高校材料科学与工程专业实验教学创新改革探索

材料科学与工程专业作为一门典型的工科专业，为培养具备材料设计、研发及分析检测方面的应用型人才为目标，以理论教学和实验教学为依托，培养具备实践动手能力和分析问题，解决问题能力的典型应用型人才。由于实验教学存在直观、明了、生动的特点，易引起学生兴趣及培养学生动手操作的能力，便于加强学生对所学专业知识的巩固，可以调动学生的积极性，培养实用型人才，因此，实验教学环节是理工科专业重要的教学手段。材料科学与工程专业作为工科的典型代表，实践教学为培养创新型材料专业的人才提供了坚实的基础，让材料专业理论知识得以验证，是有效提高教学质量，适应高等教育深化改革，培养学生创新思维和综合分析能力的有效途经[1-3]。但是传统教学模式中重理论，轻实验的教学模式仍然充斥着高等教育的教育体系中，同时，实验教学存在老师自己讲解，操作演示，学生走马观花观看等诸多问题，导致学生实验操作能力低下，分析问题和解决问题的能力严重不足，已经无法满足新时期培养创新型、实用型人才的需要[4]。因此，在新时期人才培养的需求下，如何创新材料科学与工程专业的实验教学模式，改革和完善实验教学体系对新形势下人才培养具有至关重要的作用。本文以材料科学专业核心专业课程-现代分析测试基础实验课程为例，深入探讨了材料科学与工程专业实验课教学中存在的问题，并通过改革实验教学模式，创新实验教学方法，建立新形势下材料科学与工程专业实验教学新模式。

1 材料科学与工程专业实验教学现状

目前，材料科学与工程专业的实验课在人才培养的新形势下已经有明显的改善，但是重理论、轻实践的现象依然存在，而且在理论课下开设的实验，往往存在理论与实验联系不紧密，相关性不高的问题[5]。现代分析检测技术实验课是材料科学与工程专业的重要实验课程，它主要介绍材料分析及表征通用的分析测试方法，目的是培育具备从事材料分析检测方面的实用型人才，提高学生的创新能力和实践能力。但由于本实验课程中所涉及的仪器，例如SEM(扫描电子显微镜)、TEM(透射电子显微镜)、SPM(扫描探针显微镜)、AFM(原子力显微镜)、XRD(X射线衍射仪)等，这些大型仪器设备的操作实验中，由于设备存在价格及精密度高的特点，仍然存在着老师自己讲解，学生观看的教学模式。学生完全没有进行设计实验的机会，实验操作的能力显著下降，严重影响了实验课程的教学效果，实验过程也就变成"走马观花"似的敷衍教学[6]。因此，改革一种科学有效的材料分析测试实验教学模式具有重要意义。

2 材料科学与工程专业实验教学改革与探索

2.1 理论与实际相结合优化实验教学过程

材料分析检测技术是分析材料性能、探究材料形貌、解决材料失效问题的重要手段。如何把材料的基本性能通过专业材料分析检测仪器进行表征，是每一个材料科学与工程专业学生的培养目标。但由于材料分析检测的性能不尽相同，材料检测所涉及的仪器种类繁多，如何选择合适的检测仪器配应专业的检测知识对材料性能进行精准检测，是材料分析检测课程学习的关键。因此，在开设材料分析检测试验教学时，应该与理论知识课程相联系，不能重理论、轻实践的前提下，更不能割裂了理论与实践的紧密联系。只有在理论课程的指导下，开展实验教学，才能更好选择合适的检测手段对材料性能进行分析，提高实验课程的教学质量，培养实用性的材料分析测试工程师。

2.2 综合探究性实验代替单一讲解性实验

受学校实验室硬件设备的影响，一些高校在开展材料分析测试实验课时只能由老师单一讲解，导致这门课缺乏趣味性，不能提高学生的兴趣，不能达到预期的效果[7]。选用综合探究性强和操作性强的实验，提高学习兴趣，启发学生的创新能力和动手操作能力。开展综合实验就要改变老一套的教学模式，按部就班的实验步骤流程只会培养程序化的学生，严重影响学生的主动性和创造性的培养，在培养学生实际操作能力、独立思考能力及科学创新性等方面存在诸多劣势。因此，以综合探究实验代替单一讲解实验，改变实验课程的教学模式，指引学生自己去分析问题，并寻找解决问题的方法。这样既解决了难题，又培养了学生信息检索的能力，同时，对材料的分析检测性能有了更加深刻的了解。在综合性实验教学中发现，通过切入实际的教学模式，学生真正的深入实验解决问题，激发学生对实验教学的领悟。

文章来源：《分析测试技术与仪器》 网址: http://www.fxcsjsyyq.cn/qikandaodu/2021/0107/414.html