“五模塊-五平臺”實踐教學體系的構建與實施——以福州大學材料科學與工程學院為例

于　巖

（福州大學，福州350108）

“五模塊-五平臺”實踐教學體系的構建與實施——以福州大學材料科學與工程學院為例

于巖

（福州大學，福州350108）

從材料科學與工程專業(yè)實踐教學與科學研究緊密結合的特點出發(fā)，在系統(tǒng)講授專業(yè)理論知識基礎上，建成并完善科學研究和實踐教學相輔相成的實踐教學新體系，構建基礎型、綜合設計型和創(chuàng)新研究型逐層遞進的實踐體系，以實驗內容模塊化為手段，通過資源有效整合、教學科研緊密結合、學校企業(yè)密切聯(lián)合形成以“五模塊—五平臺”為特征的、系統(tǒng)完善的、多元的實踐教學體系，激發(fā)了學生的實踐創(chuàng)新熱情，顯著提升了人才培養(yǎng)質量，得到用人單位的認可，為師生共同成長搭建了良好的平臺。

材料科學與工程；實踐教學體系；五模塊；五平臺

作為省部共建的地方“211”大學，福州大學材料科學與工程學院從1998年建院伊始就實行“學科平臺基礎+專業(yè)方向”的本科培養(yǎng)模式（即“2+2”模式：2年學科平臺基礎+2年專業(yè)教學）。在社會對高素質創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的期望越來越高的背景下，實踐教學模式的持續(xù)改進和效果提升一直是各高校本科教學的重要研究內容［1］。

為適應材料科學技術的快速發(fā)展及其“大學科”一體化發(fā)展的趨勢，適應當代社會對新材料及相應人才培養(yǎng)的需要［2］，福州大學材料科學與工程學院以提高學生的實驗實踐能力、工程應用能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和綜合素質為目標，堅持教學科研緊密結合，建成并完善科學研究和實踐教學相輔相成的實踐教學新體系，提出構建“五模塊—五平臺”的綜合實驗實踐教學新體系（圖1），致力于形成系統(tǒng)完善、多層次、階梯狀、開放共享的實驗實踐教學新體系，培養(yǎng)復合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型的高素質綜合性人才，使學生具備夯實的基礎理論知識、較強的創(chuàng)新能力、較強的實際工程應用能力和深厚的后續(xù)學習潛能。

圖1　材料科學與工程學院“五模塊-五平臺”實驗實踐教學體系

一、“五模塊”實踐教學體系的構建

根據(jù)學生在不同學習階段知識面的掌握程度和材料類專業(yè)知識模塊，搭建了循序漸進的實驗教學模塊和相應的實驗實踐平臺。實現(xiàn)從基礎實驗向專業(yè)實驗的過渡，最終到綜合設計性、創(chuàng)新性實驗的循序漸進的實驗教育模式，形成了多元化的學生科研訓練模式和實驗中心開放運行管理機制［3］。

1.認知實驗實踐模塊

材料學科認知與實踐是材料類專業(yè)學生在未進入專業(yè)課程學習之前開設的實踐性教學環(huán)節(jié)［4］，主要以參觀調研為主，通過認知訓練、社會調查、社會實踐、軍事理論訓練、金工實習等環(huán)節(jié)，讓學生掌握基本工具、常見儀器儀表的使用及基本操作技能的訓練，使學生對工程實際建立一種初步的感性認識，對本專業(yè)的領域、范圍、社會分工等有初步的了解。

2.專業(yè)基礎實驗實踐模塊

通過基礎實驗（含演示、驗證實驗）、課程設計、專業(yè)綜合訓練等環(huán)節(jié)，進行專業(yè)技能的學習和訓練，強化專業(yè)素質和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學生通過獨立實驗操作和各種能力訓練，掌握材料制備、加工、表征及性能測試的基本方法。針對當前課程設計環(huán)節(jié)任務雷同、枯燥、陳舊，與現(xiàn)實脫離，設計形式單一，評價依據(jù)簡單等突出的問題［5］，學院根據(jù)材料學科綜合性的特性，適當減少基礎實驗的比重，將課程設計的改革納入核心研究內容。

學院要求本科生在課程設計中彰顯材料的特色，強調并突出材料制備、加工及性能檢測等核心理論知識在課程設計中的運用，從選題、設計的組織形式、成果評價等方面進行系統(tǒng)的綜合設計。通過這一層次的實驗教學，使學生在材料領域得到系統(tǒng)全面的學習，切實掌握專業(yè)的基本實驗方法和技術，以及經典的實驗方法和現(xiàn)代技術［6］。同時，為了適應新材料的發(fā)展，學院對實驗內容進行了修正革新，摒棄了一些陳舊過時的實驗內容，增設了與新型材料相關的一些實驗項目。當前，獨立開設的理論課都有與之相匹配的實驗課程，其中包括：材料制備與加工實驗、材料性能實驗、計算材料學導論實驗、材料成形CAD/CAE/CAM綜合實驗、材料結構表征與分析實驗等。

3.專業(yè)綜合實驗實踐模塊

實驗實踐模塊包含了三大基礎材料領域：金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料。各綜合實驗獨立設置課程大綱及課程要求，在內容上、要求上與過去單一的課程輔助實驗有質的區(qū)別，綜合實驗配備優(yōu)秀的指導教師，制定切實可行的教學綱要、實驗計劃、實驗指導書、多媒體課件等實驗教學文件［2］，三個方向的學生根據(jù)各自課題需要自行選擇適宜的原料、工藝和檢測分析方法，自行選題、自擬方案、自選儀器、自主操作，在實驗老師的指導下獨立完成實驗設計，與此同時，學生可通過管理系統(tǒng)預約其想嘗試或者想重復的實驗項目，在實驗進程中可根據(jù)需要，隨時調用相關教學視頻學習，所有的這些操作都采用自助方式，最大限度為學生提供便利。

綜合實驗是在材料科學與工程本科生基礎理論課完成后開設的一次系統(tǒng)綜合性實踐訓練，通過綜合實驗的“大練兵”，加強學生對原始數(shù)據(jù)分析處理、歸納總結的能力，讓學生按照畢業(yè)論文的要求，綜合所學的知識完成實驗設計，做到學以致用、融會貫通。

4.科研創(chuàng)新實驗實踐模塊

科研創(chuàng)新實驗實踐模塊緊緊圍繞高等院校人才培養(yǎng)目標，鼓勵學生“早參與課題、早進實驗室、早融入團隊”［7］，將課堂驗證性實驗拓展為自主性、探究性的科研訓練，進而開發(fā)學生的科研創(chuàng)新潛能并對科研感興趣的學生進行重點培養(yǎng)。為此，學院以導師制為依托，根據(jù)學生學習的不同階段，借助“挑戰(zhàn)杯”、企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)意大賽等活動達到以競賽帶學、以學促競賽的效果、利用學院的各種科研資源和多種科研方向［8］，通過各類項目及科研成果，使學生對不同領域、不同方向的實踐課程都有所接觸和熟悉，組織研究小組定期開展討論或進行必要的輔導，使其所學知識系統(tǒng)化、實用化，為學生的科研訓練創(chuàng)造良好的條件，進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，從而更好地滿足社會對人才標準的要求。

5.工程應用實驗實踐和創(chuàng)業(yè)模塊

通過系列自主研發(fā)項目、橫向開發(fā)課題、工藝改造優(yōu)化項目、科技發(fā)明與制作、畢業(yè)設計（論文）等載體形式，依托各類校企產學研合作研發(fā)實踐平臺，提升學生的工程素養(yǎng)和工程技能，培養(yǎng)系統(tǒng)解決工程實際問題的能力。其中，校企合作是拓展實踐教學空間、提高學生實踐能力的最有效途徑，通過校企全方位、多層次的合作，有效解決了高校工科教育中理論與實際脫節(jié)、實驗設備水平滯后于產業(yè)技術發(fā)展、封閉培養(yǎng)環(huán)境等問題。為此，學院依托福建省功能材料技術開發(fā)基地、福建省功能高分子材料工程技術研究中心、福州市功能材料行業(yè)技術創(chuàng)新中心以及福州大學“納米表面新技術與新產品”科技創(chuàng)新團隊、福州大學晉江研究院等多個科研平臺的資源，中心與福耀玻璃工業(yè)集團股份有限公司、思嘉新材料有限公司、友達光電（廈門）有限公司、中鋁瑞閩股份有限公司、寧德新能源科技有限公司、華潤混凝土股份有限公司、福建泉州順美集團等一批大中型企業(yè)建立了長期的產學研聯(lián)系和合作，這些企業(yè)涵蓋多種材料的研究方向，為學生工程實踐能力的提升和科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)搭建了良好的平臺。

二、與“五模塊”實踐教學相適應“五平臺”的搭建

1.校內公共實驗實踐教學平臺

主要為認知模塊的實踐教學提供支撐，其中軍事訓練和金工實習在學校公共的實踐平臺上統(tǒng)一進行，專業(yè)可有針對性地修訂具體實踐項目，與學校工程中心進行協(xié)商，根據(jù)材料類專業(yè)制定符合培養(yǎng)目標的特色實踐計劃。

2.專業(yè)實驗實踐教學平臺

構建學科專業(yè)實踐教學平臺來服務專業(yè)基礎實踐模塊教學，依托材料科學與工程學院中心實驗室、省級教學示范中心，根據(jù)實踐內容體系，購置相應的實驗儀器設備，進行實踐場地、布局的優(yōu)化，使得各類實驗項目能高效開展和進行。

3.自助開放式綜合共享實驗實踐教學平臺

打造獨具特色的自助開放式綜合實驗實踐教學平臺，服務于綜合性、設計性、開放性和各類實踐創(chuàng)新訓練項目，通過這個平臺，學生可完成從材料設計、制備、到成分、結構分析、性能測試的全過程。這對平臺的硬件和軟環(huán)境都提出了更高的要求，包括實驗室信息化管理水平，師資力量等，而相應的評價和管理機制也需要進一步改革和完善。

4.科研創(chuàng)新訓練實驗實踐教學平臺

采用導師科研實驗室與專業(yè)科研創(chuàng)新訓練實驗實踐教學平臺聯(lián)合的形式構建無機非金屬材料、高分子材料、和金屬材料方向三個專業(yè)科研訓練實驗室［9］，服務于各類綜合性、研究型、設計性實驗，各類學科競賽、各類大學生科技創(chuàng)新項目，同時也為科技發(fā)明制作、畢業(yè)論文（設計）提供支撐。該平臺的運行和管理模式參照開放實驗室模式，充分尊重學生意愿，最大限度發(fā)揮學生的自主性，鼓勵學生利用課余時間在實踐平臺學習，相應的提高各類設備尤其大中型實驗儀器設備的利用率。

5.產學研合作研發(fā)實驗實踐教學平臺

通過各類校企合作平臺和實習實訓基地等的建設，實現(xiàn)校企之間的跨界，師生可以達到思想上無限制的交流和碰撞，繼而產生新的思維方式和創(chuàng)新模式，在師生的頭腦中建立起多元化的教育模式和學習方法［10］。因此，學院以導師的橫向開發(fā)課題為依托，建設高質量校外實踐教學平臺來支撐工程實踐和工程創(chuàng)新實驗實踐教學，以及畢業(yè)設計和其他實踐教學環(huán)節(jié)，學生可分段在校內外分別實踐，中心借助校外實習實踐基地和校企研發(fā)平臺，進行虛擬仿真實驗教學研究，依托部分在線課程，實行全生產實景授課，并將部分專業(yè)課的講課地點移至車間，真正做到學以致用，同時鼓勵部分課程實行案例教學，提高學生的工程素養(yǎng)、強化工程技能訓練和實踐動手能力，培養(yǎng)工程實踐創(chuàng)新能力。

三、“五模塊-五平臺”實踐教學體系的實施效果

1.激發(fā)了學生的實踐創(chuàng)新能力，顯著提升了人才培養(yǎng)質量，得到用人單位的高度認可

實踐教學新體系的構建激發(fā)了學生的熱情，顯著提升了學生的實踐創(chuàng)新能力。2013-2015年，學生獲國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目10項，省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目14項，校級SRPT項目72項，參與學生數(shù)占全院學生總數(shù)的90.6%，遠高于福州大學平均水平36.4%，學生參與各類學科競賽獲得國家級獎項5項，省級獎項6項，本科生第一作者發(fā)表科研學術論文12篇，其中SCI/ EI收錄7篇，核心期刊收錄3篇，申請并授權專利11項，其中發(fā)明專利7項，實用新型4項，校級優(yōu)秀畢業(yè)論文13篇，上述數(shù)據(jù)均位居全校前列。學生實踐創(chuàng)新能力提升顯著。

實踐教學新體系的構建顯著提升了學生的培養(yǎng)效果，大大提高了學生學習與未來職業(yè)發(fā)展的目標性與可行性，增強了學生就業(yè)競爭力。近年來學院的考研升學率均在35%左右，多名畢業(yè)生考取美國亞利桑那州立大學、清華大學、上海交通大學、同濟大學、華南理工大學等國內外知名學府，學院連續(xù)六年被評為福州大學學生考研工作先進單位。學生就業(yè)率多年均在95%以上，位居學校前三名，較好地實現(xiàn)了學院為社會發(fā)展與經濟建設培養(yǎng)學術科技人才的目標定位。

通過問卷調查的方式調研用人單位對我院培養(yǎng)的畢業(yè)生質量，結果表明，超過80%的用人單位普遍認為：我院培養(yǎng)的學生具有較強的實踐能力、自主獲取知識能力、社會交往能力、組織管理能力，能夠勝任在材料相關領域的科研院所或企業(yè)從事材料科學與工程基礎理論研究，新材料、新工藝和新技術的開發(fā)，生產技術管理等工作，具有較強的解決復雜工程實踐問題的能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，達到了預期的培養(yǎng)目標。

2.為省級教學示范中心的獲批提供了強有力的支撐，促進了平臺建設

實踐教學新體系的構建為材料科學與工程福建省級實驗教學示范中心的獲批提供了良好的軟環(huán)境，而省級教學示范中心建設又進一步推動了實踐教學體系的完善，實現(xiàn)了良性的互動式發(fā)展和提升。此外，實踐教學體系的建立還直接推動了材料學院分析與測試中心的改革，為福建省高等學校重點實驗室—生態(tài)環(huán)境材料先進技術實驗室的籌備和申報奠定了基礎。這些科技平臺的建設將為高水平教師的引進和成長提供條件，從而直接或間接對人才培養(yǎng)質量產生積極影響。

3.建成了一批高質量的實習實訓基地

實踐教學新體系的構建鞏固了已有的教學實習基地，并加強了與校外知名企業(yè)的聯(lián)合，促進了產學研的深度融合。近三年來，學院新建了一批既能用于工程應用實習教學，又能合作開展工程應用研發(fā)設施的、先進的校外實習基地。先后與中國一拖集團有限公司、中信重工機械股份有限公司、洛陽LYC軸承有限公司、福建海源自動化機械股份有限公司、福耀玻璃工業(yè)集團股份有限公司、東南汽車工業(yè)有限公司等多家企業(yè)簽訂了實習基地協(xié)議書，卓有成效地開展了校企合作，為聯(lián)合培養(yǎng)具有工程實踐應用背景，能夠解決復雜工程實踐問題能力的材料科學與工程專業(yè)人才提供了硬件保障。

4.提升了教師工程實踐能力

學院擁有較強的師資力量，其中具有博士學位的教師比例近90%，教授、副教授的比例超過70%，具有半年以上海外留學背景的教師比例近40%，但這些教師普遍存在工程實踐能力薄弱的問題，實踐教學新體系的構建為優(yōu)化教師知識結構提供了良好的軟硬件環(huán)境，提高了教師的教學技能，并為教師通過與企業(yè)進行技術合作、聯(lián)合研發(fā)等形式進行提高自身工程實踐能力搭建了良好的平臺。

［1］鄭家茂，熊宏齊.圍繞研究型大學人才培養(yǎng)，建設開放創(chuàng)新的實踐教學體系［J］.高等工程教育研究，2008（3）：94-97.

［2］王金淑，李洪義，劉偉.材料科學與工程實踐教學體系的建立與實施［J］.中國大學教學，2008（3）：85-86.

［3］蓋功琪，宋國利.開放式實驗教學管理模式的研究與實踐［J］.黑龍江高教研究，2009（5）：162-164.

［4］薛長國，滕艷華，邱軼兵.《計算機在材料學科中的應用》課程建設［J］.廣州化工，2013（18）：163-164.

［5］于巖.材料學科本科生課程設計改革的思考［J］.科教導刊，2012（8）：58-59.

［6］許磊，白海龍，翟大成.建設材料學科實驗教學新體系的探討［J］.實驗室研究與探索，2009（12）：162-165.

［7］張楨，江玲.影視傳媒類專業(yè)自主開放實驗室管理模式的創(chuàng)新與實踐［J］.四川文理學院學報，2014（5）：125-127.

［8］郭南南.高校大學生全程導師制培育模式初探［J］.中國輕工教育，2015（3）：57-60.

［9］李耀剛，石國英，王宏志.改革實驗教學培養(yǎng)創(chuàng)新能力［J］.實驗室研究與探索，2007（11）：92-94.

［10］柴巖，王秀燕.關于深化高校藝術專業(yè)實驗教學模式改革的研究——以全國“四校四導師環(huán)藝專業(yè)畢業(yè)設計實驗教學”的教學實踐為例［J］.中國輕工教育，2015（5）：89-92.

（責任編輯：姚歆燁）

The Construction and Application of“Five Modules&Five Platforms”Practice Teaching System

YU Yan
（Fuzhou University，F(xiàn)uzhou 350108，China）

Based on the nature of practice teaching and scientific research on Material Science and Engineering in Fuzhou University，a new progressive practice teaching system has been built where scientific research and practical teaching complement each other.The new practice teaching system consists of 3 different levels，i.e.，fundamental level，integrally designed level，and innovative training level.A systematic and better multivariate teaching system called“five modules&five platforms”has been built through the effective integration and combination of different resources from university and enterprises.

material science and engineering；practice teaching system；five modules；five platforms

G642.0

于巖（1972—），女，教授，研究方向：生態(tài)環(huán)境材料。

福建省高等教育教學改革工程項目；福州大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革項目。