材料類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新實驗設(shè)計與模式探索

湖北工業(yè)大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院　　趙西坡　　李學(xué)鋒　　彭少賢　　張高文

材料類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新實驗設(shè)計與模式探索

湖北工業(yè)大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院趙西坡李學(xué)鋒彭少賢張高文

材料類專業(yè)屬于實用性較強的學(xué)科，教師需要優(yōu)化課程體系，改革教學(xué)方法，在材料專業(yè)教學(xué)中注重實驗設(shè)計的創(chuàng)新，積極探索符合學(xué)生職業(yè)需求的實驗?zāi)Ｊ?，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和人才培養(yǎng)效率。本文針對材料類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新實驗設(shè)計與模式展開研究。

材料類專業(yè) 創(chuàng)新 實驗設(shè)計 實驗?zāi)Ｊ?/p>

材料類專業(yè)屬于傳統(tǒng)的工科專業(yè)，相比較于其他專業(yè)，材料類專業(yè)對動手實踐能力具有很高的要求。材料可以劃分為多種類別，包括金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料以及無機材料等。材料類專業(yè)教學(xué)時，教師會應(yīng)用到物理知識和化學(xué)知識，實驗課程是必不可少的。隨著高校實驗教學(xué)改革的深入，要提高材料學(xué)專業(yè)的人才質(zhì)量，就要從人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，實施創(chuàng)新實驗?zāi)Ｊ剑耘囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的職業(yè)競爭力。

一、材料類專業(yè)大學(xué)生的人才培養(yǎng)要求

十八大報告針對高校人才培養(yǎng)提出了指導(dǎo)思想，即高校要加大力度注重應(yīng)用型人才培養(yǎng)，以提高高校大學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，提高職業(yè)競爭力。多年來的高校大學(xué)生擴招，使高校從傳統(tǒng)的精英教育逐漸轉(zhuǎn)向大眾化教育。市場經(jīng)濟環(huán)境下，世界經(jīng)濟一體化促使經(jīng)濟多元化發(fā)展，給中國的各行各業(yè)帶來壓力，社會對人才質(zhì)量的要求越來越高。高校在材料專業(yè)人才培養(yǎng)中，注重創(chuàng)業(yè)理念以及技術(shù)能力的培養(yǎng)，以使學(xué)生能及時發(fā)現(xiàn)機會，緊緊抓住發(fā)展機遇，能在他人猶豫之時開創(chuàng)自己的事業(yè)。

高校對材料類專業(yè)大學(xué)生采用創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式，這不是要讓學(xué)生在創(chuàng)業(yè)中一定成功，而是對學(xué)生的創(chuàng)業(yè)素質(zhì)予以培養(yǎng)。按照《關(guān)于全面深化“721”人才培養(yǎng)模式改革的指導(dǎo)意見》以及《湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)分制改革總體方案》中關(guān)于人才培養(yǎng)所提出的指導(dǎo)性意見，高校要求創(chuàng)新人才培養(yǎng)就是要優(yōu)化課程體系，更新教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，完善教學(xué)管理制度，致力于培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型人才。

對材料類專業(yè)大學(xué)生進行創(chuàng)業(yè)意識培養(yǎng)時，高校要注重提升大學(xué)生的知識運用能力和知識創(chuàng)新能力。這不是鼓勵所有材料專業(yè)的學(xué)生都參與創(chuàng)業(yè)，而是對學(xué)生的創(chuàng)業(yè)精神予以培養(yǎng)，以提高學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)，讓學(xué)生對發(fā)展機會具備一定的識別能力，使學(xué)生具備資源整合的能力，能將創(chuàng)新方案付諸到實際中，使材料類專業(yè)大學(xué)生具有較高的職業(yè)能力。

二、大學(xué)生的人才培養(yǎng)模式

對材料類專業(yè)大學(xué)生的培養(yǎng)中，高校以就業(yè)為導(dǎo)向培養(yǎng)應(yīng)用型人才的學(xué)生數(shù)量為70%左右，學(xué)校注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。一專多能的復(fù)合型中堅人才占20%左右的學(xué)生，培養(yǎng)方案實施“1＋X”的雙專業(yè)拓展教育。10%以內(nèi)的學(xué)生組建創(chuàng)新學(xué)院和卓越工程師學(xué)院。學(xué)校對這部分學(xué)生開展精英式教育，以為相關(guān)領(lǐng)域培養(yǎng)工程精英。

對材料類專業(yè)的大學(xué)生進行培養(yǎng)，大學(xué)一年級、二年級學(xué)校從學(xué)生專業(yè)的角度出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識，滿足學(xué)生的創(chuàng)業(yè)心理。隨著學(xué)生創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的提升，學(xué)生會以此為目標(biāo)與專業(yè)教師積極配合，接受教師的指導(dǎo)。大學(xué)三年級，學(xué)校可以開設(shè)材料專業(yè)實踐技術(shù)培養(yǎng)，主要是在材料試驗教學(xué)中付諸實施。學(xué)校的實踐技術(shù)培養(yǎng)采用培養(yǎng)學(xué)分制，對學(xué)生的實踐技術(shù)能力予以量化，以對學(xué)生的知識創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力發(fā)揮起到一定的督促作用。大學(xué)四年級，學(xué)校對材料專業(yè)的學(xué)生進行創(chuàng)業(yè)人才精英培養(yǎng)，即材料專業(yè)學(xué)生中的30%左右參與，其他專業(yè)的參與學(xué)生數(shù)量占有25%左右，有助于提高學(xué)生的競爭意識，使學(xué)生遇到困難和風(fēng)險的時候能勇于面對、敢于克服，以在職業(yè)生涯中走上成功的道路。

三、創(chuàng)新材料類專業(yè)實驗設(shè)計

1. 明確材料類專業(yè)實驗課程的指導(dǎo)思想

實驗課程中，教師要對專門基礎(chǔ)知識予以強調(diào)，包括學(xué)習(xí)方法、學(xué)生在學(xué)習(xí)中需要掌握的技術(shù)能力等。材料類專業(yè)學(xué)生進入職業(yè)崗位中，主要從事的工作包括材料生產(chǎn)產(chǎn)品的研發(fā)與制造、材料工程設(shè)計、對材料技術(shù)的改造以及材料的經(jīng)營管理模式設(shè)計等。創(chuàng)新材料類專業(yè)實驗設(shè)計的主要目的是構(gòu)建新的實驗課程教學(xué)模式，針對目前材料類專業(yè)教育中存在的問題進行分析，將基礎(chǔ)理論與創(chuàng)新實踐教學(xué)結(jié)合，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2. 完善材料類專業(yè)實驗課程體系

材料類專業(yè)實驗課程教學(xué)中，教師不僅要注重對學(xué)生基礎(chǔ)性技術(shù)操作能力的訓(xùn)練，還需要注重學(xué)生對材料測試技術(shù)的掌握。特別是材料工程制備工藝中，學(xué)生要能靈活應(yīng)用材料測試技術(shù)。在其之后，材料類專業(yè)學(xué)生通過實驗要掌握材料產(chǎn)業(yè)的設(shè)計技術(shù)。實驗教學(xué)要按照這個教學(xué)順序展開。

例如，高分子科學(xué)與工程導(dǎo)論開展實驗教學(xué)可以劃分為四個實驗課程模塊，即第一個實驗課程模塊“有機化學(xué)實驗”（56學(xué)時）、第二個實驗課程模塊“物理化學(xué)實驗”（24學(xué)時）、第三個實驗課程模塊“機械設(shè)計基礎(chǔ)”（48學(xué)時）、第四個實驗課程模塊“綜合實驗”（4周）。

第一個實驗課程模塊針對高分子化學(xué)知識展開實驗教學(xué)；第二個實驗課程模塊針對高分子物理性能開展測試技術(shù)的實驗教學(xué)；第三個實驗課程模塊針對高分子材料成型以及相應(yīng)的加工技術(shù)展開實驗教學(xué)；第四個實驗課程模塊進行專業(yè)綜合實驗教學(xué)。這些試驗教學(xué)課程都是獨立存在的，分別在第五學(xué)期、第六學(xué)期、第七學(xué)期開展教學(xué)。

3. 材料類專業(yè)實驗課程內(nèi)容的創(chuàng)新

材料類專業(yè)實驗課程內(nèi)容是達到專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵，不僅對學(xué)生的工程素質(zhì)培養(yǎng)起到一定的作用，還將專業(yè)內(nèi)涵融入其中。學(xué)校創(chuàng)新材料類專業(yè)實驗課程內(nèi)容，要將實驗創(chuàng)新理論融入原有的實驗課教學(xué)中，對試驗內(nèi)容進行收集、歸納分析、歸類后刪減，對處理過的內(nèi)容進行重新整合并落實到試驗課程中。

實驗課程的主要內(nèi)容是實驗項目。不同的試驗項目之間存在內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，并不是單純的組合。學(xué)生通過試驗教學(xué)主線將各個試驗項目銜接起來，構(gòu)成有機體。試驗教學(xué)要與理論教學(xué)同步，做到教學(xué)分層次展開。

（1）材料類專業(yè)實驗課程中的基礎(chǔ)實驗

基礎(chǔ)實驗是以材料為主要的教學(xué)內(nèi)容，依托材料基礎(chǔ)科學(xué)知識、高分子物理、高分化學(xué)、材料測試等，試驗教學(xué)的主線是材料合成、結(jié)構(gòu)和性能，主要試驗項目包括甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、酚醛樹脂的合成、苯乙烯的懸浮聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合 ?；A(chǔ)實驗中，學(xué)生對材料有了初步認(rèn)識，并能對材料的組織、材料所含有的成分以及材料所具有的性能之間的關(guān)系有感性認(rèn)識。學(xué)生通過掌握材料的組織性，提升材料類專業(yè)試驗操作的基本技術(shù)能力。

（2）材料類專業(yè)實驗課程中的制品檢測技術(shù)

材料類專業(yè)實驗課程中，教師要培養(yǎng)學(xué)生運用基本原理、基本理論解決實際問題的動手能力。本課程對塑料、橡膠等方面的測試技術(shù)作了一些較為深入的探討。它可以培養(yǎng)學(xué)生的工程實驗?zāi)芰?。主要實驗?nèi)容包括粉體堆積密度測定、聚合物材料氧指數(shù)的測定、聚合物材料表面及體積電阻的測定，以及聚合物材料拉伸性能、沖擊性能、彎曲性能、直角撕裂、折光指數(shù)等。

（3）材料類專業(yè)實驗課程中的專業(yè)綜合實驗教學(xué)

材料類專業(yè)實驗課程中的專業(yè)綜合實驗教學(xué)屬于設(shè)計性質(zhì)的實驗教學(xué)課程，旨在對學(xué)生的專業(yè)操作技術(shù)能力進行培養(yǎng)，使學(xué)生鞏固材料專業(yè)理論知識和實踐能力。該實驗課程要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，綜合運用所學(xué)的高分子化學(xué)、高分子物理、高分子加工、功能高分子材料、高分子材料改性等專業(yè)知識，查閱相關(guān)資料，自行設(shè)計實驗方案，系統(tǒng)完成高分子設(shè)計、高分子合成、高分子材料加工、高分子材料改性及應(yīng)用性能表征等實驗內(nèi)容，并能較好運用所學(xué)的專業(yè)知識解決實驗中遇到的問題，能較好解釋實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果材料類專業(yè)實驗。

學(xué)校開展專業(yè)綜合實驗，就是采用實驗的方法對學(xué)生進行技術(shù)訓(xùn)練。學(xué)生在實驗課程中可以選擇自己喜歡的項目，圍繞試驗項目查閱資料而將實驗方案制定出來，并設(shè)置工藝參數(shù)；根據(jù)試驗需要選擇實驗儀器，直到試驗方案實施。

例如，試驗項目是苯乙烯精制、過硫酸鉀精制、乳液法制備聚苯乙烯、聚苯乙烯熔融指數(shù)測定、PS與彈性體SBS共混材料制備、PS與彈性體SBS共混材料力學(xué)性能測試。學(xué)生參與實驗項目的全過程，會深入了解材料工藝學(xué)的相關(guān)知識。在高分子化學(xué)、高分子物理、高分子成型工實驗的基礎(chǔ)之上，學(xué)生系統(tǒng)訓(xùn)練綜合運用所學(xué)專業(yè)理論知識解決實際問題的能力，使學(xué)生更深入地理解高分子結(jié)構(gòu)，理解成型工藝條件及應(yīng)用性能之間的關(guān)系，增強學(xué)生對專業(yè)知識的理解和掌握，增強理論和實踐的聯(lián)系，進一步訓(xùn)練學(xué)生的動手能力和從事科學(xué)研究的基本思路和方法，為學(xué)生的畢業(yè)論文設(shè)計和以后的工作學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

學(xué)生進入到實習(xí)階段，可以對材料中所含有的成分、材料的性能、材料的制備工藝、材料的加工工藝以其材料所具備的性能會更深入的認(rèn)識。

（4）結(jié)合科研課題、學(xué)術(shù)論壇等平臺，多途徑培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力

學(xué)?？梢越⒖萍贾v座、學(xué)術(shù)論壇等平臺，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，激發(fā)學(xué)生的科研熱情，以多途徑項目來源為載體，以科技競賽、創(chuàng)新比賽等為平臺，培養(yǎng)學(xué)生提出、分析和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的興趣和能力，不斷提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力、團結(jié)協(xié)作能力和組織實施能力，多層次、多元化、多途徑促進大學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)。

學(xué)?？梢酝貙挻髮W(xué)生科研創(chuàng)新項目的來源途徑，充分利用科研平臺，整合多方相關(guān)資源。學(xué)?？梢栽诮處熆v向、橫向科研課題中提取部分內(nèi)容，設(shè)計成子項目。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)知識和興趣，提出創(chuàng)意和構(gòu)思，與指導(dǎo)教師充分交流溝通后確定研究課題。

創(chuàng)新能力培養(yǎng)不是一蹴而就的事情，不是執(zhí)行一個項目就能完成的工程，它需要大學(xué)階段一系列的綜合訓(xùn)練培養(yǎng)才能達到目標(biāo)。以學(xué)生為主的創(chuàng)新性實驗，能使學(xué)生在本科階段得到科學(xué)研究的訓(xùn)練，使科研創(chuàng)新活動貫穿整個大學(xué)生活，是提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵途徑。

第一個階段，學(xué)校開展科技講座、學(xué)術(shù)論壇、科技前沿動態(tài)學(xué)術(shù)活動，拓寬學(xué)生的視野和知識面，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，激發(fā)學(xué)生的科研熱情，注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣；第二個階段，大學(xué)生參與項目課題，培養(yǎng)動手和實踐能力，建立理論和實踐結(jié)合的意識，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的興趣，發(fā)現(xiàn)問題是體現(xiàn)創(chuàng)新能力重要一點；第三個階段，主持科研項目，學(xué)生可加入教師科研課題，也可自主擬定課題，以此強化大學(xué)生的項目規(guī)劃、團隊協(xié)作能力，提高大學(xué)生的科研和創(chuàng)新實踐能力及可持續(xù)發(fā)展能力。

材料類專業(yè)的人才培養(yǎng)，學(xué)校要從大學(xué)生職業(yè)需求的角度出發(fā)將新的教學(xué)計劃制定出來。學(xué)?？梢詫⒔虒W(xué)計劃與現(xiàn)行的人才培養(yǎng)模式相結(jié)合，將自身的辦學(xué)特色融入其中，建立科技講座、學(xué)術(shù)論壇等平臺培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，激發(fā)學(xué)生的科研熱情，促進大學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的養(yǎng)成。學(xué)校對學(xué)生的實踐能力進行培養(yǎng)的同時，要注重引導(dǎo)學(xué)生樹立創(chuàng)新精神。

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（本文系基金項目：湖北省高校省級教學(xué)改革研究項目，項目編號：2013277；湖北工業(yè)大學(xué)教研項目，項目編號：校2013005、校2010007）

ISSN2095-6711/Z01-2016-11-0218