植物纖維材料工程實驗教學(xué)示范中心的內(nèi)涵建設(shè)與實踐

饒久平 陳禮輝

(福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福州 350002)

福建農(nóng)林大學(xué)植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心的前身是原福建林學(xué)院森林工程系于1958年建立的木材學(xué)和植物纖維化學(xué)實驗室，后依托于福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院;2001年，按照材料工程學(xué)院的學(xué)科定位——以植物資源化學(xué)與生物質(zhì)材料為特色，以林業(yè)工程學(xué)科為優(yōu)勢，材料、輕工、化工、家具多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展，正式成立了福建農(nóng)林大學(xué)植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心，后于2009年7月成為福建省普通高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心。植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心(以下簡稱“實驗教學(xué)中心”)以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力以及提高教學(xué)質(zhì)量為宗旨，實驗教學(xué)任務(wù)覆蓋全校，面向本科生、研究生等不同教育層次的學(xué)生開放。尤其是近年來實驗教學(xué)中心非常注重其示范內(nèi)涵建設(shè)，在實驗教學(xué)體系和管理機制建設(shè)、實驗課程改革等方面進行了不斷的探索。

一、瞄準人才培養(yǎng)目標，明確實驗教學(xué)定位

植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心秉承福建農(nóng)林大學(xué)“育人為本、德育為先、強化基礎(chǔ)、提高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)指導(dǎo)思想，把知識傳授、能力培養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)的提高貫穿于實驗教學(xué)的全過程，確立了“以學(xué)生為本，以能力為核心，知識、能力與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的實驗教學(xué)理念［1］;建立了“一體化、層次化、模塊化”的植物纖維材料工程實驗教學(xué)體系，著力于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力以及全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，從而為海峽西岸經(jīng)濟區(qū)建設(shè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型、復(fù)合型人才。

(一)“一體化”實驗教學(xué)體系

“一體化”包含3層含義，其一，植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心的實驗教學(xué)面向植物纖維材料工程領(lǐng)域的木材科學(xué)與工程、材料科學(xué)與工程、輕化工程、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)，并在實驗教學(xué)中將植物材料制備、測試、分析融為一體;其二，實驗教學(xué)包括基礎(chǔ)(演示)實驗教學(xué)、綜合(設(shè)計)實驗教學(xué)、工程實訓(xùn)和創(chuàng)新性實驗教學(xué)，將理論教學(xué)與實驗教學(xué)融為一體，融知識傳授、能力培養(yǎng)與素質(zhì)教育為一體;其三，實驗教學(xué)中心將本科生實驗教學(xué)與研究生實驗教學(xué)融為一體、教學(xué)中的實驗與科研中的實驗融為一體，實現(xiàn)了教學(xué)與科研的相互結(jié)合、相互促進。

(二)“層次化”實驗教學(xué)體系

實驗教學(xué)中心在設(shè)置實驗課程時，按照由低到高年級學(xué)生實驗教學(xué)多層次遞進的培養(yǎng)要求，以縱向?qū)哟位瘶?gòu)建了基礎(chǔ)(演示)實驗、綜合(設(shè)計)實驗、工程實訓(xùn)(在工程實訓(xùn)平臺利用中試生產(chǎn)線開展課程實習)和創(chuàng)新性實驗4個層次的實驗教學(xué)，形成了從基礎(chǔ)到綜合、從理論知識到實踐技能、從傳授知識到培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實驗課程教學(xué)體系［2］。

(三)“模塊化”實驗教學(xué)體系

實驗教學(xué)中心面向植物纖維材料工程領(lǐng)域的相關(guān)學(xué)科，針對材料科學(xué)與工程、木材科學(xué)與工程、輕化工程和化學(xué)工程與工藝等不同學(xué)科專業(yè)的需求，緊緊圍繞各專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃，構(gòu)建了特色鮮明的“模塊化”專業(yè)實驗課程體系;同時，根據(jù)各專業(yè)的特點，除了將部分實驗設(shè)置為獨立的實驗課之外，仍將部分實驗設(shè)置在理論課程之內(nèi)。此外，實驗教學(xué)中心注重協(xié)調(diào)各專業(yè)“模塊化”實驗課程間的共性與個性的關(guān)系，促進不同學(xué)科專業(yè)知識的交叉與滲透，以滿足培養(yǎng)“寬口徑”植物纖維材料工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的要求［3-4］。

二、加強實驗教學(xué)中心管理機制建設(shè)，整合實驗教學(xué)資源

(一)加強管理機制建設(shè)

植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心實行校、院2級管理，主任由學(xué)校任命。實驗教學(xué)中心實行主任負責制，主任主管中心的全面工作，負責制定中心的發(fā)展規(guī)劃并管理和協(xié)調(diào)中心的各項工作;負責聘任中心副主任、實驗室主任和實驗教學(xué)指導(dǎo)委員會成員，以及實驗課教師和管理人員;負責經(jīng)費的籌集和日常使用的審批等。中心副主任分工負責實驗教學(xué)管理、實驗室建設(shè)、創(chuàng)新性實驗等具體的日常工作。實驗教學(xué)指導(dǎo)委員會負責實驗課程教學(xué)計劃、教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和實驗項目等的審定工作，對實驗教學(xué)發(fā)揮決策和引導(dǎo)作用。通常，實驗教學(xué)中心的建設(shè)計劃由各實驗室主任和實驗課程主講教師共同擬定，然后報實驗中心主任，最后經(jīng)實驗教學(xué)指導(dǎo)委員會審定后執(zhí)行。

(二)整合實驗教學(xué)資源

福建農(nóng)林大學(xué)植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心現(xiàn)有實驗室面積4220m2，單價為800元以上的儀器設(shè)備的總值共計1632萬元。近5年，實驗教學(xué)中心新增建設(shè)資金1500萬元，購置了先進的教學(xué)、科研儀器以及專業(yè)實習生產(chǎn)線;建立了木質(zhì)工程材料制備、家具與木制品制作、制漿造紙、化工分離、化學(xué)藥品貯藏、材料性能檢測、木材學(xué)、紅外光譜、復(fù)合材料工程實訓(xùn)、生物質(zhì)復(fù)合材料創(chuàng)新平臺等43個實驗分室。為了提高實驗教學(xué)資源的利用效率，按照植物纖維材料實驗教學(xué)中心的發(fā)展要求，根據(jù)實驗室的功能將實驗分室劃歸為5大類，分別為植物纖維材料制備實驗室、測試實驗室、分析實驗室以及工程實訓(xùn)平臺和科技創(chuàng)新平臺。其中，工程實訓(xùn)平臺承擔課程實習任務(wù)，科技創(chuàng)新平臺承擔學(xué)生創(chuàng)新性實驗教學(xué)任務(wù)。5大類實驗室分別配備了實驗室主任，實驗教學(xué)中心的建制和管理體系詳見圖1。

三、依托材料工程學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢，推進實驗教學(xué)中心的建設(shè)

福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院擁有福建省“211”重點學(xué)科“林產(chǎn)加工”、福建省高等學(xué)校重點學(xué)科“木材科學(xué)與技術(shù)”，以及“福建省生物質(zhì)材料工程技術(shù)研究中心”“福建省植物資源化學(xué)與材料技術(shù)開發(fā)基地”“福建省林業(yè)工程研究生教育創(chuàng)新基地”和“中央與地方共建高校特色優(yōu)勢學(xué)科生物質(zhì)材料實驗室”。材料工程學(xué)院的這些學(xué)科優(yōu)勢和平臺為植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心的發(fā)展提供了支撐。實驗教學(xué)中心依托福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院形成了博士后、博士、碩士、本科等多層次的人才培養(yǎng)格局，現(xiàn)面向“林業(yè)工程”一級學(xué)科博士點、“林業(yè)工程”一級學(xué)科博士后流動站、“木材科學(xué)與技術(shù)”“林產(chǎn)化學(xué)加工工程”2級學(xué)科博士點、“木材科學(xué)與技術(shù)”“林產(chǎn)化學(xué)加工工程”“制漿造紙工程”3個碩士點(學(xué)術(shù)型)、“林業(yè)工程”“輕工技術(shù)與工程”2個專業(yè)學(xué)位碩士點、“木材科學(xué)與工程”“材料科學(xué)與工程”“化學(xué)工程與工藝”“輕化工程”4個全日制本科專業(yè)。實驗教學(xué)中心現(xiàn)有教師45人，其中教授14人(含博導(dǎo)9人)、副教授(含高級實驗師)15人、講師(含實驗師)7人、助教5人;具有博士學(xué)位的教師有20人，在職攻讀博士學(xué)位的教師有6人，具有碩士以上學(xué)位的教師比例為75.6%;留學(xué)回國人員有6人。

近5年來，材料工程學(xué)院從學(xué)科建設(shè)經(jīng)費中撥出500多萬元用于植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心的建設(shè)，為其購置了先進的儀器設(shè)備用于實驗教學(xué)，改善了實驗條件。實驗教學(xué)中心也積極開展科研實驗，5年來共承擔科研項目80多項，獲得科研經(jīng)費2500多萬元。實驗教學(xué)中心把科研課題與學(xué)生的畢業(yè)論文、科研項目與實驗教學(xué)緊密結(jié)合起來，以科研帶動與促進師資隊伍學(xué)術(shù)水平和實驗教學(xué)水平的提高。例如:①復(fù)合材料實驗與國家“十一五”科技支撐計劃項目“可降解竹基高分子復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”和國家自然科學(xué)基金項目“竹纖維增強聚酰胺樹脂復(fù)合材料界面優(yōu)化設(shè)計”“竹纖維/熱塑性塑料復(fù)合材料界面特性及增強機理研究”“植物纖維/熱塑性塑料復(fù)合材料流變行為的研究”等相結(jié)合;②膠黏劑實驗與省級科研項目“環(huán)保型膠黏劑的研制”和“耐水性大豆蛋白膠在木材工業(yè)中的應(yīng)用”等相結(jié)合;③植物纖維化學(xué)課程實驗與福建省重大科技專項“竹纖維紡織材料的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”和國家自然科學(xué)基金項目“炭/陶復(fù)合多孔吸附材料性能與機理的研究”等相結(jié)合;④人造板工藝學(xué)實驗與省級科研項目“新型木質(zhì)復(fù)合材料的研究與開發(fā)”“環(huán)境友好型植物纖維復(fù)合功能材料”等相結(jié)合;⑤制漿原理與工程課程實驗與福建省重大科技專項“竹材硫酸鹽漿低污染ECF漂白技術(shù)”、省教育廳科研項目“竹材堿性過氧化氫機械漿制漿性能的研究”等相結(jié)合;⑥植物材料科學(xué)課程實驗與省級科研項目“植物纖維膨化材料包裝材料”“速生材尺寸穩(wěn)定化和強化技術(shù)開發(fā)與推廣”等相結(jié)合。由于絕大多數(shù)本科生的畢業(yè)論文選題都與實驗教學(xué)中心教師的在研課題或項目相結(jié)合，所以學(xué)生的畢業(yè)論文與實際結(jié)合得非常緊密，在近3年畢業(yè)生完成的668篇畢業(yè)論文中，科研型論文就有568篇，所占比例高達85%。這不僅有利于提高學(xué)生的科研興趣，而且有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

四、深化實驗課程改革，規(guī)范實驗課程考核

(一)優(yōu)化實驗課程設(shè)置

為了培養(yǎng)植物纖維材料工程領(lǐng)域“寬口徑”專業(yè)人才，植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心根據(jù)各專業(yè)的不同特點，對實驗進行了優(yōu)化和調(diào)整，分別為木材科學(xué)與工程專業(yè)、輕化工程專業(yè)、材料科學(xué)與工程專業(yè)、化學(xué)工程與工藝專業(yè)單獨設(shè)置了專業(yè)實驗課程，包括30學(xué)時的“人造板工藝學(xué)實驗”、30學(xué)時的“木家具設(shè)計與制作”、50學(xué)時的“制漿造紙分析與檢測”、24學(xué)時的“高分子材料實驗”、40學(xué)時的“化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗”;其他實驗則在理論課內(nèi)設(shè)置;同時注重協(xié)調(diào)各專業(yè)模塊共性與個性的關(guān)系，實現(xiàn)不同學(xué)科專業(yè)知識的交叉與滲透。

(二)規(guī)范實驗課程考核

實驗教學(xué)效果的考核內(nèi)容應(yīng)該包括學(xué)生對基本理論的掌握情況、實驗的操作水平和創(chuàng)造能力、實驗結(jié)果的正確性等。為了進一步規(guī)范實驗課程的考核，植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心結(jié)合各專業(yè)的實際情況，根據(jù)實驗課程的性質(zhì)，分別制訂了相應(yīng)的考核辦法［5-6］。

1.理論課程內(nèi)的實驗

為了全面考核學(xué)生的實驗過程和效果，設(shè)置在理論課程內(nèi)的實驗的考核內(nèi)容主要包括實驗預(yù)習情況、實驗操作過程、實驗報告的完成情況;最后在評定實驗成績時，按照這3部分內(nèi)容所占學(xué)時的比例來確定各部分成績的權(quán)重，其中實驗預(yù)習占20%、實驗操作過程占50%、實驗報告占30%。實驗考核由理論課程的任課教師與實驗的指導(dǎo)教師共同完成。

2.專業(yè)模塊實驗課程

專業(yè)模塊實驗課程多以設(shè)計性、綜合性實驗為主。為了全面考察學(xué)生的實驗動手能力、分析與理解能力以及培養(yǎng)學(xué)生嚴謹、扎實的科學(xué)態(tài)度，對這類實驗課程的考核主要采取考查學(xué)生提交的實驗報告和實際操作表現(xiàn)與實驗課程考試相結(jié)合的形式，具體的考核內(nèi)容包括實驗預(yù)習效果(占5%)、擬定的實驗方案與工藝流程的可行性(占15%)、實驗操作表現(xiàn)(占30%)、實驗報告完成情況(占20%)、實驗課程考試(占30%)。專業(yè)模塊實驗課程的考核由任課教師與實驗指導(dǎo)教師共同完成。

3.工程實訓(xùn)

在植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心工程實訓(xùn)室開展的部分課程實習，主要是利用規(guī)定的原材料和中試生產(chǎn)實驗設(shè)備制備某產(chǎn)品。這類實驗的考核主要是全面考查學(xué)生的實踐動手能力、生產(chǎn)工藝流程和工藝參數(shù)的掌握程度、理論知識與實際操作相結(jié)合的能力，由任課教師與實驗指導(dǎo)教師共同完成，考核等級分為優(yōu)、良、中、合格、不合格。

4.創(chuàng)新性實驗

創(chuàng)新性實驗，主要是結(jié)合國家級、省級和校級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目，或?qū)W生自擬的實驗項目，在植物纖維材料工程實驗教學(xué)中心科技創(chuàng)新平臺進行的實驗。創(chuàng)新性實驗的考核主要采取以論文形式提交實驗報告、結(jié)題答辯、專家評定相結(jié)合的方式，考核的依據(jù)是論文質(zhì)量、綜述能力、結(jié)題答辯情況，以及獲獎、發(fā)表科技論文和申請專利的情況等?？己擞蓪嶒灲虒W(xué)中心指導(dǎo)委員會及指導(dǎo)教師共同完成，考核等級分為優(yōu)、良、中、合格、不合格。近3年來，實驗教學(xué)中心為8項國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目、10項福建省大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目、146項校級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目的順利開展提供了有力的支持。

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