应用型本科高校无机非金属材料工程专业实验教学改革探索.docx

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应用型本科高校无机非金属材料工程专业实验教学改革探索应用型本科建设是继中西部高等教育振兴计划、“双一流”建设之后，我国在高等教育领域设立的一项重大工程，旨在引导部分地方普通本科高校向应用型转变，培养适应和引领现代产业发展的高素质应用型、复合型、创新型人才[1]。根据应用型本科高校的性质和特点，山西省教育厅积极推进应用型本科高校建设。山西工程技术学院作为山西省首批应用型本科高校建设高校，坚持走内涵式发展道路，科学制定并有效执行发展规划，加快特色鲜明高水平应用型本科高校建设步伐，形成了产学研用创五元联动的人才培养体系，为服务区域社会经济发展培养应用型人才的办学思路。同时构建从专业认知、课程实验实训到综合设计、专业实践的多层次、递进式的实践教育体系，不断强化学生的创新能力，形成了“涅石传承、匠心筑梦”的办学特色[2]。学院修订了《山西工程技术学院章程》，开创了应用型本科高校建设新局面。但是传统的实验教学模式已无法满足应用型本科高校建设的要求，因此深化对实验教学内容方式的改革势在必行。无机非金属材料工程专业作为山西工程技术学院优势特色学科，依托山西省“1331工程”材料科学与工程优势特色学科建设计划，实验教学在这里的重要意义不言而喻，在我校转型为应用型本科高校的历史大背景下，对无机非金属专业实验展开了改革研究，以推动本学科课程建设的持续发展，满足社会的需要[3]。为了把我校建设成富有特色的应用型本科院校，这项改革已经迫在眉睫。本论文结合我校无机非金属专业的实际，以专业实验课为例，力求改革专业实验课程，力求体系建设达到培养学生创新能力的目的[4]。1我校无机非金属专业实验教学现状分析2017年3月教育部正式批准我校设置无机非金属材料工程专业，并于2017年9月1日开始招生，截至目前已有2021届和2022届两届毕业生。从毕业生就业单位看大多为无机非金属检测方面，因此在大学四年的培养过程中应该重点加强实验方面的培养和训练，帮助毕业生较快适应工作。但由于专业建设起步较晚，资金和师资较薄弱，因此从实验的内容和实验室条件上都处于摸索中前进的状态，目前存在不少问题，大致归纳如下。1.1多层次实验体系不够完善目前无机非金属材料工程专业的实验课往往是对理论教学课程的基础性实验，基础实验内容多，设计性和综合性的内容较少，需要学生开拓创新自由发挥的成分不多，涉及创新性实验系统比较薄弱。目前正在使用的单一实验项目以及单一层次的实验系统在训练学生工程操作方面可以满足需求，但是无法训练学生处理复杂工程问题的能力，学生在这样体系的实验课中能力的提升受到了限制。1.2无机非金属材料工程专业人才培养方案相对落后 本专业使用的人才培养方案为2017—2019年编制的，受实验条件、师资力量等因素的限制，实验内容不够新，大多是老旧的实验内容，尤其基础化学实验部分，还在沿用十几年前甚至更早的实验内容，与现代日新月异的科技发展脱钩较大，不能体现现代科技的发展状况，较前沿技术有一定差距，因此不能很好地调动学生学习的积极性，学生在主动学习方面有所欠缺。同时实验教学过程和与专业相关的企业高素质应用型人才的需求严重脱节，实验内容的设置上与企业需求及现状脱钩。1.3实验教学考核评价方式片面单一当前无机非金属材料工程专业的实验课考核仅由平时成绩和最终的实验报告成绩决定，而且平时成绩方面考核标准不够明确清晰、可操作性不强，难以真实客观和全面地反映专业实验的实际教学效果和学生设计、动手操作实验的真实水平，在目标达成度方面不好做评价，学生的成绩往往十分接近，难以区分高低，考核的意义不大。1.4实验室建设和管理比较落后由于新建实验室和新购置设备，所以相关配套设施还在不断完善中，有些实验设备暂时不能使用。同时由于教学经费投入不足，某些实验设备的台套数量被限制，导致学生没有充分的机会独自操作和练习。而且实验室的设备仪器缺乏专人管理，仅设置了一名实验室主任，不能很好地兼顾每台仪器设备的管理，导致仪器设备要么闲置要么损毁。同时学生想进入实验室做实验时，由于设备多，实验室主任不可能全部精通每个设备的操作技术，导致学生不能及时得到实验操作的培训，从而打击了学生继续学习的积极性。2实验教学改革的实践与创新路径2.1构建专业实验教学内容体系，提升实践教学质量根据“服务社会，立足实践，应用型人才培养为目标”的导向重新修订教学培养方案，建立产学结合、研教融合、层次分明、行动导向的实验教学体系的专业实验教学体系[5]，具体措施如下：(1)调整各种类型实验的开设比例。根据需求在培养方案中明确基础性、设计性和综合性实验的界定、范围、数量及实施要求，严格按照要求安排部署。在保证总学时不变的条件下，合理增加设计性和综合性实验的开设比例，保证这两者占比超过65%。(2)修编实验指导教材。目前市面上有许多实验指导书，可谓琳琅满目。之前我们大都直接挑选一本成书作为实验指导教材，然后选取其中几个内容作为上课使用的部分，这种操作针对性不强，现针对无机非金属材料工程专业的人才培养方案和具体要求，精心选取了相对应的实验内容，组织课题组成员编写了实验讲义，即“无机非金属材料专业实验指导书”，其内容详细具体，实验项目选择科学合理，能够达到培养方案中对实验教学的要求。 (3)鼓励和支持学生自主开展创新实验项目。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。对于无机非金属材料工程学科尤其如此，很多老师从大一学生刚进校就开始鼓励大家利用课余时间进实验室参观学习，跟着高年级的学长学姐做一些实验的辅助工作，让学生尽早熟悉和了解实验室的情况。在大一后半学期就会有老师带领学生申报大学生创新创业训练计划等比赛项目，利用实验室现有条件积极开展实验研究工作，收集数据，撰写技术报告，待实验数据较好时会培养学生自己撰写科技论文和专利，在本科期间就早早参与到科研中来，为后续的工作和深造打基础。2.2多种教学手段综合使用传统意义上的实验课就是在实验室教大家动手做实验，但是单靠实验课这短短的时间，学生只是能粗浅地掌握一些简单的实验操作，或许有些学生都没有亲自动手的机会，因此需要将多种教学手段综合起来，共同服务于实验教学。目前学校克服困难，已经在实验室配备了多媒体教学设备，在学生动手操作之前实验课教师先通过PPT和视频等方式向学生生动形象地讲述和展示清楚实验的目的、意义、操作及注意事项，对于没有现成视频资源的实验操作，都是我们实验教师自行录制和剪辑的视频，在课前和课后会上传微信群或QQ群，让学生可以提前做好预习课后做好复习等工作，加深理解，同时有了初步预习的印象后课上会操作的更加熟练，一方面节约授课时间，另一方面给学生们争取到了更多实操的时间和机会，真正让实验课变成动手操作的实践课。2.3增加地方特色性实验，促进产教融合我校地处山西省阳泉市，是一个以煤炭为主要支柱产业的城市，立足当地、服务社会、面向全省，建设一所特色鲜明的应用型本科院校是我校的办学宗旨，因此从专业设置到课程设置都应该密切结合地区产业特色。比如阳泉的铝矾土矿非常出名，无机非金属材料工程专业设置了基于此的先进高温耐火材料方向，所以在综合实验的设置方面可以加入耐火材料的工艺实验，由专业教师带领，将实际生产与实验结合。比如物理化学实验中涉及原电池和电解池，华阳集团新材料股份有限公司有与之对应的研发方向，同时山西工程技术学院与当地贝特瑞公司建立了合作关系，在做这类实验时请相关企业的工程师为学生授课，把目前企业的现状及问题融入到课程中去，让学生参与到实际问题的解决中来，在实际问题中培养设计实验的思维和参与实验的能力，这样的实验课起到的效果是非常好的，不仅能够激发学生的学习热情，同时为学生尽早提供了了解专业行业的机会，是实习课程的一个有利补充。2.4优化实验资源，借助虚拟平台为了优化无机非金属材料工程专业校内外实验实习资源，突破原有传统的实验项目的局限性，克服学校场地、教学经费及实验设备等的限制，我们特申请建设虚拟仿真实验室，开设耐火材料方向的虚拟实验，目前正在建设中。该项目建成后学生可以利用虚拟仿真平台进行耐火材料方面的实验，既方便又节省时间，对于疫情期间封校或者居家都不影响实验的正常进行。2.5科学评价、考核方式的设计 传统实验课成绩的评定是按照平时成绩20%，实验报告成绩80%来综合确定的，这样的考核机制太过简单，比如平时成绩的构成上没有明确说明，有些实验表现也不太好界定，所以大多数老师只是按照考勤给分，平时成绩上几乎没有差别，实验报告同组内雷同的很多，不同组的也存在雷同现象，不能准确客观地反映出学生的成绩，而且这样的评价机制难以反映学生对教学目标的达成度。因此，需要对这样的考评方式进行彻底的变革。学生在完成专业实验任务时，还需要进行详细的数据记录和结构分析，内容形式丰富多样，不拘泥于文字，还能够通过照片、视频等方式详细地记录实验过程中的所思所想及其问题。在专业实验课完成时，各小组进行自评，组长需要就协作能力、参与程度、对实验的贡献等方面对实验组员进行评分，同时组长和组员要相互评价。最终的专业实验课成绩由实验过程详情记录表(50%)、小组自评打分表(20%)、实验总结报告(30%)来确定[6-7]。2.6整合相关专业实验设备，创新实验室管理制度无机非金属材料工程专业是一门重视实验的学科，学生在学习理论知识的同时需要有实验的支撑，在实验中获得更多的知识，加深对理论的理解和认识。但是目前实验室的开放程度较低，只在实验课上学生才能进入，而且实验室之间的沟通不多，一些设备的共享不充分。基于此，学校出台实验室开放管理办法，增加实验室开放时间，设置值班教师和值班学生，整合学校相关实验室设备，帮助学生在课余时间能够有机会进入实验室开展实验，同时有值班老师和学生帮忙，极大增加了实验室的利用率，激发了学生学习的热情。同时在每个实验室门口安装值班教师联系方式，方便学生根据自己的需要提前与相关责任老师取得联系，保障实验能够正常顺利地进行。实验室所需的耗材由各实验室归口单位购买，严格按照学校出台的实验室耗材购买制度进行采购，对于化学所需的危险化学品需实行先报备后购买的制度，采购回来后由各实验室中心主任妥善放置，一并放入危险化学品柜中。建立实验室设备使用记录本和耗材使用台账，规范实验室管理。3结语总之，无机非金属材料工程专业的实验教学要紧跟时代的步伐，适应当地区域经济的发展，能够服务区域经济。同时可以给与学生充分的接触实验的机会，让实验课真正发挥它应有的作用，起到在实验中培养学生的目的。本文主要分析了目前我校无机非金属材料工程专业实验课程存在的问题和不足，结合当地区域经济发展对人才的需求提出了相应的改革措施。然而，改革不可能一蹴而就，在改革的道路上需要不断地试错和改良，而且我们也要有面对困难的信心和勇气，积极整合可以利用的资源，相信通过教学改革一定能够更好地培育学生，服务地方经济发展。