大學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)能力與工程實(shí)踐能力的能力。借助體制創(chuàng)新，使實(shí)驗(yàn)室真正成為實(shí)施實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的核心載體。教育者應(yīng)通過理念創(chuàng)新，打通科學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐之間的界壘，使實(shí)驗(yàn)室真正成為學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)與進(jìn)行工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的主要基地。