高分子專業(yè)立體式實(shí)踐教學(xué)的構(gòu)建*

林向成，彭洪亮，盧 莎，張煥芝，徐 芬，孫立賢

(桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林 541004)

高分子材料在化工、航天、醫(yī)藥、電子及通訊等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。高分子材料的分子量較大，主要分為功能高分子、工程材料高分子、醫(yī)藥高分子、高分子催化劑，等等[1]。近期的中美貿(mào)易戰(zhàn)，美國(guó)限制向我國(guó)出口芯片以及電子配件。這些產(chǎn)品中涉及到特種高分子材料，具有很高的科技附加值，給我國(guó)的一些企業(yè)或產(chǎn)品造成卡脖子的尷尬局面。目前，我國(guó)的高分子材料的研發(fā)與生產(chǎn)雖然取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但與國(guó)外尚存較大差距[2]。因此，我們需要培養(yǎng)更多的高分子人才，推動(dòng)高分子行業(yè)快速向前發(fā)展。

高等教育處于關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)大學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。過去，我們側(cè)重于理論教育，未能足夠重視實(shí)踐教育。教育部在“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見”中強(qiáng)調(diào)：高等學(xué)校要大力加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，切實(shí)提高大學(xué)生的實(shí)踐能力[3]。我國(guó)“卓越工程師計(jì)劃”的內(nèi)涵就是提倡實(shí)踐創(chuàng)新教育，培養(yǎng)企業(yè)所需的人才[4]。俗話說，真知來之于實(shí)踐。有效開展實(shí)踐教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們積極探索，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力以及獨(dú)立開展工作的能力。因此，需要依據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，積極主動(dòng)對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革探索，建立適合當(dāng)前發(fā)展需求的實(shí)踐教學(xué)模式。目前，高等學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)普遍存在課內(nèi)課時(shí)不足、工業(yè)實(shí)踐形式化、實(shí)踐教學(xué)途徑單一等等[5-6]。針對(duì)實(shí)踐教學(xué)中存在的不足，我們依據(jù)高分子工業(yè)發(fā)展需求，提出課內(nèi)、課外多樣化的立體式實(shí)踐教學(xué)模式。立體式實(shí)踐教學(xué)模式由以下教學(xué)模塊組成，實(shí)施過程中依據(jù)社會(huì)發(fā)展需求進(jìn)行合理的實(shí)時(shí)調(diào)整。

1 課堂實(shí)踐

高分子專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，依據(jù)理論課程開設(shè)相應(yīng)的課堂實(shí)踐教學(xué)。課堂實(shí)踐教學(xué)主要包括無機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn)、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子加工實(shí)驗(yàn)、聚合物反應(yīng)工藝與工程實(shí)驗(yàn)等。課程內(nèi)實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生獲得工程經(jīng)驗(yàn)的重要途徑，在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家的高等教育課程體系中，實(shí)踐教學(xué)比例高達(dá)30%以上[7]。但由于多種原因，我國(guó)高等學(xué)校的教學(xué)安排中，實(shí)踐課程僅占總課時(shí)的25%，有些學(xué)校更是不足20%。此外，由于高校擴(kuò)招，學(xué)校原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒有得到及時(shí)補(bǔ)充，實(shí)踐教學(xué)資源嚴(yán)重不足。教學(xué)大綱本來要求學(xué)生單獨(dú)完成的實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上安排多個(gè)學(xué)生共同完成，結(jié)果是每個(gè)學(xué)生動(dòng)手鍛煉的幾率大大下降，或者出現(xiàn)個(gè)別學(xué)生根本沒有參與實(shí)驗(yàn)過程的操作。因此，我們重新編制了高分子專業(yè)的教學(xué)大綱，把實(shí)踐教學(xué)的課時(shí)占比提高到30%。此外，學(xué)校撥付了一筆實(shí)踐教學(xué)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，用于改造實(shí)驗(yàn)室以及添置實(shí)驗(yàn)儀器，從硬件設(shè)施上確保了實(shí)踐教學(xué)的有效開展。

2 校外實(shí)踐

課程教育要與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)校安排學(xué)生到企業(yè)見習(xí)或?qū)嵙?xí)，從而鍛煉學(xué)生的工業(yè)實(shí)踐能力，豐富學(xué)生的工程經(jīng)驗(yàn)。我們也鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)聯(lián)系相關(guān)企業(yè)，利用暑假、寒假的時(shí)間到企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)。過去，實(shí)習(xí)的企業(yè)與高分子專業(yè)不對(duì)口，實(shí)習(xí)效果并不理想。也有高分子相關(guān)企業(yè)由于生產(chǎn)任務(wù)重，不太愿意接待在崗時(shí)間短的實(shí)習(xí)生。有鑒于此，學(xué)校積極聯(lián)系多家高分子相關(guān)企業(yè)，并簽訂實(shí)習(xí)基地協(xié)議，有助于校外實(shí)習(xí)實(shí)踐的順利開展以及實(shí)習(xí)效果的提高。目前，我們簽約的長(zhǎng)期實(shí)習(xí)基地有: 桂林橡膠制品廠有限責(zé)任公司、桂林國(guó)際電線電纜集團(tuán)有限公司、桂林市恒欣高分子材料廠、桂林橡膠廠、江門優(yōu)巨新材料有限公司、廣東金優(yōu)貝健康用品有限公司、珠海派銳爾新材料有限公司、廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司、建邦精密塑膠有限公司，等等。校外實(shí)踐有助學(xué)生對(duì)書本中理論知識(shí)的消化與理解，拓寬知識(shí)面，增強(qiáng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的感性認(rèn)識(shí)。校外實(shí)踐亦讓學(xué)生明白個(gè)人發(fā)展所需，促進(jìn)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的意愿，提高自身素質(zhì)，為畢業(yè)后的工作發(fā)展做好充分準(zhǔn)備。

3 課題實(shí)踐

學(xué)院部分教師承擔(dān)著高分子相關(guān)的縱、橫向課題。我們鼓勵(lì)學(xué)生參與到老師的課題研究中，進(jìn)一步拓展學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。學(xué)生可以利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室參與具體的科研工作，如文獻(xiàn)查閱、技術(shù)路線設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果總結(jié)等。這不僅鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，也鍛煉了學(xué)生的科研思維，從而提高學(xué)生的分析問題以及解決問題的能力。部分教師一直在高校工作，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)了解較少。學(xué)院每年多批次安排教師到企業(yè)交流學(xué)習(xí)。特別是利用暑假時(shí)間，與學(xué)生一起到企業(yè)鍛煉1-2個(gè)月時(shí)間，彌補(bǔ)“雙師型”教師隊(duì)伍不足所帶來的影響。此外，我們從企業(yè)聘請(qǐng)了一線工作的資深高級(jí)工程師，作為我們學(xué)生的校外導(dǎo)師。依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需求，提出高分子相關(guān)的小課題。幾個(gè)學(xué)生組成小團(tuán)隊(duì)，對(duì)小課題開展有趣的實(shí)踐研究。學(xué)院提供場(chǎng)地、設(shè)備以及適當(dāng)經(jīng)費(fèi)，確保小課題的順利開展。校外導(dǎo)師通過網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)，或定期到學(xué)校進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

4 畢業(yè)論文

畢業(yè)論文設(shè)計(jì)要立足實(shí)踐，選題緊密結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，解決實(shí)際問題。過去，部分畢業(yè)論文設(shè)計(jì)選擇文獻(xiàn)綜述，沒有開展任何實(shí)驗(yàn)探索，讓學(xué)生失去了一個(gè)很好的實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)。我國(guó)的大學(xué)生教育側(cè)重于理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)本來就是弱項(xiàng)。此外，理論知識(shí)亦需要實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證，獲取感性認(rèn)識(shí)。因此，我們規(guī)定畢業(yè)設(shè)計(jì)必須是探索性實(shí)踐。學(xué)生與導(dǎo)師共同討論，聯(lián)系高分子行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合需要解決的具體問題作為選題依據(jù)。這樣，可以提高學(xué)生的實(shí)踐熱情，激發(fā)他們積極探索的內(nèi)在動(dòng)力，培養(yǎng)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)的意愿。

5 開放實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)有的教育體系中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少探究性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)數(shù)目。不少學(xué)生熱衷于科學(xué)探索，喜歡進(jìn)行探究性研究。學(xué)院為了鼓勵(lì)學(xué)生們的自主研究，安排了開放實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室每天面向?qū)W生開放，并安排經(jīng)驗(yàn)豐富的教師進(jìn)行管理。學(xué)生依據(jù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，設(shè)計(jì)自己感興趣的研究項(xiàng)目。經(jīng)過與管理老師充分討論，確認(rèn)方案可行，即可開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探索工作。目前，學(xué)生自行設(shè)計(jì)的在研項(xiàng)目有：廢舊橡膠裂解的熱分析研究、各類汽車貼膜中防紫外線添加劑的檢測(cè)分析、透明質(zhì)酸與PEG交聯(lián)水凝膠的制備研究、聚乳酸與聚丁二酸丁二醇酯共混體系研究，等等。開放實(shí)驗(yàn)室里放置了常用的儀器設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、水浴鍋、粘度計(jì)、流變儀、離子交換樹脂、結(jié)晶速度儀、紫外可見分光光度計(jì)、液相色譜儀等。實(shí)驗(yàn)中所需的試劑耗材可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行領(lǐng)取使用。

6 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

學(xué)校設(shè)置有國(guó)家級(jí)科技園以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，面向全體在校大學(xué)生以及研究生開放。只要學(xué)生提出好的創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，并通過可行性評(píng)估，學(xué)校會(huì)根據(jù)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，給予資金以及場(chǎng)地的支持。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目開展過程中，協(xié)助部門會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。項(xiàng)目遇到困難而受阻時(shí)，協(xié)助部門及時(shí)進(jìn)行幫扶，共同解決問題。同時(shí)，學(xué)校聯(lián)絡(luò)已取得創(chuàng)業(yè)成功的校友，對(duì)在校大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)，有助于在校學(xué)生的成長(zhǎng)，從而提高創(chuàng)業(yè)成功率。

7 實(shí)踐競(jìng)賽

實(shí)踐創(chuàng)新競(jìng)賽其目的是“以賽促教、以賽促學(xué)，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量”。實(shí)踐創(chuàng)新競(jìng)賽可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，創(chuàng)新意識(shí)，解決問題的綜合能力，終身學(xué)習(xí)的能力和良好的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生參加實(shí)踐創(chuàng)新類學(xué)科競(jìng)賽。本學(xué)院高分子專業(yè)學(xué)生曾多次參加實(shí)踐創(chuàng)新類競(jìng)賽，如全國(guó)高分子材料專業(yè)技能競(jìng)賽、大學(xué)生高分子材料創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽、工程訓(xùn)練中心綜合能力競(jìng)賽，等等。本校于2018年承辦第六屆全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽，亦有兩位高分子專業(yè)的學(xué)生踴躍參與，得到了鍛煉與成長(zhǎng)。

8 中試實(shí)驗(yàn)

為了培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力，學(xué)院正著力籌建中試實(shí)訓(xùn)基地。前期，中試實(shí)驗(yàn)采用仿真軟件進(jìn)行聚氯乙烯生產(chǎn)工藝模擬，模擬工藝流程和實(shí)際生產(chǎn)流程相吻合。模擬實(shí)驗(yàn)前，要求每位學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，了解每個(gè)工段的具體細(xì)節(jié)。教師布置一些工程疑問，讓每位學(xué)生在軟件模擬過程中進(jìn)行解決，確保教學(xué)效果。該模擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解聚氯乙烯生產(chǎn)工藝的開車操作(真空系統(tǒng)準(zhǔn)備、反應(yīng)器準(zhǔn)備、反應(yīng)物加料、反應(yīng)溫度控制、出料、漿料成品處理)、停車操作(聚氯乙烯汽提工段停車、聚乙烯工段停車、廢水汽提工段停車)以及常見事故(冷卻水中斷、泵故障、停電事故)的緊急處理方式。通過對(duì)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)控制方法的學(xué)習(xí)，掌握實(shí)際動(dòng)手操作控制生產(chǎn)流程的技能。經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠有效掌握聚氯乙烯的生產(chǎn)原理，生產(chǎn)工藝流程以及生產(chǎn)操作規(guī)程。

總之，立體式實(shí)踐教學(xué)模式由上述多種實(shí)踐教學(xué)方式組成(圖1)，各個(gè)實(shí)踐教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合，緊密聯(lián)系教學(xué)目標(biāo)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)效果，最終達(dá)到人才培養(yǎng)的目的。

圖1 高分子專業(yè)立體式實(shí)踐教學(xué)的構(gòu)建