“验证型”实验向“设计-实践型”实验项目转变的探索研究

蒋 亮,张书杰,刘 畅,耿桂宏

（北方民族大学材料学院, 银川 750021）

0 引言

《金属材料及热处理》是材料学院材料科学与工程专业（以下简称材科专业）和材料成型及控制工程专业（以下简称成型专业）的一门重要的学科主干课程，是一门典型的以基础理论和实验实践紧密结合为特征的课程，其对应开设的实验课程即《金属材料及热处理实验》是材料工程学科中一门实践性和综合性均较强的专业实践必修课。该课程与实验具有很强的互补性，在材料科学专业和材料成型专业的教学中，具有举足轻重的地位。因此，该课程的实验设计应能够使学生在实验过程中充分发挥自己的想象力与创造力，从而达到优化学生知识结构并扩大其知识面的目的。

我国传统教育观念更加重视理论课的教学，而实验教学经常被当做是理论教学的附庸，很多高校开设的《金属材料及热处理实验》属于传统的“验证型”实验，即：学生只是进行最基本的热处理操作，实验内容古板，学生不需要动脑，只是“照葫芦画瓢”地按照实验指导书上的文字，按部就班地完成实验，实验过程缺少设计性和创新性。按照这种“验证型”实验的教学方法，学生做实验只能像“照猫画虎”一般，完全没有发挥主观能动性，学生无法养成创新思维和独立思维的好习惯，对课本形成了严重的依赖性，最终对教育质量造成不良影响。随着教学改革的不断深入发展，“验证型”热处理实验已远远满足不了“应用型工科人才培养体系”开发学生智能，发挥学生主观能动作用的需要。因此，要从传统的“验证型”实验逐渐过渡到“设计-实践型”实验，这样不仅可以达到一般的实验目的，更主要是实验一开始就能使每个学生开动脑筋，提高每个同学对书本知识灵活运用的能力，发挥主观能动性，变被动为主动，成为学习的主体[1-2]。

1 《金属材料及热处理实验》教学现状

目前，我院所开设的《金属材料及热处理实验》是以单项验证、演示的传统教学手段为主，由实验教师在课前将实验内容和实验仪器、材料规定好，并调试好，一切准备就绪后，学生才开始实验，这就事先排除了实验过程中可能发生的问题。学生按照实验教师撰写的实验步骤、实验原理完成实验，也屏蔽了学生本来应该接触的实验安排和选题过程，除了实验课那短短的几十分钟，其他所有的工作几乎都有教师和教材代劳了。这样的教学方式无疑扼杀了学生的想象力和创造力。科学实验本身就是无数次失败，最后总结提炼出一个正确方法的过程，而传统的实验教学，让学生无法体会失败，因而将实验的顺利也认为是理所当然，完全不能够领会实验的真谛。这样的机械化的教学方法和传统理论课程的教学如出一辙，实验室成了教室的另一种形式。反观教育发达国家的学生，动手能力普遍强于中国学生，善于、也敢于摆弄实验仪器，而不是因为害怕损坏仪器而不敢“轻举妄动”。这种惰于动手和动脑的不良习惯，显然是我们实验教学方法的僵化和老化造成的。

传统实验教学，漠视学生的主体性和学生之间客观存在的基础、兴趣、智力、思维方法等差异，在实验时间、时数上全班齐步走，不但要求学生同时进入实验室，还规定所有学生在统一的起止时间内完成实验任务。造成的结果就是，实验能力强的学生没有机会进行进一步的探索，实验能力差的同学无法在规定时间内独立完整完成实验，有较高热情的学生不能研究自己感兴趣却不是老师指定的实验内容的实验。这种无视差异和个性的实验教学方式，完全忽视了学生的主体性，学生的积极性更无从谈起。高校实验室通常为高校投资的重头部分，应该才人才教育中发挥与价格相符的价值。然而实际情况是，学

生只被允许在有限的实验课中接触这些昂贵的实验仪器设备，课后学生甚至无权进入实验室。有的实验室在一年中只有一学期安排实验课，实验仪器设备的空置率较高，利用率太低，加上平时的维护管理成本，造成了资源的浪费和不必要的损失。

综上所述，传统的“验证型”实验教学在内容、方法、管理效益等方面都不符合现代教育的发展趋势，改革实验教学刻不容缓。

2 实验教学内容改革

参照北方民族大学新的培养方案要求，对于《金属材料及热处理实验》实验指导书进行重新编写。新的实验指导书针对实践性环节进行了进一步加强，把学习的主动权重新还给学生。通过热处理实验课的教学，使学生更好地掌握金属热处理的原理，并在实践过程中加深对概念的理解并能很好的在实践过程中运用，为学生进行毕业设计或今后从事金属热处理行业打下坚实的基础。

为提高《金属材料及热处理》课程实验的效率，充分体现学生的自主性，对实验教学内容作了较大的改革，主要有以下几点:①明确向学生提出实验要求和考核标准，具体内容参照新的《金属材料及热处理实验》指导书；②学生随机分配，分成若干学习小组（组数根据上课学生人数确定，每组4- 5人），每个学习小组选出一名组长。在组长的带领下，小组成员共同查阅相关的文献和资料，讨论制定实验方案，并在指定的日期内，将讨论结果通过电子邮件的方式发送给指导老师；③指导教师经反复审阅和修改后，将完善后实验方案反馈给学生，并通知学生根据最终的方案熟悉实验设备；④合理安排实验室工作人员，保证实验室全天（工作时间内）对学生开放，让学生有充分的时间(集中2-3周)进行实验准备和实验操作，学生认真学习实验室规章制度，并在严格按照制度的前提下完成所制定的实验内容。实验室的长时间开放不仅可以提高实验设备的利用率和投资效益，对调动学生学习的积极性和主动性，培养学生的创新意识、动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养高质量的创新人才也具有十分重要的意义。⑤实验的最后步骤是拍摄金相组织图片，根据照片分析组织特征并撰写实验报告；⑥各组成员按时给组长上交实验报告，组长转交给指导教师，再由指导教师和实验员共同组成评审小组，分别对学生的实验态度和实验操作是否按照实验考核标准进行，以及学生的实验报告进行考评[3]。

3 应用效果分析

“设计-实践型”热处理实验可以开发学生智能，培养学生能力，能够将课堂上学到的零散的热处理知识综合起来，从而加深学生对教材中的一些概念的进一步理解，并将书本上的知识、概念应用于制定热处理工艺方案设计中。学生经过整个实验流程后既掌握了热处理原理，又学会了热处理的基本方法，做到了理论联系实践。能够亲身参与实验方案设计也能够显著提高学生的学习兴趣，使学生对于实验内容理解更加深刻，进一步提高实践动手能力。

新的实验教学内容和教学方法已在北方民族大学11级材料科学与工程专业一个教学班的《金属材料与热处理》课程实验教学中试运行，目前已经取得良好的预期的效果。学生的积极性和热情度明显提高，自学能力以及自主设计实验能力显著增强。此外，学生表现在其他实践过程中的创新意识也明显得到增强，解决工作和学习中实际问题能力有了大幅度提高，实践课程考核成绩优良率提高到90%以上。

[1]洪景娥，张丽. 高职“金属学与热处理"课程实验教学内容的改革与实践[J]. 山东电力高等专科学校学报,2010（04）：54-56.

[2]洪景娥，张丽. 金属学与热处理实验教学内容的改革与实践[J].价值工程, 2012（01）：232-233.

[3]祁晓英，张淑荣，张学萍.设计、操作性热处理实验[J].实验技术与管理,1990（02）：55-56.