应用型本科金属材料工程专业实验教学改革的探析
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摘要：应用型本科金属材料工程专业是我国金属材料领域培养和输送高技能人才的重要阵地，有利地促进我国金属材料及其他相关行业的发展。作者结合实际教学工作经历与思考，就如何推进金属材料工程专业实验教学的改革提出了部分探讨性建议，以期能为教学工作的实践提供参考。
关键词：金属材料工程；实验教学；应用型本科；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）15-0137-02
实验教学是金属材料工程专业的重要教学内容。同时也是提升学生专业知识的理解、培养专业实践操作能力的关键途径，所以必须重视并切实开展好应用型本科金属材料工程专业实验教学。上海应用技术大学是一所以应用技术为特色的地方应用型本科院校，金属材料专业已有50多年的发展历史，培养了大量的金属相关专业的高技能人才。不过，在当前的人才教育背景和培养目标要求下，需对金属材料工程专业实验教学进行科学而又合理的改革，优化实验教学的模式和方法，这样才能提升实验教学的成效和质量，有利于培养高素质的金属材料工程专业人才，甚至推动相关行业的发展。
一、对实验教学的模式结构进行优化
传统的金属材料工程专业实验教学中，已经形成了较为固定的实验教学模式，这确实规范了实验教学的开展，有利于维护实验教学的秩序。但是学生通过实验教学所能够获得的自主性知识和能力却相当有限。例如，教师将实验的基础知识、原理、目的、操作方法告诉给学生，然后对学生进行一次示范和讲解，最后再让学生按照固定的步骤进行实验操作。虽然这样的实验教学模式能使学生能够熟悉相关的仪器、器材，掌握基本的实验技能，巩固相关的基础理论知识，但是其创新能力、思维能力、探究能力等，却不能得到锻炼和提升，这样对于今后实际工作当中的他们来说，其实是相当不利的。为了解决这样的教学问题，在今后的金属材料工程专业实验教学中，须对实验教学的模式结构进行优化。改革要基于学生的认知发展规律，联系当前行业对人才的需求标准，对实验教学的模式进行改革，构建由简单到复杂、由验证模仿到专业综合型、研究型的实验教学模式。在实验教学当中，充分发挥出学生的主观能动性，不仅要让学生自己动手实践，更要让学生自己动脑进行思考，实现更加全面和优质的学习。
教师可以将实验教学划分为若干个模块、环节，传统的基础知识、技能讲解，实验演示为第一个环节；第二个环节是教师进一步提出实验假设，将实验教学的主导权交给学生，让学生根据实验假设，基于自身的基础知识、基础技能，去翻查资料，重新改进和设计教师的演示实验，使其能够证明实验假设，整个过程可以由学生一个人完成，也可以由学生以小组为单位来完成，其主要的目的是要让学生将所学的知识应用起来，真正参与到实验中来，增强他们的主观学习、操作体验，加深对知识和技能的理解与技能的掌握；对于高年级的学生，可以适当的增加实验设计与实践，让学生自己提出实验项目，然后进行系统性的实验操作，编辑实验文档、梳理实验理论、设计实验过程，并以个人或小组为单位进行实际的实验操作，对实验过程进行详细的记录，这能够让学生更加重视对实验的学习，也更有利于巩固学生四年以来所学习到的理论知识，增强学生的动手实践能力，帮助学生为就业做好充分的准备；最后，对于学有余力的学生，可以参加学校设立的科技创新项目，鼓励学生参加科研工作，全面提升学生的实践能力和创新能力。
二、建立开放性的实验室
要想深入改革应用型本科金属材料工程专业的实验教学，必须要建立开放性的实验室，也就是要改变传统的实验室管理模式。以往应用型本科金属材料工程实验教学中，实验室的管理是较为封闭的，这主要是为了良好的实验室环境，保护实验室的物资、设施、设备等，这是完全可以理解的。不过这样的管理模式所带来的弊端，是严重地限制了学生实验操作的自主性[1]。正常情况下，学生只能够在教学规定的时间之内使用实验室，其他时间则很难利用实验室的环境条件开展相关的实验操作，因此学生能够得到的实验操作机会其实是相当有限的，部分学生或许具有很好的实验设想，或者在学习过程当中需要进行实验验证，但是却得不到必要的环境、条件支持。最终只能就此放弃，无疑这就对学生的专业学习和实践能力发展造成了不小的阻碍。
为了解决这样的难题，应考虑建立开放性的实验室，解除传统的封闭式管理模式，提高实验室管理的灵活性，充分利用和发挥实验室的优势，促进学生的学习。例如，对于一些较为普遍、常用，不是非常贵重，而且不具有较大危险性的物资、设备，可以对学生实现全面的开放，允许学生随时使用，但是必须要在一定的监督、管理之下，而对于其他一些较为贵重或是危险性较高的物资、设备，只有学生通过培训和考核之后，才能接受学生的预约。尽量为学生的学习、实验提供便利，鼓励学生开展科研活动。再者，对于教师带队项目，可以将管理权完全给予教师，由教师负责实验室管理。如此一来，学生就可以更加自主地进行实验学习、实验操作，打破传统实验教学模式的环境、条件束缚，这对于学生的专业成长来说，是具有很大促进作用的。
三、加强对虚拟实验教学技术的应用
应用型本科金属材料工程专业的实践教学内容，虽然侧重实践应用，但是其抽象性依然相当之高，很多的知识、现象、原理、过程乃至结果，都是较难理解的，所以可以利用虚拟实验教学，作为辅助促进学生对微观世界或者不容易直接观察到的专业知识的学习，让他们真正形成形象、深刻的理解与认知[2]。但金属材料工程专业实验教学的开展，依然是具有一定难度的，例如，热处理过程中的相变过程是无法直接观察到的。而虚拟实验室技术具有形式新颖、丰富，具有非常突出的互动能力、展示能力，音、画一体，可编辑性、可控制性非常强，将其运用到金屬材料工程专业实验教学中来，不仅能够吸引学生注意力，激发学生的学习兴趣，更加可以解决金属材料工程专业实验教学中面临的种种难题，提高实验教学的成效，从而促进学生实现更好的学习、发展。因此，在实验教学的改革方面，我们必须要加强对虚拟实验教学技术的应用，改进教学方式、方法，从而提高教学成效。
在实际的金属材料工程专业实验教学当中，教师免不了需要向学生进行大量的实验展示，以向学生证明相关的专业知识，同时让学生对金属材料工程的认识、理解更加深刻与形象。在虚拟实验教学系统当中，教师能够运用虚拟实验室来向学生进行实验展示，可以有效的避免各种教学难题。如教师可以在虚拟实验室中多角度展示实验准备、实验操作、实验结果，让学生根据不同的实验条件去探究实验过程中不能直接观察的现象。同时，教师可以通过虚拟系统的控制，来让学生多角度的进行实验观察，用特写的角度让学生观察非常细致的实验操作，避免学生产生疑惑。另外，很多金属材料工程专业实验是需要多人相互配合完成的，这就对学生相互之间的沟通、协调提出了很高的要求。在传统常规的教学模式下，教师很难一一对所有学生进行详细的指导，所以学生在配合中容易出现责任、操作不清楚，协调混乱的局面，不仅降低了金属材料工程实验的效率，而且增加了实验的危险性。当前通过虚拟实验室技术的运用，则可以有效解决这样的教学难题。
四、改进实验课程评价考核体系
除了上面所提到的几点在外，应用型本科金属材料工程专业实验教学的改革，还必须要注重对实验课程评价考核体系的改进，采取更加科学的方式、方法对学生做出学习评价，这样才更有利于学生能力的综合评定。
传统的实验教学评价过于侧重对学生实验结果的考核，这样会显得不够全面和客观，难以真实反映出学生的学习、发展现状。对于这样的情况，当前我们应当将考核的重点转移到学生的整个实验过程上来，如设想的提出、方案的设计、实验操作过程以及学生的思想和个人行为表现等，都应当纳入考核体系之内，从而对学生的理论知识、操作能力以及科学精神、合作意识等，做出全面考核、评价，这样才能更加客观地评价学生的表现。
参考文献：
[1]郑新文.金属材料工程专业综合实验教学的探索[J].中国新通信，2017，（15）：163-164.
[2]胡建文，王建刚，马静，张欣，李建辉.金属材料工程专业实践教学模式的改革[J].中国现代教育装备，2016，（21）：24-25.
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