改革实验教学，培养大学生的创新意识和创新能力
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摘 要 采取了改革实验教学方法与手段、加强学生科研能力的培养、重视实习环节的改革、强化实践教学与专业课的有机结合、探索实验教学新模式等手段，进行了实验教学的改革实践，结果表明，教学效果得到了很大的提升，学生的学习主观能动性得到了充分发挥，适应了新形势下高素质、有创新意识和创新能力的现代化复合型人材的培养要求。
关键词 实验教学 教学改革 创新能力
中图分类号：G642 文献标识码：A
本文探讨了在实验教学中，以适应新形势下高素质、有创新意识和创新能力的现代化复合型人材的培养要求为目标，全面提高实验教学效果的几点探索与体会。
1实验教学方法与手段的改革
实验教学的目的是培养学生的动手能力和创新能力，对于工科专业还要培养学生的工程意识和工程能力。动手能力的培养只有通过学生亲自实践才能完成，创新能力的培养需要让学生学会综合应用学到的知识分析、解决学科前沿的问题。工程意识和工程能力的培养则需要实验教学紧密联系生产实际，几年来，在实验教学方法和教学手段的改革上，我们做了如下一些尝试。
1.1实验教学方法的改革
以学生为中心，充分发挥学生的主动性。实验课上老师只提示要点和注意事项。学生自己动手做实验，老师当参谋。不仅验证性综合实验如此，研究性综合实验和研究性设计实验更是如此。让每个学生都动手操作，学生的动手能力得到充分锻炼，新想法得到充分展现。
将实验教学和科学研究紧密结合，培养学生的创新能力。这由两种方式实现：一是本科生参加科研课题，接受科研熏陶；二是将科研成果做为实验课的内容。通过这两方面培养学生的创新意识和创新能力。
实验教学紧密联系生产实际，培养学生的工程意识和工程能力。在实验课内容上结合生产的工艺流程，在实验过程中老师引导学生从工程的高度认识实验内容，从流程的整体看待具体的科技问题。
开展讨论式、研究式教学。尤其是研究性综合实验和研究性设计实验，每个学生实验小组要讨论实验方案，设计实验方法。同学之间、师生之间相互交流、共同合作。实验小组之间要进行总结交流，共同受益。
实验教学与研究所老师紧密结合。有些综合实验是在研究所和重点实验室进行，由科研课题组老师指导。学生通过课题组老师了解该综合实验的意义、目的、实验方法及解决该科学问题的过程和思路。学生不仅学习实验方法，还学习综合运用知识研究科学问题的方法和创新方法。
实行开放式教学。实验室对学生开放，学生经申请批准，可以利用业余时间到实验室做选修内容的实验，扩大了学生的接触范围，扩大了知识面。
1.2实验教学手段的改革
采用先进的教学手段。通过购置和自己设计制造，建设装备先进的实验室，研制有特色的实验教学仪器设备，采用先进的实验教学手段，保证学生受到高质量、高水平的实验训练。
编制多媒体课件。多媒体课件生动形象，对于仪器、设备的显示，可分解可组装，可以展示实物中不易看到的部分，易于学生理解，是一种很好的辅助教学形式。我们制作了《金相显微镜与金相技术》、《铸造铝合金热处理与显微组织》、《材料成形力学》、《材料成形机械设备》等电子音像教材，配合实际操作，收到良好效果，受到学生欢迎。
建立模拟实验室。冶金、材料生产过程涉及很多实验室中无法实现的高温、复杂问题，如高炉炼铁、转炉炼钢、连铸生产等大型工艺流程，我们根据实际生产研制了实参数模型模拟系统，建立了模拟实验室，开展虚拟现实实验教学，使学生可以通过虚拟操作达到实验目的。
建立实验教学网站。网络资源使用方便，使用成本低。学生利用网络资源学习不受时间、地点限制，可重复再现，深受学生欢迎。建有网上实验室，将实验录像和实验动画的电子音像材料上网，学生可以根据需要自学、咨询、与教师交流。
2高年级学生参加科研活动，培养学生的科研能力
在培养学生的科研能力方面，我们实行了导师制，将高年级学生分到各研究所，落实到人，尽早使学生和本专业的教师建立联系，组织高年级学生下实验室参加科研活动。学生参加教师的课题组，利用业余时间跟着老师、博士生、硕士生搞科研，做实验，参加学术讨论，接受学术熏陶。使学生尽早了解学科方向、学科内容，尽早了解学科前沿，培养学生的科研能力、创新意识和创新能力。学生下实验室参加教师的课题组做科研，锻炼了研究能力，提高了研究水平。
3改革实习教学、培养学生的工程意识和工程能力
我们对实习地点进行调整和优化，组建了新的实习内容，优选了实习基地，扩大了实习范围。
加强了校内外实习基地的建设，建立了鞍钢、宝钢、长城铝业公司、第一汽车制造集团等一批具有先进性、典型性的企业实习基地。在校内依托国家和省部重点实验室、工程技术中心建立了电磁冶金、轧钢自动化等实习基地。
为了弥补冶金生产设备封闭，难以观察到内部情况的不足，我们编制了冶金工程与材料成型多媒体实习系统电子教材。系统介绍了钢铁冶金、有色金属冶金和材料加工的工艺和设备知识。内容包括炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢、板坯连铸、型钢、板带、铸造以及铝电解、铝加工等。
多媒体课件制成可视动画，配以声音和文字，内容生动、直观、信息量大，学生可以动手操作。配合现场实习，效果很好。
4实践教学与专业课有机结合
将实践教学与专业知识传授有机结合，培养学生分析与解决实际问题的能力，从而达到加强实践教学环节、提高教学效果、培养学生实际动手能力和增进科技创新意识的目的。为此，我们设置了与“材料成形金属学”课堂教学内容相对应的综合实验，包括“金属变形抗力数学模型的建立”、“高温力学性能的研究”和“铝及合金塑性成形与组织性能控制实验研究”等。与 “金属凝固理论”相对应，设置了合金铸造性能测试，包括合金的流动性、热裂、线收缩和温度场测试等综合实验。 在实验前要求学生查阅相关文献，做出实验方案，并写出预习报告；在实验中，要求学生积极思考，认真完成实验的各个步骤；在实验结束后，要求学生能够参考教科书及相关文献，独立进行分析，写出论文形式的综合实验报告。
学生们通过这些实践教学环节，逐步对科学实验及相关课程内容的学习产生兴趣，进一步增强了他们在专业课学习方面的钻研精神。
5研究实验教学新模式，探索实验教学中心的教学内容与功能
为更好地实施素质教育，培养富有工程实践能力和创新精神的高素质人才，我们对原有实验教学体系的实验设置、内容、方法和手段进行了改革。构建了与理论课程教学体系改革相配套的面向21世纪的新的实验课程教学体系。
使用多媒体技术，提高实验教学水平，学院编制的冶金工程与材料加工工程多媒体实习系统教学软件，运用计算机的虚拟技术，集文字、声音、图象、动画于一体，界面生动、形象，既可用于课堂的多媒体教学，也可用于仿真实习及模拟实验，使学生感到如同亲临现场，自己动手操作，弥补了现场不能动手操作的缺憾；突出科研成果转化，将教师在科研上的成果及时转化成实验教学中的实验项目。选择科研和工程应用的主流技术用于实验，使学生的能力更具现代性和工程性。由于采取了上述措施，使实验技术不断更新，实验教学质量不断提高。
挑选有经验的教师参与并负责实验教学大纲的制定，实验教材的编写，同时精选实验项目。保留少量的认知性的基础实验，增加设计性、综合性实验。
开放实验室。学院实验室可以做到70%开放，学生可以预订实验时间、实验题目等。
改革实验教学考核方法。随着新的实验教学体系的建立，实验教学的考核方法也做到了及时的改革。变单一考核方式为多种考核方式，学生的实验教学成绩由平时成绩、实验考试成绩等多项构成；变单纯知识点的考核为知识的掌握、运用和综合能力的考核；变依赖卷面成绩评定方式为综合考核方式。考核方式多样化，有笔试、口试、操作、报告、答辩、论文等多种方式。目前根据所开课程的情况不同，实验教学成绩占整个课程成绩30%左右，独立设课的实验教学课程单独记成绩。
6结论
几年来的实践表明，通过改革实验教学方法与手段、加强学生科研能力的培养、重视实习环节的改革、强化实践教学与专业课的有机结合、采用实验教学新模式等手段，进行了实验教学的改革实践，教学效果得到了很大的提升，学生的学习主观能动性得到了充分发挥，适应了新形势下高素质、有创新意识和创新能力的现代化复合型人材的培养要求。培养出的毕业生适应性强，就业面宽，就业率达90%以上，深受用人单位的欢迎和好评。
参考文献
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