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冶金工程专业实验教学探索

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发布日期:2019-03-11 16:48

近几十年来,我国国民经济迅速发展,冶金工业作为国民经济和国防建设的物质基础,为其发展提供了大量的金属材料。随着人们对资源、能源、环境问题认识的不断深入,对冶金工程类人才素质的要求也越来越高[1]。长春师范大学冶金工程专业作为新增学科,立足于培养实用型高级专门人才,重点培养能在冶金和材料等相关领域从事生产、设计、研发、教学、管理和贸易的高级专门技术应用性人才,从而适应社会需要。培养此类人才,实验教学是冶金工程专业本科教学非常重要的环节和手段,同时也是培养学生独立分析和解决问题能力的重要途径和培养学生创新能力的关键所在。其中,对学生的综合素质培养尤为重要。截至目前,我校冶金工程专业成立4年,满足实验教学的基础条件正在逐步完善。为了避免实验教学管理运行机制、实验设备条件和师资力量等条件与培养实用型冶金高级专门人才要求不适应的矛盾,本文对实验教学目前所面临的困难及问题进行分析,并对未来适合培养应用型人才的实验教学方法进行探索。

1目前实验教学面临的困难

我校逐步由师范院校转型为文理工并重的多科性综合大学,冶金工程专业作为新增学科,已有4届学生,共108人。由于学生陆续接受专业课程的学习,实验教学面临以下困难。

1.1设备种类不全,台套数少,场地有限

冶金工程实验室正在逐步建设和完善过程中,从建设进程来看,实验室设备仅能满足少数基础实验的教学环节。例如,冶金工程专业课包含材料科学基础、冶金传输原理以及冶金物理化学等核心课程,但是现有的设备仅能满足开设材料科学基础以及冶金物理化学课程的部分实验的需要,不足以更好地完成教学大纲规定的实验教学内容。同时,实验设备的台套数亦不能满足学生实验的需要,学生分组人数多,动手机会偏少,容易出现多数人“看”实验而没有机会“做”实验的尴尬局面。这样不但难以达到实验教学目的,而且降低了实验教学质量,更谈不上在实验教学中提高学生的动手能力和创造能力,相悖于培养应用性高级专门人才的初衷。除此以外,还存在实验场地有限、实验室规模小等问题。目前,冶金工程专业只有4个实验室,摆放仪器设备的空间尚且不足。依据现有条件,冶金工程实验室只能简单地满足基本实验教学,造成了实验课程内容的单调和乏味。

1.2实验教学师资队伍建设滞后

冶金工程专业的师资力量有待提高。对于结构合理、配备齐全的工科专业而言,既要有能够承接核心课程的专任教师,又要有经验丰富、实践能力强的实验技术人员。而目前,我校冶金工程专业只有专业课程教师4人,实验员1人。职称构架仅有一名讲师,4名助教,这样的配比不利于学科建设和提高教学质量。所有实验教学课程均由专业教师承担,严重缺乏实验技术人员。

2传统实验教学存在的问题

基于目前实验室建设存在的问题,冶金工程专业教师首先想到的解决办法是利用传统实验教学的方式加以改进,但在此过程中也存在诸多问题。

2.1实验教学体系不合理

传统实验教学一直以学科理论知识学习为本,以教师为中心,偏重于知识的验证和演示。无论是实验的内容还是组织形式,实验教学几乎完全依附于理论教学。实验教学也是在规定的模式下,按照实验指导书上规定的方法和步骤进行实验,实验结果有统一性。这种实验模式属于被动教学,教学内容单一、陈旧,使学生的学习主动性和积极性受到压制,束缚了学生的创新性思维,导致他们学习的积极性不高,,不利于培养学生的创新能力。同时,在传统实验教学中,首先是实验教师讲解实验原理、操作及演示,然后是学生被动地接受并模仿实验,没有真正达到实验教学的效果。除此以外,在教学方法上,没有网络化平台管理,缺乏实验预约、实验结果分析等系统的教学体系[2]。这容易造成实验教学环节与课程教学脱节,不能达到承前启后、相辅相成的教学体系。

2.2监督和考核机制缺乏科学性

在传统教学观念中,实验教学的地位相对较轻。在管理部门、教师和学生当中或多或少有重理论、轻实践的思想出现。首先,在实验教学中,实验学时安排的随机性较大,教师变动学时、合并实验的事情时有发生;个别学生找他人代做实验的现象也存在。其次,大多数实验教学没有独立的教学体系,不设置单独的学分,没有独立的考试环节,考核办法往往主要以实验报告为考核依据,学生只注重结果,不注重过程,认为交一份实验报告便达到目的。再次,学生对于实验的学习兴趣并不高,如果学生实验数据不合理,实验报告中会出现编造实验数据的现象,无形中扼杀了学生学习的积极性,而实验也仅仅成了理论教学的附属品[3]。这些问题导致实验教学的重要性与其地位严重不协调。

2.3实验教学内容更新缓慢,很少推陈出新

由于实验教学过于依赖理论教学,因此实验内容几乎都是验证性和演示性的,综合性和设计性的实验过少。并且,实验教学内容多年来一成不变,全国各个高校如出一辙,不同的仅仅是实验内容根据理论教学内容变化而变化。实验的基本原理和基本技能相对零散,学生的实验能力得不到系统的培养,很难达到教学目的[4]。

2.4实验室教学管理不完善

实验室教学管理模式相对封闭。学生做实验的时间都按照事先制定好的课表来进行,实验人员也是以班级为单位做实验。如果在规定时间没有完成实验的学生,很难有补做的机会。同时,实验设备利用率不高,资源的共享度较低,容易出现资源浪费的情况。

3实验教学改革初步探索

冶金工程专业作为新建专业,首先要在实验室建设和实验教学规划上有新的观念和指导思想,对实验教学进行适当的改革,才能避免传统实验教学的弊端,从而发挥出实验教学的重要作用,培养出应用型高级专门人才。

3.1实验教学体系改革

根据冶金专业特点,开展基础性实验、综合设计性实验、应用型或科研型实验3个实验平台。根据学生学习的不同阶段进行分配,明确各阶段的培养重点,逐渐地培养学生的实验能力。基础性实验可以提供详细的指导内容,让学生学会操作设备,编写实验报告等;综合设计性实验可以提供简单的、有提示性的指导内容,让学生自行设计实验方案,经教师审核同意后进行实验;应用型或科研型实验包含了综合设计性实验,可以提供简单的题目,让学生通过查阅文献,确定实验方法、方案,并且让学生以小论文形式写出实验报告。这样的体系改革可以让实验教学和理论教学有机地结合起来,真正地达到理论指导实验的目的。此外,还要建立网络化学习平台,来配合教学体系的改革。让学生通过平台进行实验预约,教师可以通过平台进行资源共享。

3.2实验条件适当改善

要想实验教学改革达到预期的效果,实验条件是限制环节。在实验设备不足的情况下,实验教学中的数值模拟是一种很好的辅助手段。数值模拟也称计算机模拟,是依靠电子计算机,结合有限元或有限容积的概念,通过数值计算和图像显示的方法,以达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。很多科研型的项目,都是与数值模拟分不开的。目前,很多的模拟软件都可以作为实验教学的一部分,这种方法可以弥补实验条件的不足。

3.3开放实验室

实验教学体系改革中3种实验平台的建设必须要求实验室随时对学生开放。在任意时间对学生开放,可以弥补规定实验教学中学时和内容的不足。不仅提高了学生实验的技能,也提高了设备的利用率,避免资源浪费。而对教师开放的优势在于鼓励教师申请项目,让学生积极参与到教师的科研工作中去,在科研环境下提高学生的科研创新能力。

3.4建立科学的实验监督、考核制度

根据不同的实验平台,制定不同的实验教学考核方式。对于基础实验和综合设计性实验可以采用实验报告形式,进行统一的批阅管理;而对于应用型或科研型实验,采用对小论文进行评分方式、对学生的研究过程进行答辩评述的方式进行。同时,可以在网络化平台上建立教师评价部分,既对教师的教学进行监督,又可以对学生的实验时间进行监控,保证教学质量。

3.5建立强大的师资队伍

实验教学的改革对实验教师提出了更高的要求。鼓励实验教师在职攻读硕士、博士学位,提高文化素质和学历结构。定期组织实验教师培训,到其它高校参观学习。同时,实验教师还要具备相应的职业素养。实验室的开放,必定加重了实验教师的教学任务,可以通过设立实验教学奖项,通过评奖评优鼓励实验教师不断提升自身素质。

4结语

综上所述,实验教学对培养应用型高级专门人才起着重要作用。我校冶金工程专业将通过对实验教学的不断探索,建立合理的实验教学体系,不断地更新实验内容,改善实验条件,加强实验建设,为冶金行业培养真正具有技术能力、创新能力的高素质应用型专门人才奠定良好的基础。

作者:刘斯津 赵洁婷 单位:长春师范大学工程学院

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