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摘要:为与中国工程教育专业认证要求的本科人才培养目标一致，提高学生解决复杂工程问题的能力，对《材料基础实验》课程进行了相关的改革实践。具体包括明确教学大纲培养目的;调整优化实验教学内容;增加实验设备台套数;提升实验安全保障措施以及优化课程考核体系等。通过以上改革措施的实施，提高了学生的实践操作能力，分析解决问题的能力。对相应专业基础课的教学起到了很好的支撑作用，奠定了学生良好的专业基础，提升了学生的专业素养。
关键词:工程教育;材料基础实验;教学改革
1《材料基础实验》课程开设背景
2015年，我校材料与矿资学院材料科学与工程专业顺利通过了中国工程教育专业认证［1］，在本次专业认证中，提出本专业的培养目标是:立足西部，面向全国，培养具有良好的人文社会科学素养和职业道德，掌握材料科学与工程的基础理论和专业知识，具有在材料科学、材料工程及材料应用等领域从事工艺设计、技术开发、生产管理、科学研究及教学等方面解决本专业复杂工程问题工作能力的、适应社会发展需求的、以及跨文化交流的创新性应用型高级专门人才。在本次专业认证过程中，学院专业认证工作委员会对于复杂工程问题进行了具体诠释，明确提出，针对本专业本科毕业生的“复杂工程问题”应包括以下几个方面:(1)能够综合运用所学理论知识，分析处理实验数据，对实验结果进行分析解释;(2)在所学基础知识、专业知识的基础上，能够独立设计综合性实验、创新性试验与工程实验方案，选择合理的实验手段与分析测试方法;(3)在所学理论知识的基础上，具有从事材料类专业相关科学研究与工程研究的初步能力，能够独立制定实验方案，在实验室独立完成实验过程，正确使用实验设备;能够正确选择分析测试方法，对实验数据进行一定的理论分析并得出有效结论。由以上要求可见，要使所培养的的毕业生达到具有解决复杂工程问题的能力，对他们的实践操作能力、分析研究能力提出了具体要求。我校采用分学区授课的人才培养模式，材料科学与工程专业本科生大一、大二基础课学习阶段在我校草堂校区，专业基础课、专业课学习在雁塔校区，按照培养计划，《材料工程基础》课程教学安排在大二下学期，在草堂校区进行，《材料科学基础》与《材料研究方法》课程教学安排在大三上学期，在雁塔校区进行。这三门课程为材料科学与工程专业的重要专业基础课，理论性极强，对学生后续专业课的学习具有奠基作用。为加深学生对课程相关理论的理解与掌握，过去这三门课程各开设有数个课程实验。2014年，材料与矿资学院获准无机非金属材料国家级实验教学示范中心，在此平台上，结合中国工程教育专业认证对人才培养实践能力的要求［2］，为进一步提高我校材料科学与工程专业的人才培养质量，提高他们的解决复杂工程问题的能力，有效培养出国际通认的工程类人才［3］，学院对以上三门专业基础课的课程实验内容进行了整合，新开设了《材料基础实验》实验课程，并以此为契机，进行了一系列《材料基础实验》课程教学改革与探索，并运用到实践教学中，取得了明显的教学效果。具体开展的教学改革实践内容如下:
2《材料基础实验》课程教学改革实践
2.1明确实验教学大纲培养目的结合前述
《材料基础实验》课程开设的背景，在制定教学大纲时，教学团队明确说明了本专业实验主要是面向材料科学与工程专业的专业基础课开设的实验教学课程。实验课程内容涵盖材料工程基础、材料科学基础、材料研究与测试方法等学科基础课程。通过实验教学，巩固和加深学生所学的基础理论和专业知识;学习和掌握从事本专业工程、科学实验和研究的基本操作和实验技能;培养学生理论联系实际、严谨认真的工作作风;提高学生综合运用所学理论知识进行实验研究的能力，为今后从事本专业的工程与科学研究打下良好基础。为培养学生解决复杂工程问题的能力，在编制课程教学大纲时，教学团队明确制定了课程培养目标，明确了课程对毕业生能力的支撑。例如将“掌握材料科学与工程的基础理论知识，能够分析材料的组成－结构－性质－应用的关系以及材料制备过程中动量、能量、质量的传递规律和影响传递效率的因素与原因，能够将基本理论等知识运用于复杂工程实际;掌握材料主要分析测试技术的基本原理，具备根据材料研究需要选择合适的分析测试方法的能力。”等内容写进了课程教学大纲中，使得《材料基础实验》课程开设目的明确，培养目标清晰。
2.2对实验教学内容进行了优化整合
以国家级无机非金属材料实验教学示范中心为依托，我校材料科学与工程专业有一支专业素质过硬、实践教学经验丰富的教学团队。因此，在开设《材料基础实验》课程之后，教学团队经过充分调研认证，参照相关高校的实验教学改革经验［4－5］，对实验内容进行了调整优化，形成了一般性实验与综合探讨性实验相结合，保证每门课程理论重点、难点部分有实验开设的实验教学格局，对相关课程的理论学习起到了很好的配套教学作用。以《材料科学基础》课程实验为例，在《材料科学基础》课程教学中，对晶体结构的描述抽象难懂，没有实物模型，学生很难理解相关内容，为此在《材料基础实验》课程中开设了“晶体模型观察与分析”实验，使学生通过实验对不同晶体结构有了直观认识，加强了学生理解与分析不同晶体结构与性质的关系的能力。相平衡理论与相图是《材料科学基础》课程学习中的重中之重，内容多，理论性强，理解难度大，为加深学生对此部分教学内容的深入理解与掌握，培养学生的专业素养，在此次调整《材料基础实验》课程教学内容时，增加了“淬冷法研究相平衡”实验内容，通过学生亲自操作，分析数据，绘制相关相图等实验教学过程，使学生对相平衡的变化有了直接认知与理解，这对于他们继续学习相图的相关内容起到了很好的促进作用，教学效果得到了明显提升。对于材料科学与工程专业的学生而言，在材料生产与研发的过程中，都会涉及到固相反应，并且，固相反应动力学的相关内容理论强，公式多，学生掌握难度大。基于此，结合《材料基础实验》课程开设目的，为提高学生解决复杂工程问题的能力，在本次制定实验教学计划时，增开了“固相反应动力学研究”综合性实验，通过学生亲自实验操作，分析处理实验数据，拟合动力学方程，使学生的实践动手能力与分析处理数据的能力大幅度提高，达到了培养具备解决复杂工程问题能力人才的目标。除了对《材料科学基础》课程实验内容进行优化整合之外，对于《材料工程基础》与《材料研究方法》实验也进行了同样的调整与优化。调整之后的《材料基础实验》课程实验内容分布合理，综合性实验数量增加，这对于学生实践能力的培养，实验操作能力的训练，分析处理数据能力的提升等，起到了很好的平台作用。
2.3多种措施并举，提升实验教学效果
在本次《材料基础实验》课程教学改革实践中，为提高实验课程教学效果，达到教学目的，提高人才培养质量，教学团队积极赴兄弟院校调研，学习其他高校先进的教学管理模式，认识到增加实验设备台套数、提高学生的实验操作机会是提升实验教学效果的关键。因此，从2015年开始，实验室在学校与学院的大力支持下，先后购买了“固相反应动力学研究”成套设备5套;无机化合物晶体模型5套及配套光盘软件;光学显微镜20套。教学实验设备台套数的增加，降低了分组实验的学生人数，保证每位同学都能获得实践操作的机会。通过这些硬件配套设施的升级，进一步提高了《材料基础实验》的教学效果。
2.4升级实验室安全保障措施
实验室内，大大小小的设备电路、水路连接错综复杂，作为初来乍到的本科生，进入实验室学习，安全工作始终是第一位的。为此，教学团队在学院的支持下，对实验室的安全保障进行了升级改造。首先在硬件方面，加装了电路保护套管，在每台实验设备旁，都增加了实验操作指南与安全提示标示牌;在软件方面，每个进入实验室学习的同学，必须接受安全教育与测试，只有安全教育测试合格了，才能进入实验室学习。通过以上安全保障措施的升级，在学生心目中树立了牢固的安全意识，再加上在实验室实践学习时，实验指导教师始终尽职尽责履行教育义务，保证了学生能顺利完成实验学习，提升了操作技能，锻炼了实践能力。
2.5优化实验考核体系
由于工程教育专业认证的达成度采取的是量化考核体系，具体指标点分解到每门支撑的课程。因此，在本次《材料基础实验》课程教学改革中，教学团队调整了实验教学考核方式与考核内容，确保每个教学节点都有相应的考核。通过此措施的实施，促进了学生对本门实验课程的重视，进而也提高了课程的教学效果，达到了预期的教学目的。在调整后的实验考核体系中，包括三个环节。一是在实验前，要求学生预习相关实验内容，实验课开始之前，授课教师会根据预习内容提问，检查学生的预习情况，并按一定比例计入学生的平时成绩;在实验课上，授课教师会着重考查学生参与实验的主动性、动手能力、操作的规范性，以及对实验过程中出现的问题是否有自己的见解，并做相应记录;在实验课后，任课教师会根据实验报告内容、书写规范情况、实验数据处理等进行量化考核。以上三部分，构成了完整的量化考核体系，保证参加实验的学生在每个环节都需要积极认真参与，才能取得不错的实验成绩。通过这些考核措施的提升优化，调动了学生参与实验的积极性，培养了学生的动手操作能力，提高了他们分析处理数据的能力。
3结语
中国工程教育专业认证始终坚持以学生为主体，重视对学生学业成就的评价，将学生作为专业的首要服务对象，学生的满意度是认证能否通过的重要指标。以此为出发点，为提升我院材料科学与工程专业本科生的培养质量，《材料基础实验》教学团队对实验课程进行了以上教学改革实践，经过对2013级、2014级本科生教学效果的达成度评价以及学生的反馈意见总结证明，以上改革措施的实施，使本专业学生的实践操作能力有了大幅度的提升，对相应专业基础课的支撑作用明显，为学生奠定了良好的专业基础，提升了学生的专业素养与专业技能，达到了课程改革的目的。
参考文献
［1］曲建光，杨金玲，李秀海，等.对中国高等工程教育专业认证的认识与思考［J］.黑龙江工程学院学报，2015，29(2):59－61，76.
［2］李泽国.《华盛顿协议》与地方工科院校高等工程教育改革［J］.吉林化工学院学报，2014，31(8):1－5.
［3］刘桂香，李延波，王军霞，等.工程教育专业认证导向下材料类专业实验教学方法和评价方式的改革探索［J］.高教学刊，2016(19):129－130.
［4］周雅，王春霞，罗军民，等.材料科学综合实验课新探［J］.南昌航空工业学院学报(社会科学版)，2005，7(1):87－90.
［5］廖其龙，卢忠远，易勇.材料科学与工程专业实验教学改革探索［J］.实验科学与技术，2008，6(4):321－323.
作者:高云琴 侯星 刘民生 单位:西安建筑科技大学材料与矿资学院
