夏委委，黃 斌，傅茂森

（西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院 陜西 西安 710072）

黨的二十大報告強調(diào)：“堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才，聚天下英才而用之?！备叩仍盒Ｗ鳛樗茉旄咚刭|(zhì)人才的重要平臺，承載著培養(yǎng)優(yōu)秀人才的歷史重任。如何培育出能滿足當代社會需求的多元化人才，是教育工作者必須深思的問題。實驗教學(xué)作為高等教育教學(xué)體系的關(guān)鍵組成部分，致力于幫助學(xué)生進一步鞏固專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新意識和動手實踐能力，激發(fā)學(xué)生的團隊協(xié)作精神和獨立解決問題的能力，是實現(xiàn)高素養(yǎng)、高技能人才培養(yǎng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。為滿足當今社會對高素質(zhì)人才的需求，很多高校對實驗教學(xué)體系進行了一定的探索和改進，如引入虛擬仿真項目，利用虛實結(jié)合的手段增強學(xué)生的興趣；開設(shè)如3D打印等創(chuàng)新性實驗課程，幫助學(xué)生開闊眼界、接觸前沿學(xué)科等。然而，當前實驗教學(xué)依然存在一些問題。

①實驗項目設(shè)置不合理。當前的實驗項目多為驗證性實驗，即根據(jù)已知的實驗原理，按照事先設(shè)計好的步驟檢驗已知的實驗結(jié)果。在這個過程中，學(xué)生只是簡單機械地重復(fù)而沒有過多的思考，不利于培養(yǎng)創(chuàng)造力和發(fā)散性思維。且實驗課程多以基礎(chǔ)實驗為主，各實驗間的關(guān)聯(lián)性較弱，學(xué)生所學(xué)知識難以形成完整體系。此外，很多實驗項目內(nèi)容長時間不變，與當前科技發(fā)展和社會脫節(jié)，限制了學(xué)生視野和知識面。

②教學(xué)模式以“灌輸式”為主。在當前的實驗教學(xué)中，實驗時間、過程和目的多為教師提前統(tǒng)一制訂，課堂教學(xué)以教師為主，學(xué)生只能被動模仿教師的實驗過程，忽略了學(xué)生的主體作用。灌輸式教學(xué)模式注重學(xué)生對知識的記憶和機械模仿，忽略了對學(xué)生獨立思考能力和對知識融會貫通能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生的興趣度低，無法學(xué)以致用。

③考核內(nèi)容不全面。目前大多數(shù)實驗課程的考核方式以實驗報告或大作業(yè)為主，主要衡量學(xué)生對知識點的記憶，考查數(shù)據(jù)結(jié)果是否正確，分析是否合理，而對學(xué)生在整個實驗過程中的實踐動手能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力缺乏有效的監(jiān)督和合理的評價，導(dǎo)致學(xué)生在實驗教學(xué)中注意力不集中，甚至出現(xiàn)課堂缺席、多份實驗報告大面積雷同等問題。

1 項目式實驗教學(xué)模式的優(yōu)勢

項目式實驗教學(xué)是近年來隨著教學(xué)改革不斷推進而出現(xiàn)的新型教學(xué)方式，起源于美國，以杜威的“做中學(xué)”理論為基礎(chǔ)，強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)當從實際項目中產(chǎn)生，從解決問題中獲得。項目式教學(xué)作為一種強調(diào)學(xué)生主動參與，以實際項目為引導(dǎo)，以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和綜合能力為目標的教學(xué)模式，正逐漸受到廣泛關(guān)注。它的核心在于，學(xué)生在系統(tǒng)地完成具有應(yīng)用背景實驗項目的過程中，進一步鞏固專業(yè)知識并學(xué)以致用。這種教學(xué)方式著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，是提高實驗課程教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)適應(yīng)新時代發(fā)展需求的科學(xué)研究與工程應(yīng)用創(chuàng)新型人才的重要手段。在這種模式下，學(xué)生不再是被動地接受知識，而是成為學(xué)習(xí)的主體，積極參與項目的規(guī)劃、實施和評價。

1.1 面向具體問題開展學(xué)習(xí)研究

項目式實驗教學(xué)除了要求學(xué)生掌握傳統(tǒng)的實驗課程基礎(chǔ)知識和實驗操作方法外，還需要結(jié)合項目研究內(nèi)容查找相關(guān)文獻資料開展以點帶面的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生在課堂外自主學(xué)習(xí)研究的能力。通過文獻檢索與閱讀可以促使學(xué)生更為清晰地了解所在領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展前沿動態(tài)；結(jié)合實驗課程項目具體要求開展研究工作能夠讓學(xué)生將基礎(chǔ)知識學(xué)以致用，激發(fā)對本學(xué)科專業(yè)的興趣；通過對實驗過程的推理分析、效果預(yù)判、實操檢驗等鍛煉學(xué)生分析問題、描述問題以及解決問題的邏輯能力，做到知其然更知其所以然；通過對實驗數(shù)據(jù)的整理分析、實驗報告編寫可以提高學(xué)生的寫作能力，為后續(xù)科技論文和畢業(yè)論文的寫作打下良好基礎(chǔ)。

1.2 促進“教”與“學(xué)”雙向互動

教師需凝練本課程中的相關(guān)知識點，綜合考慮學(xué)生已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，將其融會貫通至課程項目中。在項目式教學(xué)過程中，教師的角色發(fā)生轉(zhuǎn)變，不再是傳統(tǒng)意義上的知識傳授者，而是項目主體的指導(dǎo)者和輔助者。項目式實驗課程的實施不再是傳統(tǒng)意義上的灌輸式教學(xué)，而是將學(xué)生思考、探索、交流、實驗、對比分析等環(huán)節(jié)融入課程教學(xué)中，實現(xiàn)教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的雙向互動。以項目管理的方式定期舉辦研討，開展內(nèi)部或?qū)ν饨涣?，不再是傳統(tǒng)實驗課程中教師講完—學(xué)生做實驗—學(xué)生交報告—教師打分的教學(xué)模式，形式上更加靈活，課堂氛圍更加活躍，更能夠達到傳道授業(yè)與解惑的效果。

1.3 循序漸進中發(fā)掘并培養(yǎng)人才

教師精心設(shè)計實驗項目，引入相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)或工程問題，全面激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性和創(chuàng)新性思維，不再以傳統(tǒng)流水線式的實驗報告成績評估教學(xué)效果，既可以激勵有想法愿意探索嘗試的學(xué)生涉足更深更廣的專業(yè)領(lǐng)域，也可以讓教師在眾多學(xué)生中發(fā)掘人才重點培養(yǎng)。項目式實驗教學(xué)能循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國家發(fā)展之所需，養(yǎng)成敢于擔(dān)當、勇于探索的良好品質(zhì)，努力提升自身的自主創(chuàng)新能力與專業(yè)實踐能力。

2 項目式教學(xué)法在功能納米材料實驗課程中的應(yīng)用

“功能納米材料綜合實驗”課程在學(xué)生已經(jīng)完成相關(guān)必修課的基礎(chǔ)上開設(shè)，學(xué)生已經(jīng)詳細學(xué)習(xí)了有關(guān)納米材料特性、制備工藝和結(jié)構(gòu)表征的基礎(chǔ)知識。但由于學(xué)生并未獨立進行過實驗操作，所以項目的選取應(yīng)綜合考慮教學(xué)大綱和實驗的難易程度，使學(xué)生在力所能及的范圍內(nèi)進行綜合設(shè)計性實驗。在整個項目選取過程中，教師起引導(dǎo)和協(xié)助作用，帶領(lǐng)學(xué)生查閱該領(lǐng)域最新的研究成果，挖掘領(lǐng)域內(nèi)面臨的重要科學(xué)問題，明確學(xué)生所要完成的實驗內(nèi)容，協(xié)助學(xué)生制訂具有實用性和前沿性的項目課題。項目執(zhí)行計劃安排在大三下學(xué)期，項目周期設(shè)定為16 課時，主要包括前期文獻調(diào)研、課題選定、實驗基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、學(xué)生分組與任務(wù)實施、實驗過程監(jiān)督與分析研討以及實驗總結(jié)與綜合考評。

2.1 項目選題與計劃制訂

教師帶領(lǐng)學(xué)生進行文獻調(diào)研，通過查閱文獻，了解前沿學(xué)科和當前研究熱點，引出當前社會面臨的問題。以能源危機和環(huán)境污染為切入點，說明開發(fā)綠色能源的重要性。根據(jù)太陽能等二次能源作用不連續(xù)的特點，介紹不同類型的儲能技術(shù)。以效率和環(huán)保程度為衡量標準，選取直接甲醇燃料電池為研究對象。根據(jù)甲醇燃料電池的工作原理，強調(diào)催化劑材料在燃料電池中的重要性。結(jié)合當前催化劑領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和研究思路，確定功能納米材料實驗課程的項目式課題：Pt 基催化劑制備表征與性能測試綜合實驗。

教師根據(jù)項目選題制訂課程計劃，設(shè)計五個實驗項目：基于還原法制備不同實驗條件下的Pt基納米材料；測量不同催化劑的甲醇氧化特性；通過微結(jié)構(gòu)表征工具（X 射線衍射儀、掃描電鏡和透射電鏡）探索不同材料的結(jié)構(gòu)。在項目實施過程中，分析結(jié)構(gòu)對電化學(xué)性能的影響，并通過調(diào)控工藝參數(shù)控制材料的結(jié)構(gòu)，進而優(yōu)化催化性能。通過上述方案設(shè)計和計劃制訂，學(xué)生可以直觀地了解項目設(shè)計的背景，同時能夠深入理解“工藝決定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)影響性能”這句話的含義，對培養(yǎng)學(xué)生在后續(xù)的科研工作中根據(jù)實際工程問題設(shè)計實驗項目的能力意義重大。通過上述思路，學(xué)生進一步了解了所學(xué)專業(yè)在整個生產(chǎn)應(yīng)用中的作用，深入認識實際工程問題，完成并優(yōu)化項目設(shè)計。

2.2 自由組隊與任務(wù)執(zhí)行

在該課程的設(shè)計中，涉及不同實驗條件下材料的制備。為在有限的時間內(nèi)學(xué)習(xí)更多知識，學(xué)生自由分組，進行對照實驗。如第一組學(xué)生制備的實驗條件為：無還原劑、有絡(luò)合劑；第二組：無絡(luò)合劑、有還原劑；第三組：有還原劑和絡(luò)合劑。學(xué)生分組后同時進行樣品制備，通過對比實驗現(xiàn)象初步認識不同反應(yīng)物的作用。在制備結(jié)束后，每組學(xué)生測量自己樣品的電化學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)，直觀了解工藝對于性能的重要性。對于實驗中發(fā)現(xiàn)的問題，學(xué)生可以自主討論尋求解決方法，在問題未能得到解決時可尋求教師的幫助。在該授課模式下，學(xué)生參與度高，對知識點的認識會更加清楚透徹。此外，在學(xué)習(xí)知識的同時，還進一步鍛煉了學(xué)生的團隊協(xié)作能力和分析問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力。

2.3 過程監(jiān)督與研討交流

教師實時監(jiān)控實驗過程，確保每組學(xué)生都能嚴格遵守設(shè)備操作規(guī)程和實驗室安全管理制度，保證人身安全和設(shè)備安全。試驗進程中，時刻提醒學(xué)生注意實驗細節(jié)，確保實驗按計劃進行。在實驗過程中，及時收集學(xué)生的意見和建議，建立詳細有效的反饋制度。定期安排會議，討論實驗數(shù)據(jù)，評估實驗效果，以便及時調(diào)整實驗方案。項目實施過程中，全過程監(jiān)督和研討交流，最大程度保證實驗結(jié)果的客觀性和真實性，調(diào)動團隊成員的積極性，同時增強團隊凝聚力。

2.4 實驗分析與綜合考評

考評模式由以實驗報告為主轉(zhuǎn)變?yōu)槿^程綜合評價，即以項目選題衡量學(xué)生的方案設(shè)計能力，以實驗參與程度衡量學(xué)生的實踐動手能力，以不同實驗方案數(shù)據(jù)的對比衡量學(xué)生分析問題的能力，以實驗進行的順利程度和討論過程衡量學(xué)生的團隊協(xié)作能力，以實驗報告衡量學(xué)生對基礎(chǔ)知識點的掌握情況。改革后的考核模式可綜合評價學(xué)生在整個實驗過程中的表現(xiàn)，對學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)有一定促進作用。在調(diào)動學(xué)生積極性和主觀能動性的同時，避免了實驗過程中部分學(xué)生的“搭車”現(xiàn)象。

3 總結(jié)

文章針對目前高校實驗課程存在的實驗項目設(shè)置不合理、“灌輸式”教學(xué)模式和單一化考核方式等問題進行思考，將項目驅(qū)動式教學(xué)模式引入材料學(xué)科的實驗課程中。以功能納米材料實驗為例，通過選取具有一定應(yīng)用背景的課題，以分組合作、學(xué)生為主的方式授課，綜合衡量學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度和實驗過程中的綜合表現(xiàn)，助力高素質(zhì)綜合型創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，對提升學(xué)生的社會適應(yīng)度和競爭力意義重大。