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高校实验课程教学新模式的探索
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期刊类别:纯教育、G4
国际标准刊号 ISSN 2095-3089
国内统一刊号 CN 15-1362/G4
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我刊投稿论文
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2019-06-06 | 所属栏目:我刊投稿论文 | 阅读次数:

作者:李莹 储耀卿 李杨 刘志福
  【摘要】实验教学是高校教学的重要组成部分,在培养本科生动手能力、科学思维及创新能力、提升综合素质方面有重要意义。本文通过分析该校现行实验教学存在的问题,提出了引入科学研究的创造性、创新性和系统性,来改变本科生传统实验教学模式存在的弊端,为培养本科生的综合素质提供借鉴。
  【关键词】实验课程  教学新模式  光电材料
  【中图分类号】TB30-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)14-0053-01
  实验课程是高校实践教学的重要环节,是培养学生操作技能和实验设计能力、发现和解决问题能力以及科学、创新思维方式的主要手段,为学生创造具有探索性的学习环境[1, 2]。目前实验教学模式存在诸多不足:1)综合实验教学仍停留在“基本知识、基本原理和基本操作”的层面,激发不了学生的实验兴趣。2)实验教学内容陈旧、实验方法偏重模拟和验证,不利于培养学生的主动学习和思维创新。3)实验设备陈旧、与现代科研和企业使用技术脱节[3, 4],使得实验结果误差大而无法很好的与理论结合,严重影响实验课的教学体验和教学质量。
  针对以上问题,实验教学需进行改革,将理论、实践、科研有机的结合在一起,改善实验教学体系和实验内容,利用科研的前沿性、综合性、创新性,将其融入实验教学中,以提高实验课的教学水平和人才培养质量。如将科研项目“白光LED用荧光粉的研究”引入到光电材料实验的教学中,不仅让本科生了解荧光粉的研究历史及目前研究的新进展,还可掌握研究的系统方法,另外使實验教学具有创新性、系统性,对学生实践能力、创新能力和科学思维能力的培养起积极作用。
  1.将科研项目引入实验教学
  科研是我国高校教师的重要工作之一,实验教学是理工科学生消化、理解并运用基础原理,接受科学思维和创新意识培养的重要平台。但对本科生而言,并没有太多机会接触科研项目,而实验课几乎是唯一能让本科生将理论知识与实际相结合的途径。
  传统的实验教学模式偏重验证性实验,对实验方法和技能的综合应用训练较少。且从实验内容、操作步骤的确定到设备的准备均由教师完成,整个实验课学生处于被动,严重限制了学生自主能动性的发挥。通过将科研项目引入到实验教学中,可极大程度地调动学生的主动性,全方位提高本科生的专业素质和创新能力。对此,我国一些高校已进行了初步尝试,如复旦大学物理实验课、西南科技大学化学实验课。我们在光电材料实验课中,引入了科研项目“染料敏化太阳能电池的研究”和“白光LED用荧光粉的研究”等。学生们对太阳能电池是很熟悉的,但其从制备、封装到性能测试的过程是足以能引起大家兴趣的。首先是TiO2浆料的制备,让学生们认识到原料粒径和纯度对性能的影响。其次采用丝网印刷技术将浆料印刷到导电玻璃基片,让学生了解工业生产的流程,体会知识对人类社会的推进作用[5]。荧光粉的研究实验,让学生了解到照明方式的变革人类发展的贡献,同时熟悉白光LED的集成方式及荧光粉的研究进展,从粉料的制备、点胶封装到光强测试,再到软件模拟分析散热过程等,使学生们亲密接触了学科较新的发展动向,,培养了学生分析、解决问题的能力及团队协作、科学思维和开拓创新意识。
  2.转化科研项目为实验教学内容的实施策略
  由于科研项目的研究内容多、涉及面广,因而不能直接作为本科生的实验教学内容,需经过筛选、拆分及一定的加工。首先,实验项目的设立,要难易适中,要具有综合性和创新性。通过分析梳理项目内容,结合本科生理论知识找寻与专业课相关知识点,设立实验项目。其次,各实验环节的设计,以科研项目的技术资料为基础,进行适当裁剪、简化,进一步细化为若干难度适中的子任务,同时保证实验内容的完整性。
  以“白光LED用荧光粉的研究”为例,将其裁剪为制备、结构分析及性能测试三个子任务。在制备实验中,我们选取工艺流程简单的固相合成法,原料选择无毒的碳酸盐及二氧化硅制备硅酸盐荧光粉,具体的配方按化学计量比和非计量比分组配置。在保证安全的前提下,让学生体会将知识转化为能力的乐趣,调动其参与科研活动的热情,培养学生的主动思维和实践创新能力。所得产物,我们利用X-射线衍射仪进行物相鉴定,确定物质的晶体结构和化学组成,运用显微镜观察其形貌特征。最后,通过点胶封装技术制作LED灯珠,使用积分球测试LED灯珠的光、色、电等参数,并分析测试光强度分布。整个过程让学生熟悉了科研的系统性,培养了其独立设计、操作、解决实验问题以及对实验数据的处理能力。通过对实验现象的观察、数据的记录和结果的分析,使学生们获得了丰富的关于LED的认识,同时达到了对理论知识熟练掌握和深刻理解的目的。
  3.将科研设备和技术引入到实验教学
  因长期以来对本科生实验教学的疏忽,导致高校实验教学设备陈旧,与现代科研和企业使用技术严重脱节。在测试中出现严重偏差,致使实验结果无法呈现一定的规律性,与理论知识不符,影响了实验课的教学体验和教学质量。各高校都对科研项目投入了大量的财力,科研用设备都有一定的先进性和精准度,若将科研设备同样用于教学,使先进的仪器不仅为科研服务,也向本科生开放,不仅可有效提高设备的利用率,还可使本科生了解现代分析技术,更利于与企业实践接轨。
  4.改革的意义
  科研项目引入到本科生实验教学,对培养学生科学思维和创新能力提升有明显的作用。科研项目的引入改变了学生对实验课的体验感,极大地调动了其参与的积极性。改变了传统实验课偏重验证性实验、学生被动“照方抓药”的模式。科研与实验教学的结合,反过来又带动了理论知识的学习和对科技热点的关注,使主动学习性更强。另外,该模式推动了实验教学内容和体系的更新,对学生的实验代入感更强,本科生通过接受科学研究的锻炼,有利于调动他们主动学习的积极性和探索未知领域的兴趣,以及透过现象剖析事物本质的科学思维能力。总之,该模式的实验课,增加了学生在实验课中的体验,提高了实验教学质量,同时培养学生动手操作能力、科研思维能力和对现代测试分析技术的掌握。
  5.结语
  综上所述,科研项目是现在科技最新的研究方向和未来的发展方向,通过一定的剪裁、细化引入到本科生实验教学内容中,不仅有效地解决了实验教学内容陈旧、设备技术落后的问题,同时也让实验教学变身为工程实践教学,为本科生的继续深造打下基础,增强本科生从事工业生产的实践能力。
  参考文献:
  [1]宋红杰,郭彩红,熊庆等. 基于创新能力培养的探索型分析科学实验的设计[J].实验技术与管理,2017(9):20-22.
  [2]邢红宏,梁承红,张纪磊. 充分利用综合性实验培养学生的综合素质[J].实验室研究与探索,2013(02):165-167.
  [3]丁彩红,吴喜如.机械综合实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2012(4):318-321.
  [4]耿红霞,蒋小林.综合性实验教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索,2015(5):147-149.
  [5]刘志福,储耀卿,李杨.应用技术背景下的光电材料实验改革思路探讨[J].科技资讯.2016(25):81


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