新工科背景下的教學(xué)改革與實(shí)踐
——以遼寧大學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)為例

王詩(shī)銘，劉 琳，王淑敏，馬春蕾，劉成功，胡桂娟

(遼寧大學(xué) a.輕型產(chǎn)業(yè)學(xué)院；b.化學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110036)

0 前 言

2017年2月教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，討論涵蓋了新工科的內(nèi)涵特征、新工科建設(shè)與發(fā)展方向[1]。同年4月，教育部在天津大學(xué)召開研討會(huì)，明確了新工科的首要目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國(guó)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供智力和人才支撐。本輪對(duì)于“新工科”相關(guān)專業(yè)的建設(shè)，要重視高校對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮的支撐作用[2]。遼寧大學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)已經(jīng)被列入遼寧省向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的試點(diǎn)專業(yè)之一。在教學(xué)方面的改革、創(chuàng)新是保證已投入人、財(cái)、物高效利用的重要方面；同時(shí)，也是保證人才質(zhì)量的重要手段[3]。

1 新工科背景下無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)存在的問(wèn)題

1.1 課程設(shè)置不能滿足學(xué)生就業(yè)需求

目前無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)主干課還是偏向于傳統(tǒng)材料，如玻璃、水泥和陶瓷的基本原理和工藝。近年來(lái)，由于環(huán)境的壓力，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都在去產(chǎn)能，人才需求量降低，所以畢業(yè)生就業(yè)去向很少有到傳統(tǒng)玻璃、陶瓷和水泥生產(chǎn)企業(yè)工作的。然而由于新材料和材料深加工的發(fā)展，近幾年畢業(yè)生到建筑企業(yè)、半導(dǎo)體制造、電池制造和顯示器制造相關(guān)企業(yè)人數(shù)較多。進(jìn)入工作崗位后，很多基礎(chǔ)知識(shí)要從頭學(xué)起，在工作初期有較大的壓力。

1.2 新材料方向?qū)嵙?xí)、實(shí)訓(xùn)中心缺乏

由于無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)為傳統(tǒng)專業(yè)，基本上各個(gè)高校的這個(gè)專業(yè)都有固定的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。實(shí)習(xí)的范疇多局限于玻璃、水泥和陶瓷等傳統(tǒng)領(lǐng)域。而新工科相關(guān)的領(lǐng)域，如：新能源領(lǐng)域，信息相關(guān)半導(dǎo)體領(lǐng)域的實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地相對(duì)較少，學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)直觀感受到新材料的生產(chǎn)、加工過(guò)程，最多可以在實(shí)驗(yàn)室見(jiàn)到一些科研產(chǎn)品的加工。這樣學(xué)生對(duì)新材料的生產(chǎn)會(huì)比較陌生，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域缺乏直觀的認(rèn)識(shí)。

2 針對(duì)上述問(wèn)題的改革措施

2.1 增設(shè)新材料相關(guān)的課程

重組傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)課程，增設(shè)新材料以及學(xué)生就業(yè)方向比較集中的行業(yè)相關(guān)的理論課及實(shí)驗(yàn)課。同時(shí)根據(jù)教師科研方向和特長(zhǎng)，增加部分先進(jìn)材料相關(guān)的課程。將玻璃工藝學(xué)、陶瓷工藝學(xué)和水泥工藝學(xué)三門共6學(xué)分的課程合并為2學(xué)分的無(wú)機(jī)非金屬材料工學(xué)，增設(shè)與半導(dǎo)體功能器件相關(guān)的基礎(chǔ)課固體物理2學(xué)分，半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)2學(xué)分，半導(dǎo)體材料與器件1學(xué)分。合并無(wú)機(jī)非金屬材料熱工基礎(chǔ)(4學(xué)分)與無(wú)機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備(3學(xué)分)為無(wú)機(jī)材料工程基礎(chǔ)(4學(xué)分)，增設(shè)建筑工程概論(1學(xué)分)、環(huán)境保護(hù)與綠色生產(chǎn)技術(shù)(1學(xué)分)和玻璃光導(dǎo)纖維(1學(xué)分)等課程。在選修課中增設(shè)新能源結(jié)構(gòu)材料2學(xué)分、半導(dǎo)體光電化學(xué)2學(xué)分和功能陶瓷材料與器件2學(xué)分，如圖1所示。

圖1 專業(yè)課變化情況(括號(hào)內(nèi)為學(xué)分?jǐn)?shù))

2.2 建立新材料領(lǐng)域相關(guān)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室

新興行業(yè)比如半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)，顯示器生產(chǎn)企業(yè)，這些企業(yè)的部分生產(chǎn)過(guò)程會(huì)涉及保密，這樣只能讓學(xué)生參與部分生產(chǎn)流程。關(guān)鍵的技術(shù)可以在不涉及保密的情況下建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，將新材料的生產(chǎn)工藝流程做成虛擬仿真程序，這樣也可以間接地了解、體驗(yàn)新材料的生產(chǎn)工藝。目前，聯(lián)合學(xué)院內(nèi)電器工程專業(yè)教師制作了導(dǎo)電玻璃生產(chǎn)工藝的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)程序，正在開發(fā)電致變色玻璃生產(chǎn)工藝流程、液晶顯示器生成工藝流程等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。在試行的過(guò)程中學(xué)生顯示出了極大的熱情，并且有助于學(xué)生回顧已學(xué)知識(shí)。例如：導(dǎo)電玻璃生產(chǎn)過(guò)程中涉及的磁控濺射過(guò)程技術(shù)是材料制備技術(shù)課程的相關(guān)內(nèi)容，在設(shè)定相關(guān)參數(shù)，如：氣氛、電壓、濺射時(shí)間和溫度等參數(shù)時(shí)，學(xué)生就需要回顧課程的內(nèi)容，重新通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)各個(gè)參數(shù)的內(nèi)涵。電致變色玻璃生產(chǎn)的工藝流程實(shí)驗(yàn)中涉及電沉積的過(guò)程，電流密度、沉積時(shí)間、母液濃度和電解質(zhì)的選擇對(duì)最終產(chǎn)品的性能均有較大影響，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)有直觀的了解。

3 結(jié)論與展望

新工科背景下的教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，絕不是一蹴而就的。為了給國(guó)家輸送合格優(yōu)質(zhì)的畢業(yè)生，管理者和一線教師都有責(zé)任將這項(xiàng)使命進(jìn)行到底。同時(shí)也要有摸著石頭過(guò)河的精神，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)做出改進(jìn)。從現(xiàn)階段看，新工科的教學(xué)改革主要需要從課程設(shè)置、教師人才結(jié)構(gòu)調(diào)整和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地方面入手，切實(shí)地補(bǔ)齊現(xiàn)行無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)教育模式下的短板，提升教學(xué)質(zhì)量。

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