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实验教学方法与手段
发布日期:2012-11-05 20:18:47   字体:   浏览:892

材料科学与工程实验教学中心以国家教育部重点实验室湖南省重点实验室为依托,以科学工程相结合为指导,通过实验教学环节培养学生的“动手能力、创新能力、具备跨学科综合交叉知识结构的应用能力、合作精神、宏观管理与协调能力”,以“不间断、多层次、多形式”的教学方法为枢纽,积极进行教学方法与教学手段的研究与改革,具体体现在:

1、建设优良的实验教学条件和先进的实验技术
    在国家教育部、湖南省人民政府和学校的大力支持下,经过三十余年的学科和实验室建设,材料科学与工程实验教学中心在软、硬件方面均取得了可喜的成绩。目前建立了低维材料及其应用技术教育部重点实验室、凝固技术与应用材料设计及制备技术高分子材料应用技术高分子材料应用技术四个湖南省重点实验室。现有实验室设备包括基础实验、专业实验和研究用设备共4000余万元。实验教学中心强调现代化的大型仪器为本科生实验教学服务,通过统一管理和调配,大幅度提高仪器设备的利用率,为开放式的实验教学提供了现代化的实验手段和实验技术。例如,购置了如双功能真空电炉、真空镀膜仪等,并自主研制了如覆镍深冲钢带中试生产线、脉冲激光原子层系统、原子外延激光镀膜仪等设备,建设有兼顾“科学”与“工程”的材料制备的硬件条件与实验项目;购置了如Triboindenter型微纳米综合力学测试系统、JEM-2100型高分辨透射电镜、JSM-6360LV型场发射扫描电镜、AXIS-ULTRA型X射线衍射仪、400MHz型核磁共振仪等仪器,建设有突出“科学”与“先进”的材料现代分析方法与微观组织结构分析特色的硬件条件与实验项目;自主研发了如“力-电-磁-热耦合测试系统”、“基于鼓泡法的数字散斑薄膜变形测量系统”等,结合实验教学中心教师的科研项目,设计有突出“创新”的实验项目;建设有“湘潭大学材料科学实习基地”、“湖南利德材料科技股份有限公司”生产实习基地、并长期与“上海宝钢”、“湘潭电机厂”、“湘潭钢铁工业厂”、“湖南三一重工”等企业合作,开设有突出“工程”的教学与实践项目。5年中实验仪器更新率达80%,保持了实验仪器设备的先进性和实用性。
2、建设现代化的网络教学资源与教学平台管理模式
材料科学与工程实验教学中心建设有自己的局域网站,网站上展示了先进的实验设备、科研项目、科研成果、学术交流等重要信息,供学生参考。同时,实验教学中心通过自主研制、合作开发与引进相结合,开发了实验预习测试系统、实验视频教学系统、实验选课系统和大型仪器预约系统,建设了实验教学网络平台。目前该平台拥有多媒体实验教学课件,实验视频材料等,为学生提供了丰富的网络教学资源,为实现开放式的实验教学奠定了软、硬件基础。除此之外,还连接有湘潭大学精品课程网站、“材料与器件”国家教学团队局域信息网,丰富的 材料科学与工程”、“力学”、“物理”、“化学”和“电子”等专业的学习资源供学生参考。
3、营造系统、合理与多样化的实验教学手段
实验教学中心自成立以来,无论是理论教学方面,还是实验(践)教学方面,始终注重培养学生具备多学科综合交叉的合理知识结构和跨学科的开放性思维方式,坚持以获取知识为基础、以开发智能为手段、以发展创新能力为核心的培养模式。实验教学中心强调将知识学习融入实验过程,突出学生创新精神和实践能力的培养。具体体现在:
(1) 改革传统的统一规定时间内的实验模式,实行网上预约的全天候开放型实验教学
实验教学中心以资源共享,提高办学效率为理念,自主研制了网络教学系统,实行网上预约的形式。不仅方便学生自由安排自己的实验时间,而且不同专业、不同学科的学生可以因为同一兴趣选择某一实验项目,最大程度的体现综合交叉的人才培养模式。而以科研、综合与设计性以及创新性实验教学为主流的低维材料及其应用技术教育部重点实验室更是实行全天候开放,可以使本科生和研究生一起在实验室进行实验。这样可以更好、更充分的发挥实验室为教学、科研服务的功能。
(2) 建立了具有实验教学中心特色的不间断、多层次、多形式的实践教学体系
“不间断”,“实践教学不间断、英语教学不间断”一直是湘潭大学学生培养方案中的指导思想,本实验教学中心从新生入学开始到毕业离校一直有计划地安排各种不同层次的实验教学;“多层次”,即将实验教学内容分为基础层次、综合层次、创新层次以及产品预研层次。实验教学内容按照“多层次”思路设计:第一层次为演示验证性实验,第二层次为综合性实验,第三层次为带有研究性质的设计性实验,形成了从低到高、从基础到前沿、从接受知识到培养综合能力逐渐提高的实验课程体系;“多形式”,即我们对学生的实验教学只规定必须修完基本学时,实验教学中心采取全方位开放式管理模式,学生可以根据自己兴趣和特长,既可以到各个教授的课题组参加科学研究、也可以到我们的实习基地从事产品研发。同时,在实验教学上采取“多形式”的方法和手段,对于基础演示性实验,主要是首先设定实验目的,通过课堂讲解和实验室实验来完成实验目的;对于综合设计性实验,则充分调动调动学生的主动性和积极性,学生围绕实验目的先自行设计实验内容和方案。
(3) 改革传统的教学方式,实行黑板教学、多媒体教学以及视频教学相结合
传统的实验教学模式表现为教师将实验中的主要目的、原理、步骤等写在黑板上,然后对着实验设备进行讲解、操作与提示,这样教师的劳动强度大,学生能独立思考、发挥主观能动性的机会也相对较少。教学改革中,我们采用多媒体教学模式为学生讲解基本的实验原理,并通过视频教学直观的为学生展示实验步骤与结果,学生具体实验时再配以指导和监督,真正做到“节约教学资源,提高办学效益”的实验教学理念。
4、改革传统的实验考核方式,建立合理的综合考核评分标准
(1) 改变预习要求,将学生定位为实验设计者
我们把每一个具体的实验项目都视为一个载体,通过这一载体,不仅要使学生熟悉基本实验仪器、基本实验方法,熟悉数据采集、处理、分析和表达的方法,同时要培养学生的观察能力、思维能力、分析能力和综合能力。
(2) 倡导探究性自主学习,加强讨论环节
除了在预习环节倡导探究性自主学习和加强讨论以外,我们还在课堂实验过程和实验数据检查环节加强了引导和讨论。
(3) 实验操作+实验报告的综合评定方式
在多年实验考核方式改革经验的基础上,提出以平时实验操作+实验报告的综合评价方法评定学生的学期成绩。鼓励学生有自己的想法,有自己的侧重点和特色。
5、创办本科生试验班,实践教学与引导科研相辅相成,注重学生的个性培养
依托本实验教学中心教师的科研课题,充分利用本中心的先进实验室条件,我们为本科生创办了试验班,以培养学生的创新思维、动手能力以及科研能力。试验班在招募学员时,完全以学生的科研兴趣为主,招募对象以材料与光电物理学院的学生为主,每年招收13-15名,每一位学员配备一名博士或博士研究生指导老师,并实行老师与学生双向选择的半年滚动淘汰制度,培养学生的科研兴趣和动手能力,突出学生的个性化发展。
6、坚持综合考核与实践考核相结合,全面培养学生的创新能力
实验教学中心坚持本科生的实验()教学与综合能力的考核与实践(即学生毕业论文)相结合,依托中心教师的科研课题,充分发挥学生的个性,全面提高学生的创新能力。实验教学中心在指导本科生毕业论文的过程中,都以培养学生的科研兴趣或者解决实际科学问题的能力为目的,设计论文选题,讨论研究方法,锻炼实践技能以便提高学生综合运用专业知识分析问题、解决问题的能力。并在论文的选题方面,与教师科研项目相结合,启发学生创新思维,培养其创新能力。
7、组织教学研讨会,鼓励实验教学中心教师参与教学研究与改革

实验教学中心始终坚持每两周一次的教学研讨活动,其内容包括理论教学、实验教学以及科研工作等多方面的探讨。在实验教学方面,本实验教学中心主要探讨、研究和解决如下问题:实验课程的设置,实验项目的设置、更新和改进,教学方法的改革,课堂讲授的演练,考试方式的改进,网络教学的建设以及青年教师的培训等。通过这些方式,以老、中、青相结合,推进教学工作的传、帮、带,不仅更好的促进了实验教学的实施,同时也培养了青年教师的教学水平。

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