“卓越計(jì)劃”背景下的材料學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

孫 君，程 絲，王新波，戴禮興

(蘇州大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)部，江蘇 蘇州 215123)

“卓越計(jì)劃”背景下的材料學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

孫 君，程 絲，王新波，戴禮興

(蘇州大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)部，江蘇 蘇州 215123)

蘇州大學(xué)的高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)是教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的試點(diǎn)專業(yè)。文中對本科生的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了一系列的改革與探索，充分利用與工廠接軌的儀器和設(shè)備，制定了雙層次的教學(xué)模式。通過校企合作，模擬工業(yè)生產(chǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維方法，提高了實(shí)踐動(dòng)手能力，為日后成長為合格的工程師儲(chǔ)備力量。

卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃；材料學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；探索

卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃(以下簡稱“卓越計(jì)劃”)是為貫徹落實(shí)黨的十七大提出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人力資源強(qiáng)國等戰(zhàn)略部署，貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》而提出的高等教育重大改革計(jì)劃[1]。不同類型的工程師有著不同的成長途徑，但不論何種類型的工程師選擇何種成長途徑都離不開工科院校對工程人才培養(yǎng)的這一重要且不可替代的環(huán)節(jié)，工科院校承擔(dān)著培養(yǎng)工程師的重要責(zé)任，是未來工程師的搖籃[2]。為了實(shí)現(xiàn)“面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才”的卓越計(jì)劃目標(biāo)，必須在大學(xué)階段對工程型人才進(jìn)行系統(tǒng)的理論教育和工程訓(xùn)練，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)就顯得尤為重要。蘇州大學(xué)是參與卓越計(jì)劃的高校之一，其中高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)作為教育部的卓越計(jì)劃試點(diǎn)專業(yè)，結(jié)合自身工科專業(yè)特色，在遵循“行業(yè)指導(dǎo)、校企合作、分類實(shí)施、形式多樣”的“卓越計(jì)劃”原則下，廣泛調(diào)研考察的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有的資源設(shè)備，對本科生的實(shí)踐教育進(jìn)行了改革，制定出與工程型人才相適用的培養(yǎng)計(jì)劃并進(jìn)行了實(shí)踐探索。

1 推陳出新，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重于培養(yǎng)學(xué)生正確、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作技能。這種被動(dòng)的和束縛性的學(xué)習(xí)定位，構(gòu)筑起一堵限制學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展的壁壘[3]。導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為：實(shí)驗(yàn)不是第一位的，不是實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論，而是理論檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)[4]。因此，“卓越計(jì)劃”在教學(xué)方法改革方面著力推行符合工程能力培養(yǎng)規(guī)律的學(xué)習(xí)方法，要求高校在面向?qū)嶋H的教學(xué)過程中，遵循工程的實(shí)踐、集成與創(chuàng)新的特征，采取相應(yīng)的教學(xué)方法，確保學(xué)生的工程能力得以培養(yǎng)、訓(xùn)練、形成和提高[5]。

作為卓越計(jì)劃的試點(diǎn)專業(yè)，我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，推行基于問題的探究式學(xué)習(xí)、基于案例的討論式學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目的參與式學(xué)習(xí)。根據(jù)年級層次的不同，將內(nèi)容分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)。通過整合資源，為學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)用性強(qiáng)且需要應(yīng)用多種基本實(shí)驗(yàn)技能的小型綜合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，目的是使學(xué)生能夠在最短的時(shí)間內(nèi)最有效地去熟悉及操作各儀器設(shè)備，從而能夠讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)有一個(gè)宏觀的認(rèn)識。

與以往的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同，我們不僅為學(xué)生開設(shè)了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，還增加了錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從正反兩方面加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識[6]。而研究型實(shí)驗(yàn)則是由學(xué)生自由選題，利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備，結(jié)合老師的科研成果，給學(xué)生一個(gè)目標(biāo)產(chǎn)物。整個(gè)過程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)老師只是起到一個(gè)督促的作用，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出的疑惑。而學(xué)生在這一確定的目標(biāo)下，自行尋找達(dá)成目的的方法，提出為實(shí)驗(yàn)這一目標(biāo)而需完成哪些任務(wù)。而由于方法的不確定性，在實(shí)施的過程中，學(xué)生必然是要邊學(xué)邊干，有可能要?dú)v經(jīng)多次失敗才能夠完成任務(wù)。對經(jīng)過這一模式訓(xùn)練的學(xué)生，既掌握了實(shí)驗(yàn)技能，又領(lǐng)悟到做科研的樂趣，在失敗的過程中成長。發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，再次提出新的問題，在這個(gè)類似螺旋往復(fù)的過程中，教師充當(dāng)傳道、授業(yè)、解惑的角色，訓(xùn)練學(xué)生在獨(dú)自面對問題時(shí)，不至于束手無策，而是勇于分析問題和解決問題，這樣才能夠引導(dǎo)學(xué)生真正成長為合格的工程師，進(jìn)而為卓越奠定基礎(chǔ)。

2 因材施教，建立雙層次教學(xué)模式

“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)的人才既要有能夠滿足未來發(fā)展需要、能夠適應(yīng)和引領(lǐng)未來工程技術(shù)發(fā)展方向的工程師，也要有能夠在多語言環(huán)境下工作、具備國際競爭能力的工程技術(shù)人才，更要有能夠滿足國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所需要的各種層次和類型的工程技術(shù)人才[2]。

尺有所短寸有所長，針對學(xué)生個(gè)人能力和興趣愛好的不同，我們給學(xué)生設(shè)計(jì)了兩種類型的培養(yǎng)計(jì)劃，即學(xué)術(shù)型培養(yǎng)計(jì)劃和應(yīng)用型培養(yǎng)計(jì)劃。(1)學(xué)術(shù)型的學(xué)生需要完成一些創(chuàng)新性或者探索性的實(shí)驗(yàn)課題，要求他們能夠?qū)ξ粗慕Y(jié)果先進(jìn)行大膽的假設(shè)，然后對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，在運(yùn)行實(shí)施方案的過程中去發(fā)現(xiàn)問題，只有通過及時(shí)的研究總結(jié)，才能夠逐步完善實(shí)驗(yàn)方案并修正假設(shè)的結(jié)果。對于這類學(xué)生，我們鼓勵(lì)他們提前進(jìn)入各個(gè)課題組，參與到老師的科研之中，能夠進(jìn)一步培養(yǎng)自我的科研能力。(2)對于應(yīng)用型學(xué)生，由于他們多數(shù)的選擇是在畢業(yè)后就參加工作，因此，我們對于這類學(xué)生的選題注重的是如何解決現(xiàn)有的實(shí)際的工程問題。與合作的相關(guān)企業(yè)探討，以他們的需求為導(dǎo)向，以企業(yè)的工程實(shí)際為背景，以工程技術(shù)為主線，向?qū)W生灌輸創(chuàng)新思維與意識，著眼于提升這一類型學(xué)生的工程素養(yǎng)，著力于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力。

3 生產(chǎn)模擬，工程實(shí)踐能力獲取的搖籃

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生能力、創(chuàng)新意識與能力的重要手段，特別是儀器設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化，將引起科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與管理的巨大變革，讓學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握探索物質(zhì)世界規(guī)律的方法，學(xué)會(huì)應(yīng)用現(xiàn)代化儀器設(shè)備是很重要的[7]。本科層次卓越工程師培養(yǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)要求之一是具有綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論、分析與解決問題方法和技術(shù)手段分析并解決工程實(shí)際問題的能力，能夠參與生產(chǎn)及運(yùn)作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并具有運(yùn)行和維護(hù)能力。工程人才的成長離不開對儀器設(shè)備的接觸、使用與性能開發(fā)。卓越工程師更是要站到生產(chǎn)的第一線。

為了能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的工程型人才，作為卓越計(jì)劃的試點(diǎn)專業(yè)，為了學(xué)生畢業(yè)后能夠快速進(jìn)入企業(yè)模式，我們模擬工業(yè)生產(chǎn)的工程實(shí)踐環(huán)境，在校內(nèi)建立了用于學(xué)生實(shí)踐教學(xué)與工程創(chuàng)新的準(zhǔn)工程實(shí)踐場地。我校的材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)室具有三大合成材料從樹脂合成到加工成型的一系列生產(chǎn)設(shè)備，如從1 L到20 L的系列聚合反應(yīng)釜；用于塑料工業(yè)的單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、注塑機(jī)、吹塑機(jī)；用于橡膠材料的雙輥開煉機(jī)、平板硫化儀；用于纖維加工的熔體紡絲機(jī)、濕法紡絲機(jī)；以及用于復(fù)合材料生產(chǎn)的纏繞機(jī)和擠拉成型機(jī)。針對原料及產(chǎn)品性能的檢測的一系列的分析測試儀器，如用于材料加工性能分析的轉(zhuǎn)矩流變儀、旋轉(zhuǎn)流變儀;熱性能分析的熱重分析儀、差示掃描量熱儀、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀、維卡熱變形儀;力學(xué)性能檢測的萬能拉伸儀、沖擊試驗(yàn)機(jī)，阻燃性能分析的錐形量熱儀;針對纖維材料檢測的單纖維強(qiáng)力儀、聲速法測取向儀等。通過這些大型加工設(shè)備和檢測儀器的引入與開放，一方面開拓了學(xué)生的視野，讓我們的儀器分析不再是紙上談兵；另一方面，讓學(xué)生在大學(xué)期間就接觸并使用這些儀器設(shè)備，有利于日后進(jìn)入企業(yè)的順利過渡，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，通過對大型精密儀器的熟悉與使用，能夠提升學(xué)生日后利用高科技手段去分析解決實(shí)際問題的能力。

同時(shí)，我們從相關(guān)合作的企業(yè)聘請專業(yè)的工程師對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，來彌補(bǔ)我們專職實(shí)驗(yàn)教師工程經(jīng)驗(yàn)的不足。這種由數(shù)名職稱不同、年齡分布不同、具有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的專任教師和企業(yè)的兼職教師組成的工學(xué)互動(dòng)組合實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)與學(xué)生未來工作實(shí)際的零距離接觸，加強(qiáng)了生源需求和企業(yè)需求之間的信息交流，能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的專業(yè)選擇，使得企業(yè)需求和學(xué)生就業(yè)需求有機(jī)地協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來[8-10]。

只有通過大量的工程實(shí)踐，尤其是到生產(chǎn)車間或工程工程一線學(xué)習(xí)和現(xiàn)場實(shí)踐，才能夠?qū)こ虒?shí)際問題具有深入、系統(tǒng)、本質(zhì)的認(rèn)識和理解，才具備培養(yǎng)分析和解決問題能力的條件，才能夠讓工程人成長為稱職的工程師。

4 實(shí)習(xí)報(bào)告，不可或缺的系統(tǒng)性思維認(rèn)識

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的定義為在科學(xué)研究活動(dòng)中人們?yōu)榱藱z驗(yàn)?zāi)骋环N科學(xué)理論或假設(shè)，通過實(shí)驗(yàn)中的觀察、分析、綜合、判斷，如實(shí)地把實(shí)驗(yàn)的全過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果用文字形式記錄下來的書面材料。

為了能夠加大對學(xué)生的訓(xùn)練與培養(yǎng)，我們給予學(xué)生設(shè)計(jì)的是研究性的實(shí)驗(yàn)課題，是由一個(gè)個(gè)的小實(shí)驗(yàn)有機(jī)統(tǒng)一出來的，因此要求在系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，遞交一份總結(jié)性的實(shí)習(xí)報(bào)告。未來的卓越工程師不是閉門造車，不僅要解決實(shí)際的生產(chǎn)問題，還要能夠?qū)栴}形成系統(tǒng)的認(rèn)識?！爸v究邏輯、表達(dá)清晰、用詞準(zhǔn)確、思維嚴(yán)謹(jǐn)”是對學(xué)生撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告的基本要求。在撰寫的過程中，學(xué)生要依次回答出如下的問題：研究的是什么問題？這個(gè)問題是如何研究的？在研究的過程發(fā)現(xiàn)了什么？在有了實(shí)驗(yàn)結(jié)果之后，這些結(jié)果又意味著什么呢？要解決這些問題，學(xué)生需要去查閱大量的文獻(xiàn)來撰寫引言，需要構(gòu)思實(shí)驗(yàn)材料以及實(shí)驗(yàn)方法，針對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,要求學(xué)生能夠進(jìn)一步地討論與分析。因此，為了能夠撰寫出一篇合格的實(shí)習(xí)報(bào)告，學(xué)生需要對這一相關(guān)課題進(jìn)行一個(gè)比較全面的了解，既擴(kuò)大了自己的知識層面，又訓(xùn)練了語言的組織能力、思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。通過這樣一個(gè)有意識去培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力，有利于學(xué)生去處理好整體與局部的關(guān)系，有利于提高其統(tǒng)籌能力和預(yù)見能力，為最終成長為卓越工程師鋪墊基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

建立基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建立以課題研究帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式。將研究成果和研究思維注入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對學(xué)生全面開放儀器設(shè)備，并輔以雙師指導(dǎo)，最終以實(shí)習(xí)報(bào)告形式對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)性認(rèn)識，不僅可以幫助學(xué)生擴(kuò)展知識視野，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，更能夠培養(yǎng)其科學(xué)思維方法，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，為日后成長為合格的工程師儲(chǔ)備力量。

[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究, 2010(4)：21-29.

[2]林健.工程師的分類與工程人才培養(yǎng)[J].清華大學(xué)教育研究,2010,31(1) , 51-60.

[3]王金發(fā),戚康標(biāo),何炎明，等.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性及實(shí)踐效果[J].高等理科教育,2003(6),51-54.

[4]王義遒.當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾個(gè)問題——在高校實(shí)驗(yàn)室工作研究會(huì)第二次全國實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研討會(huì)(南京)上的講話[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2000,17(4)，1-5.

[5] 林健.談實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”引發(fā)的若干變革[J].中國高等教育，2010(17)：30-32.

[6] 王新波,程絲.反應(yīng)擠出實(shí)驗(yàn)的探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2009,7(2), 45-46.

[7] 朱傳禮.國家教委高教司朱傳禮副司長在全國高校實(shí)驗(yàn)室工作研究會(huì)’97實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研討會(huì)上的講話[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，1998，17(1),3-4.

[8] 徐平利.工學(xué)互動(dòng)組合:重構(gòu)高職教育雙師型教學(xué)團(tuán)隊(duì)的新思路[J].教育發(fā)展研究,2007(3)：71-73.

[9] 張麗勇.工學(xué)互動(dòng)組合的課程組建設(shè)研究[J].成人教育,2012,32(6), 92-93.

[10] 葉華.工學(xué)互動(dòng)組合的專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)簡論[J].職業(yè)教育研究,2008(5),71-72.

Exploration of Experiment Teaching for Materials Major According to “A Plan for Educating and Training Outstanding Engineers”

SUN Jun, CHENG Si, WANG Xinbo，DAI Lixing

(College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, China)

The experiment teaching for undergraduate students was developed due to the Materials and Polymer Materials Major being selected as “a plan for educating and training outstanding engineers”. Double-layer teaching mode was performed through utilizing our instruments, which are similar to those in factory. Scientific modes of thinking were trained, and the ability of practice was improved through establishing the cooperation between school and enterprise and simulating industrial production process.

plan for educating and training outstanding engineers; materials major; experiment teaching; exploration

2013-12-17；

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”基金資助項(xiàng)目。

孫 君(1984-)，男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，現(xiàn)從事高性能纖維研究及實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

程 絲(1975-)，女，博士，副教授，研究方向：高分子材料、有機(jī)——無機(jī)雜化功能材料。。

G642.423；O63；TQ314

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.025