132新工科背景下材料物理專業(yè)開放式實踐教學(xué)研究與實踐

李星星 張傳坤 肖紹軍

基礎(chǔ)實踐技能層? 針對“材料制備實驗”和“材料性能測試”實驗等基礎(chǔ)實驗課程，教師通過講解水熱法、液相還原法、電沉積法等各種材料的制備方法和金相顯微鏡、紫外分光光度計、四探針等材料形貌、結(jié)構(gòu)和性能測試等表征方法，并通過基本的實驗操作加深對這些方法的理解，而且可以讓學(xué)生了解實驗室的環(huán)境情況，在以后可以根據(jù)自己的興趣選擇課外研究的方向。在基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)報告中，有些數(shù)據(jù)要進(jìn)行一些簡單的處理，需要用到Word、Excel、Origin等常用軟件和一些電化學(xué)性能測試方法。這些基本技能在課堂中是沒有時間練習(xí)和實踐的，學(xué)生需要課下與同學(xué)交流或自學(xué)。

本校材料物理專業(yè)實驗室對學(xué)生基本實現(xiàn)全天開放，實驗室的電腦上也都安裝了數(shù)據(jù)處理和專業(yè)畫圖基本所需要的專業(yè)軟件，供學(xué)生進(jìn)行課外練習(xí)，如有疑問可以隨時找相關(guān)專業(yè)教師咨詢。特別是在大學(xué)一年級的時候，專業(yè)教師鼓勵一部分學(xué)有余力的學(xué)生利用課余時間走進(jìn)實驗室，給學(xué)長和教師當(dāng)助手，在這期間熟練掌握實驗室的儀器使用方法和一些其他科研項目所必需的3D MAX、Photoshop和Origin等數(shù)據(jù)處理和畫圖軟件。開放性實驗室基礎(chǔ)實踐技能層的主要目的在于通過基礎(chǔ)實踐教學(xué)加強學(xué)生對專業(yè)理論知識的理解、運用和深化，并且初步掌握材料的基本制備方法、性能測試方法和操作數(shù)據(jù)處理等常用軟件工具的基本技能，為后期實踐綜合設(shè)計奠定堅實基礎(chǔ)。

實踐綜合設(shè)計技能層? 以“電子材料與器件課程設(shè)計”和“材料物理專業(yè)綜合實踐”等綜合實踐課程為主，采取教師擬定設(shè)計方向、學(xué)生自主設(shè)計實驗方案并實施的開放式實驗項目。在開放式實踐教學(xué)中，教師擬定與綜合實踐課程相關(guān)的題目供學(xué)生自由選擇，學(xué)生自行分組（1～5個人為一組）并根據(jù)興趣選擇題目，最后把分組名單和所選課題題目報給教師。這種綜合性實踐課程一般至少需要一周甚至是幾周的時間來完成。學(xué)生首先需要從網(wǎng)上或書本上查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并根據(jù)前期積累的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)實踐技能擬定初步的實驗方案，再與指導(dǎo)教師討論最終的設(shè)計方案并具體實施。這種通過自主設(shè)計、相互討論、齊心協(xié)力完成實踐課程的開放式實踐模式，可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識，充分發(fā)揮學(xué)生的個人能力、特長及主觀能動性和創(chuàng)造性。

科技創(chuàng)新實踐層? 通過基礎(chǔ)實踐技能層和實踐綜合設(shè)計技能層的培養(yǎng)過程，教師可以從中選拔出對課外實踐有興趣、動手能力強且專業(yè)基礎(chǔ)好的學(xué)生，讓他們在大學(xué)二年級的時候就參與教師的科研項目和企業(yè)的技術(shù)攻關(guān)項目，由此積累實踐經(jīng)驗，參加大學(xué)生科技競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。在這個過程中，學(xué)生每周通過組會的形式向指導(dǎo)教師匯報這一個星期的工作（包括實驗進(jìn)展和調(diào)研的文獻(xiàn)），指導(dǎo)教師會根據(jù)學(xué)生匯報的情況進(jìn)行相應(yīng)指導(dǎo)，在實踐過程中提高學(xué)生分析和解決問題的能力，從而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。經(jīng)過科技創(chuàng)新能力鍛煉的學(xué)生，為將來的畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師對這些學(xué)生的指導(dǎo)也會相對輕松一些。

3 構(gòu)建開放式的實踐考核方式

實踐教學(xué)考核應(yīng)該包含學(xué)生查閱資料的能力、創(chuàng)新設(shè)計能力、分析解決問題的能力及團隊協(xié)作能力等方面，從而全面考核評價學(xué)生的綜合實踐創(chuàng)新能力。改革后的專業(yè)實踐課程考核以百分制計算，其中實驗方案設(shè)計占20%，課堂實驗提問占10%，課堂出勤及表現(xiàn)占10%，團隊協(xié)作占10%，安全規(guī)范操作占10%，實驗分析占20%，數(shù)據(jù)處理占10%，實驗報告占10%。這種考核方式包含對學(xué)生自主創(chuàng)新能力、團隊合作精神、溝通能力及創(chuàng)新設(shè)計能力的考查，能更全面公正地對學(xué)生進(jìn)行考核評價。此外，對學(xué)生課外創(chuàng)新設(shè)計（包含參與教師的科研項目、大學(xué)生科技競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目），根據(jù)參與的情況可以給予相應(yīng)的課外學(xué)分。

4 結(jié)論

材料物理專業(yè)實踐課程是培養(yǎng)材料物理專業(yè)人才的重要手段，通過不斷深化材料物理專業(yè)實踐課程改革，采用分層開放式實踐教學(xué)方式和開放式實驗考核方式，構(gòu)建以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主、教師指導(dǎo)為輔的開放式實踐教學(xué)，可以更好地培養(yǎng)新工科背景下的創(chuàng)新型材料物理專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部高等教育司.“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[2]教育部高等教育司.“新工科”建設(shè)行動路線“天大行動”[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[3]教育部高等教育司.新工科建設(shè)形成“北京指南”[J].教育發(fā)展研究，2017（13）：82.

[4]范哲意，劉志文，何冰松，等.開放式實驗教學(xué)管理模式的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2017（12）：203-205，217.

[5]Anderson L W， Krathwohl D R， Airasian P W， et al. A

Taxonomy for Learning， Teaching， and Assessing： A

Revision of Bloom's Taxonomy of Educational Objec-tives， Abridged Edition[J].European Legacy，2000.