Education Research Frontier December 2013, Volume 3, Issue 4, PP.149-152
Exploration and Practice of Experimental System of Teaching for Materials Science and Engineering Speciality Changsen Zhang #, Qisheng Wu, Jinghua Chen, Yuxin Deng, Fengguang Xu College of Materials Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, Jiangsu, China #Email: zcs@ycit.cn
Abstract In order to cultivate students’ practice and innovation ability, improve the engineering capabilities of application-oriented undergraduate, we have researched experimental models of teaching for materials science and engineering specialty. Simulation showed that experimental teaching model as an effective form of improving quality of practice teaching, can not only effectively improve the students’ comprehensive capabilities, but also help improve the students’ engineering capabilities. Keywords: Application-oriented Undergraduate; Practical Teaching; Courses; Ability Training
材料科学与工程专业课程群实验教学体系的 构建与实践* 张长森，吴其胜，陈景华，邓育新，徐凤广 盐城工学院材料工程学院，江苏 盐城 224051 摘 要：为了培养学生的实践能力、创新能力，提高应用型本科生工程素质，探索了材料科学与工程专业课程群实验教学模 式。实践表明，课程群实验教学模式是提高实践教学质量的有效形式，不仅能有效的提高学生的动手能力和创新能力等综 合能力，而且有利于提高了学生的工程素质。 关键词：应用型本科；实践教学；课程群；能力培养
引言 面对材料科学与技术的发展以及企业对人才培养需求的变化，我国材料科学与工程人才培养逐渐暴露出一 些问题，“工程教育科学化”倾向比较明显，即重视向学生传授系统的科学知识，而忽视培养学生解决现实工 程问题的能力和工程素养[1]，现代企业不仅需要大量的技术工人和普通技术管理人员，而且更需要大量的能在 生产、管理、经营等生产现场第一线适合搞应用研究、技术开发、产品试制的应用型高级工程技术人才[2]；众 多高校就提高学生的工程实践能力和工程素养对实践教学体系进行了研究、改革和实践[3-6]。 为了适应社会的发展趋势及企业对人才的规格要求，我们对材料科学与工程专业实践教学体系进行了改 革，整合原有的单一课程实验，构建了由“材料微结构与性能测试技术”、“材料制备技术”和“材料表征技 术”等组成的课程群实验教学体系。课程群实验教学体系依据学校办学定位与材料科学与工程应用型人才培养 目标，为了加强学生对所学专业知识的工程实践应用能力，强化工程意识，使其熟悉材料工程测试、材料制备 和材料表征的仪器、仪表和设备的基本原理和测试方法，掌握常用的材料分析技术和测试技术，培养学生提出 问题、分析问题与解决问题的能力，我们对原分属于各课程的实验项目进行了整合，打破原有的课程界限，将 *基金资助：教育部第三批高等学校特色专业建设点项目(TS10833)，盐城工学院教育教改研究项目（2013）
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各课程相关内容进行有机的整合，单独设置了“材料工程测试技术”、“材料制备技术”和“材料表征技术” 三个课程群实验课程，同时整合原有实验室建设分别建立了材料工程测试技术、材料制备技术和材料表征技术 等课程群实验室。该课程群实验教学体系实施以来，经多年的教学实践证明其效果良好。
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问题的提出 传统的课程实验教学模式由于实验项目分散于各门课程中，实验一般由各课程的任课教师负责指导，实验
室通常也由课程教师负责管理，从培养学生的工程实践能力、知识应用能力和创新能力等方面来看，传统实验 教学模式存在着以下不足： （1）传统的课程实验教学模式与培养工程应用型人才的要求存在一定差距，学生在校期间得到的工程实 践训练明显不足；学生的实际工作技能达不到工业、工程一线对高级应用型人才的基本要求； （2）由于实验项目隶属于各课程，实验课时分散于各课程，不能集中调配，导致所开实验项目以短学时 的验证性实验，尤其是不能开出综合性、设计性实验项目； （3）实验项目专业面太窄，内容陈旧，远远不能适应加强基础、拓宽专业面的要求； （4）实验室管理主要由任课教师承担，难以实现开放；不利于培养学生的综合、创新能力。
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优化整合实验教学内容，构建课程群实验教学体系 针对传统实验教学模式存在的不足，从培养生产一线的工程应用型本科人才出发，提高实验项目的综合
性、设计性内容，我们将分散在专业基础课和专业课等课程中的实验项目，进行优化组合，构建了“材料微结 构与性能测试技术”、“材料工程测试技术”和“材料制备技术”三个课程群实验教学体系。 (1) 材料微结构与性能测试技术，共 48 学时。主要包括了材料科学基础、材料测试方法、材料物理性能等 课程的实验。将材料基础理论表征-材料微观结构的表征-材料物理宏观性能的表征三个模块的内容有机地结合 起来，形成三维一体的材料科学基础实验体系，培养学生的材料理论-结构-性能的综合性、设计性能力，有利 于学生对材料结构与性能的理解，如材料结构与介质材料的介电常数、温度特性、低频介电常数及介质损耗角 正切值的关系，热分析法与二元合金相图的关系，X-射线衍射谱、电子显微结构与晶体结构的关系，材料力 学性能与材料微观结构的关系，材料结构与热学性能的关系。 (2)材料工程测试技术，共 48 学时。主要包括了材料工程基础、热工工程、粉体工程等课程的实验。将工 程基础理论与热工工程、粉体工程等工程实践有机地联系起来，开设气固两相流系统测定、热工性能测试方 法、传热学实验等工程测试与评定、粉体综合特性测定等综合性实验项目。强化综合与实践能力的培养，提高 了学生的综合分析问题与解决问题的能力。 (3)材料制备技术，共 48 学时。主要为材料工艺学的实验。以某一材料制备的工艺流程为主线，包括从原 材料的选择、成分分析、配料计算、煅烧、材料的性能测试及微观结构的表征。通过此实验学生可将所学到的 相关专业知识串成一条线，形成有机的结合。 三个课程群实验与相对应的理论课在开课时间上尽可能保持一致，当时间安排有困难不能保持一致时，做 到理论课程开课在前，实验课程在后，以保证学生在学习理论知识后进行相关实验。 在课程群实验教学体系中，力求把把材料科学与材料工程紧密结合起来，把培养工程意识和工程能力与培 养学习习惯和学习能力有机结合起来，把适应近期就业的针对性专业训练与适应职业变换的能力教育有机的结 合起来。实验内容按“必做、选做、设计”进行。“必做”实验，着重进行基本知识、基本操作、基本技能的 训练；“选做”实验，突出教学对象的主动性和独立性；“设计”实验，强调学生在必做、选做的基础上进行 某一实验设计；“设计”实验为半开放性实验，由学生通过阅读实验教材，明确实验目的、实验方法与步骤、 注意事项等内容，并在此基础上按步骤进行实验操作，教师只负责解答、监督和纠正学生操作中遇到的问题， 最后对实验情况进行讲评的教学过程。另外还开设有全开放研究性实验，实验全过程都由学生自主决策，强调 学生的主体作用，即由学生根据实验题目的要求，通过查阅资料、阅读仪器说明书、独立拟定实验方案、设计 - 150 www.erfrontier.org
实验步骤、组装实验装置、完成实验等教学过程，主要是让大三和大四上学期的学生参加教师的科研项目。通 过这三个课程群实验，使学生掌握实验基本技能、材料结构、性能的测试方法和宏观生产过程的工程测试技 术，材料制备技术和方法。 该实验教学体系充分体现了“综合性、开放型、课题式”的特点，满足了“综合性、设计性”的要求，通 过以上综合性、设计性实验的训练，有助于学生化被动学习为主动学习，激发学生的学习积极性和主动性，可 以加强学生科研能力、创新能力、动手能力以及提出问题、分析问题和解决问题的能力，促进了学生工程素质 的提高。且符合应用型本科实验室开放管理体制的发展趋势。
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建立课程群实验教学的保障系统
3.1 体现工程应用特色，编写配套的特色教材 为适应材料科学与工程专业实验教学改革，按照材料科学与工程人才培养模式，紧紧结合课程群实验教学 体系、实验教学内容、教学方法等诸方面改革，注重学生素质教育和创新性与实践性的培养，为学生知识、能 力、素质协调发展创造条件。我们按照“完善课程知识结构，加强工程能力培养，提高综合素质” 的教学要 求，在教学研究和实践的基础上，编写了课程群实验系列教材。 教材编写以实践教学改革的新理念为指导，以着重培养学生动手能力和分析解决问题的能力为目标，突出 工程实践，内容上力求做到“反映三个层次，把握好三个关系，体现四个结合”。“反映三个层次”既反映基 础性实验、综合设计性实验、创新性实验三个层次实验；“把握好三个关系”既把握好实验课程的系统性与创 新性的关系、传统实验内容删减与实验知识完整性的关系、实验教学的独立开设与相关课程理论教学的协同关 系；“体现四个结合” 既体现基础理论与工程实践的结合、实践经验与经典技术的结合、技术创新与素质培 养的结合、实验项目与科研工作的结合。编写了“材料工程测试技术”、“无机非金属材料综合实验”、“材 料制备技术”、和“材料表征技术”四部教材，分别由华东理工大学出版社和化工出版社出版。
3.2 建立相关实验室，实现日常开放管理 针对的原实验项目专业面太窄，内容陈旧，不能适应加强基础、拓宽专业面和满足开放式实验教学的要 求，将以前按各专业课程实验划分的课程实验室，按照其性能及用途进行了重新整合，组建材料表征、工程测 试技术、材料制备等实验室。 根据实验内容的需要，本着“高起点、高标准，建设现代化开放实验室”的原则，在充分调研的基础上， 补充购置实验仪器设备。购置实验仪器设备时，做到注重实验教学的同时兼顾到科研。几年来，购置了激光粒 度分析仪、粉体综合特性测定仪、球体法测定导热系数实验台、换热器综合试验台等仪器设备。经过近几年的 建设，各实验室已具一定规模，充分发挥了在教学和科研中的重要作用。 为了保证实验室的合理有效使用，根据实验室的特点和用途制定了一系列有利于加强实验室管理的制度， 如：实验室仪器设备管理制度、实验室安全卫生制度、实验消耗材料申报制度、实验室开放制度、毕业论文期 间实验室的管理、实验室管理人员工作责职等，这些制度的制定和执行，使实验室的仪器设备完好率达 100% 以上，实验开出率达 100%。实验室的开放力度不断加大，在时间上实验室开放时间由原来的约 50 天左右/ 年，提高到现在的 250 多天/年（包括署寒假在内）；在学生实验项目上实行了预约式开放。
3.3 适应开放实验室的要求，建立一支专兼结合的实验教师队伍 随着实验室的整合及建成开放实验室的要求，原有的实验教师队伍不能适应新设课程群实验的教学要求。 为了加强对实验室的管理，几年来，从教学一线调入和引进 3 名教师进入实验室，负责三大课程群实验室的专 职管理及实验教学工作，另外，配备 9 名教师作为兼职实验教学人员，形成了一支较合理的专兼结合的实验教 学队伍。 在建立建全实验队伍的同时，通过在职进修、脱产进修、短期业务培训的形式不断提高实验技术人员的业 - 151 www.erfrontier.org
务素质，将专职实验教学和管理人员送到东南大学、南京工业大学、江苏大学、扬州大学等院校参观和短期培 训学习，使专职实验室教学和管理人员的素质不断提高；为稳定实验教学秩序、提高实验教学质量和保证实验 室的开放提供了有力的保障。 实验室的开放为产学研结合和学生参与教师的科研提供了条件。现在，教师的科研项目都能吸收部分成绩 优良的大三和大四上学期的学生参加，学生通过参与项目的研究，使其尽早进入实验室，被由原来的被动性实 验变为主动性实验，激发了学生的学习热情和创新意识，为完成毕业设计（论文）打下了基础。
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结束语 材料科学与工程课程群实验的开设取得了良好的效果，第一，打破了原来课程实验的界限，避免了原来各
课程实验之间实验的重复；第二，加强了专业课程体系的有机联系，特别是一些综合性及设计性实验项目的开 设，有利于学生综合运用所学知识能力和创新能力的培养；第三，开放了实验室，增加了实验学时数，为学生 动手进行实验提供了更多的机会；材料科学与工程专业学生参与实验和实践创新活动的热情高涨，有利于学生 综合运用所学知识能力和创新能力的培养，有利于学生工程素质的提高。
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【作者简介】 1
张长森（1957- ），男，汉，学士，教
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吴其胜（1965- ），男，汉，博士，教授，材料学，研究方
授，研究方向包括高等教育、材料学等，
向包括高等教育、材料学等，2002 年南京工业大学获工学博
1982 武汉建筑材料工程学院无机非金属
士。Email: qishengwu@ycit.cn
材料专业毕业、2000 年南京工业大学同
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等学力研究生班毕业。Email:zcs@ycit.cn
高等教育、材料学等，1989 年大连理工大学获工学硕士。
陈景华（1963- ），女，汉，硕士，副教授，研究方向包括
Email: xjh@ycit.cn
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