材料物理专业综合实验教学改革的实践与探讨

王卓++房明瑞

摘 要：基于培养材料物理专业本科生的创新思维、动手能力和独立分析解决问题的能力，学校开设了综合实验课程。针对材料物理专业特色和专业计划培养目标，结合学校教学、科研条件，对本校材料物理专业综合实验教学进行了改革。文章涵盖了综合实验教学现状、改革方法以及实践成效等方面的内容，深入探讨了材料物理专业综合实验的改革过程中实验内容、教学模式以及考核方式方面的实施方法。实践证明，通过对材料物理专业综合实验的改革，充分调动学生的主观能动性和积极性，激发学生的创造性思维，提高学生的动手能力，学生的综合素质明得到显提高。

关键词：材料物理专业；综合实验；改革；实践

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）17-012-02

理工类学科之间的相互交叉和渗透，对材料物理专业学生的综合素质提出了更高的要求。实验教学不仅是培养大学生专业素质的重要途径，而且还可通过实验过程中的思维、设计、操作、观察、规范、创造、总结等环节对思想道德素质的铸造、文化素质的积累和身心素质的调适等产生影响，因此，实验教学成为提高大学生综合素质不可无或缺的重要教育和教学环节[1]。

综合设计性实验是一种完全有别于传统实验教学的新型实验教学模式。开设综合设计性实验的目的在于让学生在初步了解专业理论基础知识以及科研方法的前提下，通过实验过程中的实际操作，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在综合实验教学中，造型独特的实验仪器和奇妙实验现象都会引起学生的兴趣，激发学生好奇心和求知欲；从实验方案的制定到实验仪器的选用，从实验操作的实施到实验结果的分析，学生通过手脑并用的过程，不仅掌握了知识和技能，还能培养创新精神，激活创新思维，增强创新能力[2]。实践证明，与传统的验证性实验的教学模式相比，提高学生学习的积极性，激发创造性思维，提高学生观察与判断、思维与分析、理论与实践的综合能力。

一、综合实验教学的现状

材料物理专业综合实验是我校材料科学与工程学院面向材料物理专业高年级本科生开设的的一门必修的专业实验课程，安排在第六、七学期，此时学生已经基本完成了基础理论知识的学习，初步掌握了一些基本的实验操作技能，但是综合能力和创新能力还大大欠缺。材料物理专业综合实验的选题，不在于复杂与简单，重点在于创新与发展[3]。学生通过查阅文献，根据综合实验的教学要求，自己设计实验方案以及性能测试方法。通过40课时的材料物理综合实验，加深学生对于理论知识的理解，将理论知识应用并指导实验过程，提高动手能力，培养学生综合运用专业知识和现代研究方法与实验手段来解决实际问题的能力，并为毕业论文以及今后工作打下良好的基础。

二、综合实验教学存在的问题

实验教学是构成高等学校课程教学的重要组成部分。实验教学改革是教学改革的重要方面，也是目前我国高等教育发展面临的难题之一[4]。目前材料物理专业综合实验已经开设，但是还存在以下几方面问题：

在实验内容方面，内容相对陈旧，未随着科学技术的发展及时更新；实验内容在技术手段上有部分重复。在实验教学形式方面，未能充分调动学生的主动性和积极性，学生的创造能力和潜在的自学能力得不到充分发挥，严重影响和制约了创造性人才的成长。在实验考核模式上，未体现理论教学与实验教学的相互辅助作用，仅限于实验报告的撰写，学生实验的思路不清晰，对目的认识不够深刻。

基于以上这些原因制约着学生的创新思维，综合实验未达到所设想的成效。

三、综合实验教学改革的方法

1、更新实验内容

针对材料物理专业特色和本专业培养目标定位于应用型人才的培养方向等实际情况，重新设计实验内容和大纲。依据学校专业计划培养目标，明确综合实验教学不同层次的目的，使理论教学与实验教学有机联系、紧密结合，既要符合教学要求，还要突出综合实验教学的优势。随着高新技术与材料的快速发展，材料的制备工艺以及性能测试的方法与手段种类繁多，在有效的实验教学过程中，应选取具有代表性的、具有我校特色的研究方向的实验内容，有针对性地设计实验的制备和测试过程。本校对材料物理专业开设的综合实验可分为必做和选做两部分。必做实验开设了钛酸钡铁电陶瓷粉体及材料的制备、氧化锌压敏电阻的制备及湿法制备氧化锌粉体；选做实验开设了磁性材料制备及性能测试、溶胶-凝胶法制备TiO2粉体及其性能测试。

2、优化教学形式

在教学过程中，如何调动学生学习的积极性和主动性是完成实验教学、提高学生综合素质的的关键所在。在老师下达综合实验任务书后，学生根据任务书上的要求，结合自己所学专业知识及个人兴趣，在图书馆，院资料室和网上查阅有关文献资料，然后选定或设计实验题目。当题目确定后，要求学生根据所选题目及查阅的相关文献资料（要求查阅数量1～4篇）写出本次实验的设计方案报告，内容应包括文献综述、化学组分设计、理论计算、所需实验仪器设备及材料药品和实验过程、性能测试项目等。

当学生完成实验方案设计后，教师对方案进行审查，以可行性和正确行为原则，从学生的方案中选取部分可行性方案，并组织学生对方案再次进行分析讨论，使方案尽可能达到合理、完善、可行。对未选取的实验方案，作为学生资料组织学生交流讨论，同时老师再给以点评，以扩大学生的知识面。实验方案确定后，按照3～5个学生组成一个实验小组。由实验小组讨论落实详细的实验方案，然后进行实施。

在实验方案的实施过程中，从组成设计到试样制备及性能测试全过程，均以学生为主体，教师主要针对学生在实验中遇到的、看到的、想到的、体会到的问题，采取启发式、对比式、提问式和研讨式的教学方法，先与学生进行交流和讨论，然后给以讲解。

在实验教学中并不刻意规定实验的具体做法，而是根据学生实验过程不断提出一系列问题。要求每个学生要有工作日志，记下每个实施方案的思路，依据实验过程中的有关数据，针对出现的问题分析其原因，以便不断积累经验。这样既注重最终结果，更注重整个过程，使学生提前感受科研的氛围。整个综合实验课程体系完整、内容新颖，学生动手参与性强，学生的学习积极性和主动性得到提高。

3、改进考核方式

综合论文和答辩环节能充分挖掘学生学习潜力，锻炼总结、归纳等综合能力及表达能力。因此，对于综合性实验考核方式的改进体现在：综合性实验要求学生按科技论文形式完成一篇论文，并进行论文答辩。

综合实验报告，要求学生以科技论文的形式完成，内容包括文摘、文献综述、实验过程、性能测试、分析与讨论、结论、参考文献、建议和体会等。与传统实验教学中的验证性实验不同，其实验数据结果也因实验方案不同而有所差异，学生在完成实验报告中结果分析与讨论部分能充分提高学习的主动性，挖掘学生学习潜力，锻炼学生独立分析分析实验结果的能力。通过论文答辩环节，学生进一步认识综合实验的目的和意义，对实验的过程和思路进行系统地整理，不仅能够锻炼勇气和表达能力，而且为本科毕业答辩奠定良好基础。

四、综合实验教学改革的实践成效

通过一年的实验教学改革实践，使材料物理综合实验更加符合材料物理本科生层次，拓宽本科生综合性及设计性实验，增强学生实践动手能力和创新能力，满足材料物理专业培养的要求。在实验教学内容方面，更新和丰富了实验内容；优化实验教学方式，培养学生独立思考能力，调动学生学习的积极性和主动性，充分挖掘学生潜能；改进实验考核方式，重视实验结果分析，为毕业设计奠定基础。实践证明，通过对材料物理专业综合实验的改革，充分调动学生的主观能动性和积极性，激发学生的创造性思维，学生的综合素质大大提高，越来越多的学生积极主动参与各项科研活动。

参考文献：

[1] 沈益民，倪吾钟. 加强实验教学，培养学生综合素质和创新能力[J]. 实验技术与管理，2002.19（2）：105-107.

[2] 吴建军. 物理实验教学与学生创新思维的培养[J]. 沈阳师范学院学报，2002，20（2）：158-160.

[3] 张枫.材料物理专业综合实验的教学改革与实践[J]. 中国水运，2007，7（8）：238-239

[4] 古爱国. 综合性实验模式的探讨与实践[J]. 实验室研究与探索，2007.26（1）：94-96