新工科背景下材料專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革探析

程繼海 郝玉成 張全爭 楊 蕾

（合肥學(xué)院能源材料與化工學(xué)院 安徽·合肥 230601）

隨著我國以新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，對工程科技人才的需求越來越高[1]，“新工科”概念的提出為我國工程教育指明了新的方向[2][3]。新工科最早出現(xiàn)在復(fù)旦大學(xué)舉行的綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上，但是因其還處于探索階段并且內(nèi)涵十分豐富，涉及范圍也非常廣泛，所以迄今并沒有統(tǒng)一而準確的概念。在“復(fù)旦共識”，“天大行動”，“北京指南”之后，人們意識到迫切需要培養(yǎng)大批高素質(zhì)的工程科技人才[4][5]。

材料類專業(yè)是以實驗為基礎(chǔ)的工科專業(yè)，實驗教學(xué)是專業(yè)教育的重要組成部分。在國家提出建設(shè)“新工科”專業(yè)和工程教育專業(yè)認證的背景下，如何開展實驗教學(xué)改革，培養(yǎng)具備解決復(fù)雜工程問題能力的工程技術(shù)人才，以適應(yīng)“新經(jīng)濟”時代下的人才培養(yǎng)需求，是當(dāng)前工科高校和專業(yè)急需重視和解決的。

1 材料類專業(yè)基礎(chǔ)實驗簡介

合肥學(xué)院的材料專業(yè)基礎(chǔ)實驗是單獨開設(shè)一門的必修實驗課。為迎接安徽省本科專業(yè)審核評估和準備工程教育專業(yè)認證，我們對材料基礎(chǔ)實驗在教學(xué)內(nèi)容與方式、實驗室安全與環(huán)保建設(shè)等方面的教學(xué)改革進行了積極的探索和實踐。目前，我校材料類兩個專業(yè)的相關(guān)實驗課程教學(xué)取得了較大改進，形成了特色鮮明、卓有成效的一套教學(xué)模式，對提高學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新意識都取得了不錯的效果。

我校的材料專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中，除了培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，更加強調(diào)學(xué)生的綠色健康與安全環(huán)保意識。但目前該門課的教學(xué)依然存在著諸如綜合與設(shè)計性實驗比例偏低，實驗內(nèi)容更新緩慢，新型實驗項目開發(fā)不夠深入等問題，因此學(xué)生的創(chuàng)新能力及工程能力提升效果不夠明顯。

2 材料類專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革

2.1 構(gòu)建以能力輸出為導(dǎo)向的課程體系

合肥學(xué)院依托中德合作示范教育基地，借鑒德國工程教育理念，打破原有的課程體系，從學(xué)生能力培養(yǎng)要求出發(fā)，針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，形成了以能力輸出為導(dǎo)向的模塊化教學(xué)體系，使教學(xué)內(nèi)容更有針對性。結(jié)合我?！暗胤叫?、應(yīng)用型、國際化”的辦學(xué)定位和材料類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，材料專業(yè)基礎(chǔ)實驗根據(jù)培養(yǎng)學(xué)生能力特點分為四個模塊：以培養(yǎng)學(xué)生工程實踐基礎(chǔ)能力為目標的材料工程基礎(chǔ)實驗；以培養(yǎng)學(xué)生材料現(xiàn)代分析測試能力為目標的材料研究與測試方法實驗；以培養(yǎng)學(xué)生材料科學(xué)基礎(chǔ)理論分析能力為目標的材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗；以培養(yǎng)學(xué)生材料性能分析能力為目標的無機材料性能實驗。

2.2 更新教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，我們將不同的實驗項目組合成新的實驗?zāi)K，根據(jù)模塊特點，結(jié)合本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，有針對性的選擇教學(xué)方法，取得了較好的效果。利用校內(nèi)外資源，尤其是依托校內(nèi)的實習(xí)和實訓(xùn)基地，開設(shè)以現(xiàn)代生產(chǎn)過程、企業(yè)場景模擬為內(nèi)容的工程實訓(xùn)項目。改變傳統(tǒng)的實驗方式，采用項目驅(qū)動、開放式工程實訓(xùn)等教學(xué)方法，有效提升了學(xué)生的工程實踐能力。例如，依托學(xué)院“化工工程師之家”工程實訓(xùn)平臺，采用雙導(dǎo)師制和企業(yè)化管理，讓參與實訓(xùn)的學(xué)生能切實感受企業(yè)氛圍；強調(diào)開發(fā)流程的規(guī)范化，從項目需求到項目設(shè)計開發(fā)，完全模擬企業(yè)的運作模式。學(xué)生不僅能接受各種類型的基礎(chǔ)技能培訓(xùn)，同時還接受企業(yè)工藝、設(shè)備、工程制圖等專業(yè)技能方面的培訓(xùn)。

2.3 注重學(xué)生工程意識的培養(yǎng)

目前各高校均十分重視工程教育專業(yè)認證工作，強調(diào)對學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，這也是國際上通行的工程教育質(zhì)量保障制度[6]。為準備和迎接無機非金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)認證，我們材料類專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中，時時處處注意培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，鍛煉其解決復(fù)雜工程問題的能力。

教學(xué)中始終貫穿著對學(xué)生進行工程意識的培養(yǎng)，將工程意識滲透在實驗預(yù)習(xí)、實驗操作和實驗數(shù)據(jù)處理及報告的完成等傳統(tǒng)實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。要求學(xué)生在實驗前預(yù)習(xí)并了解各種設(shè)備的主要用途與分類；搞懂各種設(shè)備的構(gòu)造、工作原理及在工業(yè)中的用途，培養(yǎng)學(xué)生實際的工程意識。

教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對工程實踐和復(fù)雜問題進行討論，要求學(xué)生運用理論知識，并結(jié)合工程實際分析解決問題，完成相關(guān)實驗操作的同時思考對應(yīng)的工程實踐。做到理論聯(lián)系并指導(dǎo)實踐，讓學(xué)生不光完成了實驗，更了解了工程實踐，逐步具備解決復(fù)雜工程問題的意識和能力。

總之，通過實驗教學(xué)改革能增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，加強學(xué)生對涉及工程實踐的操作方法和技能的掌握，全面提高其分析問題和解決復(fù)雜工程問題的能力。

3 材料專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中安全、環(huán)保、健康體系建設(shè)

新工科背景下，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力依托于實驗室的建設(shè)，因此探討如何建設(shè)與新工科內(nèi)涵要求相適應(yīng)的實驗室并提出改革措施[9]。為適應(yīng)新工科教育和迎接工程教育專業(yè)認證，充分考慮綠色健康與安全環(huán)保，對實驗室進行了重整與升級改造。

3.1 實驗室健康、環(huán)保與安全建設(shè)

實驗室安全管理體系的基礎(chǔ)和一項重要內(nèi)容就是實驗室的綠色環(huán)保建設(shè)，保障實驗人員的安全健康。為了滿足工程教育專業(yè)認證的基本要求，針對本專業(yè)涉及的高溫高壓等設(shè)備，對具有安全隱患的實驗儀器、設(shè)備，均加裝了防護裝置和警示標志。針對每一個實驗項目，都增加了該實驗的操作指南與安全提示標示牌。提醒學(xué)生在實驗過程中時刻保持安全環(huán)保意識，營造一個綠色安全、環(huán)保衛(wèi)生的實驗環(huán)境。在實驗室外配置了物品保管箱，學(xué)生實驗前將無關(guān)物品保存在保管箱內(nèi)，只帶實驗報告和筆等實驗必需品。同時，每個實驗室配有急救藥箱和常規(guī)藥品，對實驗中遇到的一些安全問題及時救護和解決。

3.2 實驗人員的安全管理

我們在材料基礎(chǔ)實驗中特別重視綠色環(huán)保與安全健康，教學(xué)中自始至終對學(xué)生安全意識和環(huán)境保護意識的教育。要求所有參與實驗室管理的老師和實驗指導(dǎo)老師都要參加統(tǒng)一組織的安全環(huán)保培訓(xùn)，考核通過后方可上崗。實驗室有完整的安全巡查制度，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，始終保障實驗室處于安全運轉(zhuǎn)狀態(tài)。學(xué)生進入實驗室之前，對其進行化工材料實驗安全環(huán)保教育，只有安全知識考試通過之后，簽訂實驗室與實驗操作安全承諾書后才能進入實驗室進行實驗。

本文在“新工科”背景下，提出了對材料類專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革時，應(yīng)堅持工程教育專業(yè)認證標準，強化學(xué)生的工程意識，從而培養(yǎng)出適應(yīng)“新經(jīng)濟”發(fā)展，能解決復(fù)雜工程問題的高素質(zhì)工程科技人才。