论文部分内容阅读
摘 要:专业综合实验对学生的实践能力和创新精神的培养起着重要的作用。我们围绕实验教学大纲、教学方法与内容、教学过程评价等方面对无机非金属材料专业的综合实验教学进行了改革。两年的实践表明:综合实验教学的改革,学生的创新、动手能力有所提高,奠定了学生的综合素质培养的基础。
关键词:实验教学;综合实验;教学改革
专业综合实验教学是无机非金属专业教学工作的重要组成部分,其目的是为了让学生认识科学研究的总体过程,培养学生初步具有科学研究的思维方式,独立发现问题、分析问题与解决问题的能力,对学生动手、实践和创新能力的培养具有重要意义。因此,加强实验教学方面的改革,丰富实验教学内容,提高实验教学质量,是当前目前教学工作的重要任务。本文结合我院无机非金属专业的人才培养目标,对专业综合实验教学进行了改革和实践。
1 改革内容
1.1 优化实验教学大纲,重点突出
无机非金属材料专业隶属于材料科学与工程学院,我们立足于河南省特色,优化专业综合实验教学大纲,重点强调耐火材料,超硬材料的加工与制备,突出材料测试与分析技术,陶瓷工艺原理等基础知识。通过综合实验教学,使学生所学的理论知识与实践相结合,掌握无机非金属材料结构、制备工艺参数与新能之间的关系、具备分析实验结果的能力,为日后从事无机非金属方面的工作打下基础。
1.2 实验内容和实验方案设置
本课程依据现有实验条件,立足河南特色,从耐火材料和超硬材料两大材料体系对学生进行综合实验训练。
在耐火材料的制备及性能测试方面,主要从相关文献查阅,配方设计、原料的选择和处理、测试样品的制备、力学性能测试、热学性能测试。在超硬材料及其制品的制備方面,主要实验有文献查阅、配方设计、超硬材料的制备(立方氮化硼与金刚石),并开展超硬材料制品设计与制备,通过选择不同的结合剂,制备具有磨、削、切、抛等用途的超硬材料制品,并分析原料组成、制备工艺与超硬材料制品性能之间的关系。
除了以上两个实验外,同时还开设了补充实验——纳米功能陶瓷粉体(插层法制备氧化钨纳米粉体、水热法制备氧化锌纳米粉体等及其光催化性能研究)的制备及应用,以满足同学们愿意进行更多和深入的实验锻炼。体现了将新知识、新工艺引入实验内容,让学生了解本学科的最新发展状况,扩大视野。
该综合实验课程体系的设置,既包括了耐火材料、超硬材料等块体材料的制备工艺,又包含纳米材料(氧化钨纳米粉体、氧化锌纳米粉体)的制备方法;既包括了传统制备工艺(如陶瓷材料的传统烧结、纳米材料的沉淀法等)、结构表征方式(如超硬材料的显微形貌观察)和性能测试手段(力学及热学性能测试),也包含目前最先进的合成手段(如自组装法、微波烧结等)与表征手段(高温XRD与HRTEM)。
1.3 完善课程评价体系
对于过程复杂的综合性实验课程,如何客观公正地对学生进行评价是每个教师都要面对的难题。我们建立以过程考核为主,同时强调知识、技能与科研素质的培养。本门课程考核不再简单地看实验结果,而是从文献资料搜集、实验动手操作能力,数据分析与表达能力等方面进行考察。在实际操作过程中,要求各小组长对各组员在实验过程中所做的具体工作进行记录,并给予评价,任课教师以自身观察为依据,结合各组实验结果,对学生进行评价。
2 教学改革效果
在无机非金属材料专业,项目实施两年来,改革效果良好。在实际的实验教学中,开设的实验项目与河南本地特色更为贴近,同时增加了以学生为主体的综合设计性实验,完善了实验教学的知识结构,丰富了实验教学内容。该项目的实施,不仅培养了学生独立思考能力、实验设计与动手操作能力,提高了学生对专业知识的学习兴趣,教学效果良好。
该实验课程的改革过程中,将之前的理论教学内容与实验课程有机地结合起来。同学们在学习理论基础课程时,学习的知识点较分立,如《材料科学基础》主要讲述材料的组成、结构、性能之间关系及其变化规律;《陶瓷工艺原理》主要讲述陶瓷材料的制备过程、加工与检测等方面;《材料近代研究方法》主要讲述常用测试技术的基本原理、分析测试方法等。在专业综合实验则是从实验配方设计,到材料制备过程、后续加工、性能测试与结果分析,将上述课程的理论知识进行充分应用。因此,综合实验将上述课程的理论知识与实验过程有机结合起来,使学生更加系统的认识所学的专业基础知识,进一步理解所学的理论知识。同时,与传统的验证性实验不同,在专业综合实验中的综合设计型实验过程中,实验结果必须通过学生主动探究才能得到,这一过程对学生的科学素养、科学态度以及意志力的培养十分有益。通过这种实验过程的训练,同学们不仅仅进一步掌握了相关基本理論知识,更激发了他们对追求科学研究的兴趣,提高同学们独自动手完成实验的能力,增强了大家探求未知领域的勇气与信心。专业综合实验改革项目实施以来,50%的本科生积极主动地参与到科研活动中来,并且有多名同学在大学生“挑战杯”课外活动学术科技竞赛中取得了较好的成绩。
3 结语
党的十八大报告指出:“全面实施素质教育,深化教育领域综合改革,着力提高教育质量,培养学生创新精神”。专业综合实验必须不断的改革,与时俱进,积极吸收最新研究资料作为实验原方案,才能更好地适应不断变化的科学研究需求。在专业综合实验课的改革实践过程中,不仅要注重对学生们科研素质的培养、还需要培养学生的创新能力与科研能力;在改革实践过程中,要不断探索、研究与完善,发挥综合实验的应有功能,使专业综合实验课程,成为培养学生的创新能力、基本科研素养、提高学生综合素质的重要阵地。
参考文献:
[1] 孙丽侠,等.材料化学专业综合实验教学改革初探[J].科技视界,2014(16):46.
[2] 程文喜,等.高分子材料专业综合实验教学改革与实践[J].科技信息,2012(11):38.
[3] 吴海江,等.金属材料工程专业综合创新实验教学改革研究[J].当代教育理论与实践,2013(7):109-111.
[4] 李峻峰,等.材料科学与工程专业综合实验教学的实践与思考[J].成都理工大学学报(社会科学版),2010,18.
基金项目:郑州大学校立教改项目(2014XJGLX059)的研究成果
作者简介:范冰冰(1982-),女,河南淮阳人,副教授。
关键词:实验教学;综合实验;教学改革
专业综合实验教学是无机非金属专业教学工作的重要组成部分,其目的是为了让学生认识科学研究的总体过程,培养学生初步具有科学研究的思维方式,独立发现问题、分析问题与解决问题的能力,对学生动手、实践和创新能力的培养具有重要意义。因此,加强实验教学方面的改革,丰富实验教学内容,提高实验教学质量,是当前目前教学工作的重要任务。本文结合我院无机非金属专业的人才培养目标,对专业综合实验教学进行了改革和实践。
1 改革内容
1.1 优化实验教学大纲,重点突出
无机非金属材料专业隶属于材料科学与工程学院,我们立足于河南省特色,优化专业综合实验教学大纲,重点强调耐火材料,超硬材料的加工与制备,突出材料测试与分析技术,陶瓷工艺原理等基础知识。通过综合实验教学,使学生所学的理论知识与实践相结合,掌握无机非金属材料结构、制备工艺参数与新能之间的关系、具备分析实验结果的能力,为日后从事无机非金属方面的工作打下基础。
1.2 实验内容和实验方案设置
本课程依据现有实验条件,立足河南特色,从耐火材料和超硬材料两大材料体系对学生进行综合实验训练。
在耐火材料的制备及性能测试方面,主要从相关文献查阅,配方设计、原料的选择和处理、测试样品的制备、力学性能测试、热学性能测试。在超硬材料及其制品的制備方面,主要实验有文献查阅、配方设计、超硬材料的制备(立方氮化硼与金刚石),并开展超硬材料制品设计与制备,通过选择不同的结合剂,制备具有磨、削、切、抛等用途的超硬材料制品,并分析原料组成、制备工艺与超硬材料制品性能之间的关系。
除了以上两个实验外,同时还开设了补充实验——纳米功能陶瓷粉体(插层法制备氧化钨纳米粉体、水热法制备氧化锌纳米粉体等及其光催化性能研究)的制备及应用,以满足同学们愿意进行更多和深入的实验锻炼。体现了将新知识、新工艺引入实验内容,让学生了解本学科的最新发展状况,扩大视野。
该综合实验课程体系的设置,既包括了耐火材料、超硬材料等块体材料的制备工艺,又包含纳米材料(氧化钨纳米粉体、氧化锌纳米粉体)的制备方法;既包括了传统制备工艺(如陶瓷材料的传统烧结、纳米材料的沉淀法等)、结构表征方式(如超硬材料的显微形貌观察)和性能测试手段(力学及热学性能测试),也包含目前最先进的合成手段(如自组装法、微波烧结等)与表征手段(高温XRD与HRTEM)。
1.3 完善课程评价体系
对于过程复杂的综合性实验课程,如何客观公正地对学生进行评价是每个教师都要面对的难题。我们建立以过程考核为主,同时强调知识、技能与科研素质的培养。本门课程考核不再简单地看实验结果,而是从文献资料搜集、实验动手操作能力,数据分析与表达能力等方面进行考察。在实际操作过程中,要求各小组长对各组员在实验过程中所做的具体工作进行记录,并给予评价,任课教师以自身观察为依据,结合各组实验结果,对学生进行评价。
2 教学改革效果
在无机非金属材料专业,项目实施两年来,改革效果良好。在实际的实验教学中,开设的实验项目与河南本地特色更为贴近,同时增加了以学生为主体的综合设计性实验,完善了实验教学的知识结构,丰富了实验教学内容。该项目的实施,不仅培养了学生独立思考能力、实验设计与动手操作能力,提高了学生对专业知识的学习兴趣,教学效果良好。
该实验课程的改革过程中,将之前的理论教学内容与实验课程有机地结合起来。同学们在学习理论基础课程时,学习的知识点较分立,如《材料科学基础》主要讲述材料的组成、结构、性能之间关系及其变化规律;《陶瓷工艺原理》主要讲述陶瓷材料的制备过程、加工与检测等方面;《材料近代研究方法》主要讲述常用测试技术的基本原理、分析测试方法等。在专业综合实验则是从实验配方设计,到材料制备过程、后续加工、性能测试与结果分析,将上述课程的理论知识进行充分应用。因此,综合实验将上述课程的理论知识与实验过程有机结合起来,使学生更加系统的认识所学的专业基础知识,进一步理解所学的理论知识。同时,与传统的验证性实验不同,在专业综合实验中的综合设计型实验过程中,实验结果必须通过学生主动探究才能得到,这一过程对学生的科学素养、科学态度以及意志力的培养十分有益。通过这种实验过程的训练,同学们不仅仅进一步掌握了相关基本理論知识,更激发了他们对追求科学研究的兴趣,提高同学们独自动手完成实验的能力,增强了大家探求未知领域的勇气与信心。专业综合实验改革项目实施以来,50%的本科生积极主动地参与到科研活动中来,并且有多名同学在大学生“挑战杯”课外活动学术科技竞赛中取得了较好的成绩。
3 结语
党的十八大报告指出:“全面实施素质教育,深化教育领域综合改革,着力提高教育质量,培养学生创新精神”。专业综合实验必须不断的改革,与时俱进,积极吸收最新研究资料作为实验原方案,才能更好地适应不断变化的科学研究需求。在专业综合实验课的改革实践过程中,不仅要注重对学生们科研素质的培养、还需要培养学生的创新能力与科研能力;在改革实践过程中,要不断探索、研究与完善,发挥综合实验的应有功能,使专业综合实验课程,成为培养学生的创新能力、基本科研素养、提高学生综合素质的重要阵地。
参考文献:
[1] 孙丽侠,等.材料化学专业综合实验教学改革初探[J].科技视界,2014(16):46.
[2] 程文喜,等.高分子材料专业综合实验教学改革与实践[J].科技信息,2012(11):38.
[3] 吴海江,等.金属材料工程专业综合创新实验教学改革研究[J].当代教育理论与实践,2013(7):109-111.
[4] 李峻峰,等.材料科学与工程专业综合实验教学的实践与思考[J].成都理工大学学报(社会科学版),2010,18.
基金项目:郑州大学校立教改项目(2014XJGLX059)的研究成果
作者简介:范冰冰(1982-),女,河南淮阳人,副教授。