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摘要：在科学技术和工业经济飞速发展的大环境下，实践能力和创新能力成为用人单位考虑接受毕业生的首要因素。分析了专业实验对培养材料物理专业学生的动手能力及创新精神的作用，结合材料物理专业实验的实际问题，提出了改进措施，并进行了实地改革实践，事实证明改革手段可行，效果显著。
关键词：材料物理专业实验；实践能力；创新能力；改革
作者简介：康利平（1980-），女，河南安阳人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师；王海燕（1979-），女，河南开封人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师。（河南 郑州 450002）
基金项目：本文系郑州轻工业学院第二批青年教师教改项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0139-02
材料是现代工业的基础和关键，我国改革开放的深入和科学技术的发展对材料类专业大学生的实际工作能力和创新能力都提出了越来越高的要求。然而长期以来，以培养学生的理论与实际结合的能力和创新精神的材料物理专业实验一直存在很多问题，未能充分起到作用。[1-7]所以本文筹划从本院材料物理专业入手探索改革材料物理专业实验的路径和方法。
一、我院材料物理专业实验的现状
物理与电子工程学院材料物理本科专业于2002年申报成功，并于2003年开始招生。材料物理专业的学制为4年，要求学生在三年半的时间内完成所有理论及实践课程，最后一学期用于完成本科毕业论文。专业实验正是为了强化学生对专业知识的理解与掌握，并为在毕业设计和以后的工作学习中更好地运用专业知识打下基础而开设的。材料物理专业实验分为A、B两部分，分别于第六学期和第七学期开设，共开设20个实验项目。
改革前的主要问题有：
由于受资金和场地的限制，同型号、种类的实验仪器一般只会购买1～2台，并且没有备用配件。一旦仪器出现问题，有些实验项目只能暂停，等仪器修好以后再补。这样，本来可以两个学生共用一台仪器就变成了十几个人一组，动手性的实验变成了演示实验。往往只是一个学生在动手，其他学生参观，这样有些学生就会浑水摸鱼蒙混过关，无法起到巩固理论知识、锻炼动手能力的作用。实验所用样品过分依赖厂家原配，一旦样品损坏，没有备用样品，实验只能暂停或修改实验内容。
实验项目主要集中于对材料的电性能测试，综合性设计性实验较少，而对材料物理专业来说很重要的材料制备、材料的结构分析及微观形貌观察方面的实验更是缺乏。专业实验既没有考虑我院系的科研情况，也没有和学生的毕业设计承接起来。学生实践能力训练不够充分，创新能力更难以得到培养。
某些实验仪器集成度和自动化程度过高，学生即使不理解实验原理也能够完成实验；实验过程中学生只是机械操作按钮或记录数据，既不考虑实验原理也不用检查数据的正确性，失去了实验教学在培养学生动手能力、综合分析能力和解决实际问题的能力等方面的优势。
实验指导书需要进一步完善。预习报告流于形式，有些学生为了得高分就把实验讲义一字不少照抄，而不理解实验原理，也不知道实验重点。
二、材料物理专业实验改革的方法和途径
改革材料物理专业实验的教学模式应树立以学生为主体的思想，充分发挥教师的主导作用，调动学生的积极主动性，培养学生发现问题、分析问题、研究问题最终解决问题的能力，使学生在加深对专业理论知识理解的同时，了解、熟悉本专业的研究对象及其使用的研究方法和测试手段，掌握必要的专业实验技能，在实验过程中培养学生的观察能力、实践能力和创新能力。
1.教学内容方面的改革
充实改革实验内容。增加材料制备方面的实验项目，减少一些基础测试项目，除了电性能测试外，增加其他方面的测试项目；挖掘开发贵重实验仪器的其他使用能力，让仪器充分使用起来；增加一些难度较高的实验项目供有能力的学生选做。对同一实验，有基本的内容也有提高的和带有探索性的部分，使学生有灵活选择的余地，让他们在发现问题、提出问题、分析和解决问题的过程中去学习。改进指导书的编写不再将方法步骤写得过细，而注重启发学生的独立思考，要求学生自己参考教科书或到图书馆查资料，在力所能及的前提下自拟实验方法步骤。
2.教学方法方面的改革
（1）改革预习报告和预习形式。实验室加大开放力度，教师自愿在实验室坐班或由高年级学生代班（老师有其他课的时候），学生可以到实验室进行实验预习，对照仪器说明书充分了解仪器的原理、操作方法和注意事项。考虑取消预习报告，而代之以实验方案的预制定，以及上课时老师提问的问题，根据回答情况给出预习分数，以此考查学生对“实验目的、实验原理和实验方法”的预习程度。
（2）改革实验教学，培养创新能力。指导教师不再像上基础实验一样讲解实验原理，演示操作步骤。教学中充分相信学生，让学生自己看讲义，有问题自己查找课本、资料来解决，或同学之间组成实验小组共同解决某个问题；另外，鼓励学生查找实验讲义上的错误和不足，提出更好的方法，并自己论证；注重给学生更多的思维机会和广阔的思维空间，激发学生主观能动性和求异创新的愿望，突出学生在教学中的主体地位。引导学生独立思考、主动探索，当学生的思考探索出现困难时教师及时给予启发、提示、点拨，发挥教师的主导作用。
（3）以教助学。实验项目循环开课，第一次课教师指导学生，以后的课学生帮助同学，以此来检验学生对上次实验的掌握程度，起到巩固知识的作用。将以前的“老师要求，学生被动学习”变为“学生主动探索，老师解惑”的学习模式。学生用掌握的理论知识指导实验，并在实验中进一步加深对理论知识的理解，形成一个理论学习与实验操作的良性循环。
（4）让学生参与到实验项目的制定和准备过程中，让有兴趣、有能力的学生充分掌握仪器的使用操作，从而起到在学生中的带头作用，通过学生的课下交流，也能够代替老师更好地解决同学们在实验中遇到的问题。 （5）专业实验与毕业设计衔接，为毕业设计中样品的制备和测试打下良好的基础。同时，毕业设计所制备的样品也可以作为下一届专业实验的测试用样。
三、改革实践和效果
经过申请、论证、招标，在院系和学校的支持下下拨资金，购置仪器。实验项目增加两个：材料硬度的测量和介质材料热释电系数的测量，其中硬度的测量属于材料力学性质的测量，兼顾到了材料的多方面性能；其他实验项目做到至少两套仪器；制备了一批实验所用样品。
修订了实验指导书。因为本实验课程为新开课程，实验项目借鉴其他院校的相关专业课程，另外实验指导书的编撰人员没有参与实验仪器的准备，所以实验指导书是直接照搬他校的讲义，上课过程中发现指导书中有很多不适合的地方，很多地方与现有的仪器不对应，也有一些错误。此次修订将实验准备人员吸纳进来，实验仪器的变更能及时得知，实验讲义也能及时修改。修订后的实验讲义中这些地方都一一做了修改。另外，某个实验项目的讲义写得过于详细，反而束缚了学生的手脚；也有的实验项目写得过于笼统不具有指导意义，这些地方也都做了修改。
高温综合热分析仪属于较贵重仪器，并且与材料专业的毕业设计及科研等高端使用密切相连，所以仍然设为专题实验。但不再仅仅是演示：每次上课都将整个实验过程分为若干小步骤，让学生自己动手调零、装样取样、设置参数等实际操作，并且每次实验都会出数据，学生自己分析；还鼓励学生自带样品进行实验。每年都会挑出一至两名表现优秀且对材料实验有兴趣的同学来重点学习热分析仪器的实验和分析，如2009届毕业生张亚舟同学、2010届毕业生刘晓虎同学及2011届毕业生殷东强同学。另外，金相显微镜也已用于毕业设计。
以教助学。实验项目循环开课，第一次课教师指导学生，以后的课同学帮助同学，以此来检验学生对上次实验的掌握程度，起到巩固知识的作用，教师在实验过程中全程监督、指导。学生的实验操作成绩不仅取决他自己的实验操作情况，还要受到他向下一组同学“传授”实验操作、注意事项等方面的影响。因为担负了一定的“指导任务”，大部分同学的积极性都很高，也很负责，课前会认真备课，绪论课上也积极做笔记，唯恐误导其他同学，也影响自己的成绩。这样，通过一轮的实验，一个学期的课程结束后每个同学都当了一次老师，对实验内容的掌握程度大大加强。每学期的实验结束后，与学生座谈，反映良好。
四、不足与改进
实验项目的改革没有完全达到预期目标，缺乏制备型和设计性实验。材料物理专业的实验仪器比较昂贵，仅靠个人或院系能力无法解决。以后将配合实验中心、学科建设以及科研项目等方面继续向学校申请。
调查问卷的发放时间不合适。立项申请时发放调查问卷为每学年的第二学期，本意为：此时学生的实验课程包括A、B两部分都已做完，可以更好地总结判断教改以后的专业实验课程评价和效果。但实际操作时发现，第一个学期的实验A结束后学生已经有一些反应，有满意的称赞，有更好的建议，也有一些意见。但是当时没有全面系统地去采集所有学生的看法，也没有形成文字的东西，造成这些反馈意见不能及时在实验B中体现、改进。以后应该及时记录学生的建议意见，并及时改进，提出反馈，传达给学生。
参考文献：
[1]王海燕，康利平.关于高校材料学专业实验课课程内容和教学方法的探讨[J].中国电力教育，2013，（10）.
[2]周静.材料物理、材料化学专业实验创新研究[J].实验科学与技术，2006，（3）.
[3]肖纪美.材料物理教学体会[J].北京科技大学学报，2000，（5）.
[4]张星，张治民，白培康.配合专业调整 完善实验教学——材料专业实验教学研究[J].华北工学院学报（社科版），2001，（4）.
[5]陈玲莉，冯小平，伍洪标，等.无机非金属材料专业实验教学改革的实践[J].建材高教理论与实践，2001，20（4）.
[6]王宝学，杨同.专业实验教学中几个有关问题的探讨[J].实验技术与管理，2002，（2）.
[7]谢峻林，张联盟，吴建峰.无机非金属材料专业实验与工程实践教学体系的改革[J].理工高教研究，2002，21（4）.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：材料物理专业实验；实践能力；创新能力；改革
作者简介：康利平（1980-），女，河南安阳人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师；王海燕（1979-），女，河南开封人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师。（河南 郑州 450002）
基金项目：本文系郑州轻工业学院第二批青年教师教改项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0139-02
材料是现代工业的基础和关键，我国改革开放的深入和科学技术的发展对材料类专业大学生的实际工作能力和创新能力都提出了越来越高的要求。然而长期以来，以培养学生的理论与实际结合的能力和创新精神的材料物理专业实验一直存在很多问题，未能充分起到作用。[1-7]所以本文筹划从本院材料物理专业入手探索改革材料物理专业实验的路径和方法。
一、我院材料物理专业实验的现状
物理与电子工程学院材料物理本科专业于2002年申报成功，并于2003年开始招生。材料物理专业的学制为4年，要求学生在三年半的时间内完成所有理论及实践课程，最后一学期用于完成本科毕业论文。专业实验正是为了强化学生对专业知识的理解与掌握，并为在毕业设计和以后的工作学习中更好地运用专业知识打下基础而开设的。材料物理专业实验分为A、B两部分，分别于第六学期和第七学期开设，共开设20个实验项目。
改革前的主要问题有：
由于受资金和场地的限制，同型号、种类的实验仪器一般只会购买1～2台，并且没有备用配件。一旦仪器出现问题，有些实验项目只能暂停，等仪器修好以后再补。这样，本来可以两个学生共用一台仪器就变成了十几个人一组，动手性的实验变成了演示实验。往往只是一个学生在动手，其他学生参观，这样有些学生就会浑水摸鱼蒙混过关，无法起到巩固理论知识、锻炼动手能力的作用。实验所用样品过分依赖厂家原配，一旦样品损坏，没有备用样品，实验只能暂停或修改实验内容。
实验项目主要集中于对材料的电性能测试，综合性设计性实验较少，而对材料物理专业来说很重要的材料制备、材料的结构分析及微观形貌观察方面的实验更是缺乏。专业实验既没有考虑我院系的科研情况，也没有和学生的毕业设计承接起来。学生实践能力训练不够充分，创新能力更难以得到培养。
某些实验仪器集成度和自动化程度过高，学生即使不理解实验原理也能够完成实验；实验过程中学生只是机械操作按钮或记录数据，既不考虑实验原理也不用检查数据的正确性，失去了实验教学在培养学生动手能力、综合分析能力和解决实际问题的能力等方面的优势。
实验指导书需要进一步完善。预习报告流于形式，有些学生为了得高分就把实验讲义一字不少照抄，而不理解实验原理，也不知道实验重点。
二、材料物理专业实验改革的方法和途径
改革材料物理专业实验的教学模式应树立以学生为主体的思想，充分发挥教师的主导作用，调动学生的积极主动性，培养学生发现问题、分析问题、研究问题最终解决问题的能力，使学生在加深对专业理论知识理解的同时，了解、熟悉本专业的研究对象及其使用的研究方法和测试手段，掌握必要的专业实验技能，在实验过程中培养学生的观察能力、实践能力和创新能力。
1.教学内容方面的改革
充实改革实验内容。增加材料制备方面的实验项目，减少一些基础测试项目，除了电性能测试外，增加其他方面的测试项目；挖掘开发贵重实验仪器的其他使用能力，让仪器充分使用起来；增加一些难度较高的实验项目供有能力的学生选做。对同一实验，有基本的内容也有提高的和带有探索性的部分，使学生有灵活选择的余地，让他们在发现问题、提出问题、分析和解决问题的过程中去学习。改进指导书的编写不再将方法步骤写得过细，而注重启发学生的独立思考，要求学生自己参考教科书或到图书馆查资料，在力所能及的前提下自拟实验方法步骤。
2.教学方法方面的改革
（1）改革预习报告和预习形式。实验室加大开放力度，教师自愿在实验室坐班或由高年级学生代班（老师有其他课的时候），学生可以到实验室进行实验预习，对照仪器说明书充分了解仪器的原理、操作方法和注意事项。考虑取消预习报告，而代之以实验方案的预制定，以及上课时老师提问的问题，根据回答情况给出预习分数，以此考查学生对“实验目的、实验原理和实验方法”的预习程度。
（2）改革实验教学，培养创新能力。指导教师不再像上基础实验一样讲解实验原理，演示操作步骤。教学中充分相信学生，让学生自己看讲义，有问题自己查找课本、资料来解决，或同学之间组成实验小组共同解决某个问题；另外，鼓励学生查找实验讲义上的错误和不足，提出更好的方法，并自己论证；注重给学生更多的思维机会和广阔的思维空间，激发学生主观能动性和求异创新的愿望，突出学生在教学中的主体地位。引导学生独立思考、主动探索，当学生的思考探索出现困难时教师及时给予启发、提示、点拨，发挥教师的主导作用。
（3）以教助学。实验项目循环开课，第一次课教师指导学生，以后的课学生帮助同学，以此来检验学生对上次实验的掌握程度，起到巩固知识的作用。将以前的“老师要求，学生被动学习”变为“学生主动探索，老师解惑”的学习模式。学生用掌握的理论知识指导实验，并在实验中进一步加深对理论知识的理解，形成一个理论学习与实验操作的良性循环。
（4）让学生参与到实验项目的制定和准备过程中，让有兴趣、有能力的学生充分掌握仪器的使用操作，从而起到在学生中的带头作用，通过学生的课下交流，也能够代替老师更好地解决同学们在实验中遇到的问题。 （5）专业实验与毕业设计衔接，为毕业设计中样品的制备和测试打下良好的基础。同时，毕业设计所制备的样品也可以作为下一届专业实验的测试用样。
三、改革实践和效果
经过申请、论证、招标，在院系和学校的支持下下拨资金，购置仪器。实验项目增加两个：材料硬度的测量和介质材料热释电系数的测量，其中硬度的测量属于材料力学性质的测量，兼顾到了材料的多方面性能；其他实验项目做到至少两套仪器；制备了一批实验所用样品。
修订了实验指导书。因为本实验课程为新开课程，实验项目借鉴其他院校的相关专业课程，另外实验指导书的编撰人员没有参与实验仪器的准备，所以实验指导书是直接照搬他校的讲义，上课过程中发现指导书中有很多不适合的地方，很多地方与现有的仪器不对应，也有一些错误。此次修订将实验准备人员吸纳进来，实验仪器的变更能及时得知，实验讲义也能及时修改。修订后的实验讲义中这些地方都一一做了修改。另外，某个实验项目的讲义写得过于详细，反而束缚了学生的手脚；也有的实验项目写得过于笼统不具有指导意义，这些地方也都做了修改。
高温综合热分析仪属于较贵重仪器，并且与材料专业的毕业设计及科研等高端使用密切相连，所以仍然设为专题实验。但不再仅仅是演示：每次上课都将整个实验过程分为若干小步骤，让学生自己动手调零、装样取样、设置参数等实际操作，并且每次实验都会出数据，学生自己分析；还鼓励学生自带样品进行实验。每年都会挑出一至两名表现优秀且对材料实验有兴趣的同学来重点学习热分析仪器的实验和分析，如2009届毕业生张亚舟同学、2010届毕业生刘晓虎同学及2011届毕业生殷东强同学。另外，金相显微镜也已用于毕业设计。
以教助学。实验项目循环开课，第一次课教师指导学生，以后的课同学帮助同学，以此来检验学生对上次实验的掌握程度，起到巩固知识的作用，教师在实验过程中全程监督、指导。学生的实验操作成绩不仅取决他自己的实验操作情况，还要受到他向下一组同学“传授”实验操作、注意事项等方面的影响。因为担负了一定的“指导任务”，大部分同学的积极性都很高，也很负责，课前会认真备课，绪论课上也积极做笔记，唯恐误导其他同学，也影响自己的成绩。这样，通过一轮的实验，一个学期的课程结束后每个同学都当了一次老师，对实验内容的掌握程度大大加强。每学期的实验结束后，与学生座谈，反映良好。
四、不足与改进
实验项目的改革没有完全达到预期目标，缺乏制备型和设计性实验。材料物理专业的实验仪器比较昂贵，仅靠个人或院系能力无法解决。以后将配合实验中心、学科建设以及科研项目等方面继续向学校申请。
调查问卷的发放时间不合适。立项申请时发放调查问卷为每学年的第二学期，本意为：此时学生的实验课程包括A、B两部分都已做完，可以更好地总结判断教改以后的专业实验课程评价和效果。但实际操作时发现，第一个学期的实验A结束后学生已经有一些反应，有满意的称赞，有更好的建议，也有一些意见。但是当时没有全面系统地去采集所有学生的看法，也没有形成文字的东西，造成这些反馈意见不能及时在实验B中体现、改进。以后应该及时记录学生的建议意见，并及时改进，提出反馈，传达给学生。
参考文献：
[1]王海燕，康利平.关于高校材料学专业实验课课程内容和教学方法的探讨[J].中国电力教育，2013，（10）.
[2]周静.材料物理、材料化学专业实验创新研究[J].实验科学与技术，2006，（3）.
[3]肖纪美.材料物理教学体会[J].北京科技大学学报，2000，（5）.
[4]张星，张治民，白培康.配合专业调整 完善实验教学——材料专业实验教学研究[J].华北工学院学报（社科版），2001，（4）.
[5]陈玲莉，冯小平，伍洪标，等.无机非金属材料专业实验教学改革的实践[J].建材高教理论与实践，2001，20（4）.
[6]王宝学，杨同.专业实验教学中几个有关问题的探讨[J].实验技术与管理，2002，（2）.
[7]谢峻林，张联盟，吴建峰.无机非金属材料专业实验与工程实践教学体系的改革[J].理工高教研究，2002，21（4）.
（责任编辑：王祝萍）