學(xué)科交叉背景下材料學(xué)科實(shí)踐教學(xué)改革探索

李曉丹 何瑞

摘要：新工科的背景下對(duì)材料專業(yè)人才的要求將會(huì)越來越高，開展學(xué)科交叉背景下的實(shí)踐教學(xué)改革探索已刻不容緩。本文分析了當(dāng)前高校實(shí)踐教學(xué)存在的問題，提出了建立科學(xué)的課程體系、實(shí)行學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)資源共享模式、注重工程類教師培養(yǎng)、建設(shè)優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地與實(shí)習(xí)方案、多樣化的考核評(píng)價(jià)方式、創(chuàng)辦跨學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)等建議，以有效提升材料學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：學(xué)科交叉 材料學(xué)科 實(shí)踐教學(xué)習(xí) 課程體系 生產(chǎn)實(shí)習(xí)

Exploration on the Reform of Practical Teaching of Materials Subject under the Background of Interdisciplinary

LI Xiaodan? HE Rui

（（Department of Materials Science and Engineering， Chongqing Technology and Business University， Chongqing， 400067 China）

Abstract：Under the background of new engineering， the requirements for materials professionals will be higher and higher. It is urgent to carry out the reform and exploration of practical teaching under the background of interdisciplinary. This article analyzes the problems existing in the practice teaching of materials subject under the current interdisciplinary background， and puts forward some suggestions， such as establishing a scientific curriculum system， implementing the interdisciplinary experimental scheme and experimental resource sharing mode， paying attention to the training of engineering teachers， building a high-quality production practice base and practice scheme， diversified assessment and evaluation methods， and establishing an interdisciplinary competition platform， in order to effectively improve the quality of practical teaching of materials discipline.

Key Words： Interdisciplinary; Material subject; Practical teaching and learning; Curriculum system; Production practice

物質(zhì)材料是人類社會(huì)文明發(fā)展的基礎(chǔ)^[1]，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的材料已經(jīng)不能滿足人類的需求，研發(fā)出具有優(yōu)良性能的新材料也已經(jīng)成為當(dāng)前熱門的科學(xué)領(lǐng)域^[2]，材料專業(yè)是一門偏實(shí)際應(yīng)用的專業(yè)，涉及大量的交叉學(xué)科如化學(xué)、物理學(xué)及復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作等^[3]，當(dāng)前高校開展工科教育最重要的就是進(jìn)行學(xué)科交叉融合^[4]，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了大量細(xì)分的專業(yè)，然而完成重大項(xiàng)目等都需要多學(xué)科之間相互合作攻關(guān)，學(xué)科與學(xué)科之間進(jìn)行交叉，建設(shè)新工科大環(huán)境，培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才已成為當(dāng)前工科教育的根本需求^[5]。

實(shí)踐教學(xué)是工科教育當(dāng)中重要組成部分，以材料學(xué)科為例，實(shí)踐能力是對(duì)學(xué)生將課堂所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際相聯(lián)系的重要體現(xiàn)方式^[6]。當(dāng)學(xué)生完成專業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)后，開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等是學(xué)生對(duì)本專業(yè)的進(jìn)一步的理性認(rèn)識(shí)，可以提高學(xué)生對(duì)該專業(yè)的認(rèn)同感，尤其是生產(chǎn)實(shí)習(xí)，可以加深學(xué)生對(duì)材料行業(yè)的管理模式、經(jīng)營理念、工藝流程、產(chǎn)品功能、發(fā)展前景等的了解，為后續(xù)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)論文和工作提供全新的思路。但近幾年來，隨著新工科教育的提出，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前材料學(xué)科人才培養(yǎng)需求，在學(xué)科交叉背景下實(shí)踐教學(xué)改革探索已經(jīng)迫在眉睫。

1 當(dāng)前實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)中存在的問題

飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)模式和制造業(yè)行業(yè)，需要高校輸出更優(yōu)質(zhì)的工程教育，在工程教育中離不開對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在當(dāng)前高校在實(shí)踐教育中主要存在以下問題有待解決。

1.1缺乏科學(xué)的課程體系

自從2013年，我國加入《華盛頓協(xié)議》后^[7]，我國工程教育得到了飛速的發(fā)展，完善實(shí)踐教學(xué)體系，已經(jīng)成為當(dāng)前高校工科專業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)。但在人才培養(yǎng)過程中，大多高校都只重視學(xué)生的理論教育而忽視了實(shí)踐能力的培養(yǎng)，沒有合理的課程體系與之匹配，且只重視本專業(yè)課程理論，相關(guān)交叉學(xué)科教學(xué)力量不足，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，材料學(xué)科主要以簡單的材料制備及性能檢測(cè)為主，實(shí)驗(yàn)課一般依附于理論課的開展，而相關(guān)實(shí)驗(yàn)大多較為單一缺乏學(xué)科交叉性，且目前大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)室資源緊張、設(shè)備不足的情況下，教師從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理等講述后學(xué)生就按部就班地操作，這往往造成了很多學(xué)生知其然而不知其所以然的局面，常面對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題而不知道思考，學(xué)生的思維能力得不到增強(qiáng)，創(chuàng)新能力受到極大的束縛。

1.2師資隊(duì)伍缺乏多學(xué)科交叉背景和工程意識(shí)

當(dāng)前高校很多年長的教師在教學(xué)中仍保持傳統(tǒng)的教學(xué)觀念^[8]，只注重任單一的任教課程的而不注重學(xué)科之間的交叉，年輕教師則大多為高校畢業(yè)的博士生，更缺乏工程意識(shí)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)方面難以對(duì)學(xué)生起到有效的指導(dǎo)作用。以生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)為例，帶隊(duì)的實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師不熟悉實(shí)習(xí)企業(yè)的生產(chǎn)流程，缺乏對(duì)該工廠整體的理解和全面地認(rèn)知，在實(shí)習(xí)的過程中雖然能在一定程度上能達(dá)到教育的需求，但對(duì)學(xué)生而言只是起到管理學(xué)生、保障學(xué)生安全的作用，很少能夠?qū)W(xué)生實(shí)習(xí)指導(dǎo)和解答困惑。大多數(shù)高校缺乏對(duì)教師多學(xué)科交叉意識(shí)和工程能力的培訓(xùn)，這為學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)帶來一定困難。

1.3多樣化的實(shí)習(xí)基地匱乏和實(shí)習(xí)體系不合理

由于企業(yè)要時(shí)刻不停的創(chuàng)造利潤，擔(dān)心學(xué)生在實(shí)習(xí)的過程中影響了其生產(chǎn)的質(zhì)量，因此當(dāng)前絕大多數(shù)企業(yè)都不愿意接收學(xué)生實(shí)習(xí)，其次企業(yè)是需求能對(duì)生產(chǎn)、管理等起作用的人，而不是專業(yè)知識(shí)、工作經(jīng)驗(yàn)匱乏的實(shí)習(xí)生。材料學(xué)科實(shí)習(xí)大多都是化工廠，這類地方是最容易發(fā)生安全事故，企業(yè)管理人員特別擔(dān)心學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中由于違規(guī)操作而引發(fā)安全事故，且隨著實(shí)習(xí)期限和經(jīng)費(fèi)等因素限制，大多數(shù)生產(chǎn)實(shí)習(xí)都演變?yōu)檎J(rèn)知實(shí)習(xí)，學(xué)生很難進(jìn)行實(shí)際操作，實(shí)習(xí)企業(yè)從事行業(yè)單一，不符合多學(xué)科交叉要求，很難達(dá)到對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1.4 考核評(píng)價(jià)方式簡單

考核方式是教學(xué)評(píng)估的一種重要組成，更是提高學(xué)生積極性的一種形式?，F(xiàn)行的實(shí)踐能力考核方式過于簡單，以生產(chǎn)實(shí)習(xí)為例，大部分高校都是要求學(xué)生交一份總結(jié)報(bào)告，然而實(shí)習(xí)時(shí)間很短，學(xué)生在技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)講解時(shí)往往沒有在課堂上效率高只是簡單的羅列企業(yè)的基本資料，也沒有及時(shí)與技術(shù)人員交流，缺乏自己對(duì)該企業(yè)的分析與思考，因此單從一份實(shí)習(xí)報(bào)告很難判斷出學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中的水平，這種考核評(píng)價(jià)方式難以提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，也難以激發(fā)學(xué)生實(shí)踐興趣。

2 材料學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的改革措施

2.1 建立科學(xué)的課程體系

為了能更好地夯實(shí)學(xué)生實(shí)踐能力，在探索材料學(xué)科交叉實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容過程中，需建立一套科學(xué)的課程體系^[9]。學(xué)院應(yīng)將課程系統(tǒng)化重新構(gòu)建，切實(shí)將教學(xué)的理論與應(yīng)用實(shí)際相結(jié)合，以材料學(xué)科為例，不僅要完成如有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)，還要完成如等材料物理性能、材料加工工藝、材料表征技術(shù)等與專業(yè)相關(guān)的課程學(xué)習(xí)，即在原有的課程體系上，要求學(xué)生掌握必要的工程理論知識(shí)、管理理念、分析軟件應(yīng)用等，開展多樣式多類型的企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)，通過實(shí)習(xí)學(xué)生能將掌握的理論應(yīng)用到實(shí)際的工作環(huán)境中;建立跨專業(yè)學(xué)生互選課程的機(jī)制，增加一定量的選修課、通識(shí)課，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)之間學(xué)分互認(rèn)，促進(jìn)學(xué)科之間的流動(dòng)交叉，提高學(xué)生的發(fā)散思維。學(xué)院應(yīng)充分優(yōu)化教學(xué)資源，形成以材料學(xué)為主、化學(xué)、物理學(xué)為輔的3個(gè)不同學(xué)科之間的交叉融合，建立學(xué)科交叉背景下的實(shí)踐課程體系，為更好的實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)打下基礎(chǔ)。

2.2 實(shí)行學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)資源共享模式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重點(diǎn)^[10]，實(shí)行學(xué)科交叉互融實(shí)驗(yàn)體系具有將不同學(xué)科之間互補(bǔ)、提高的特點(diǎn)，該體系還可以同時(shí)提升多個(gè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)不拘泥于課程本身，除開設(shè)相應(yīng)的專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)外，還應(yīng)根據(jù)學(xué)生的專業(yè)背景，允許學(xué)生自由組成實(shí)驗(yàn)小組，在培養(yǎng)方案之內(nèi)選擇自己感興課題，以驗(yàn)證理論性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，開展不同深度的綜合類實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行順利的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步開展探究型實(shí)驗(yàn)。

科研為連接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)學(xué)科融合與資源共享，各學(xué)科都有自己的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與資源基礎(chǔ)上，在科研的研究過程中，多種學(xué)科應(yīng)用相互交叉，促進(jìn)各類工科專業(yè)的跨學(xué)院交叉融合，建立服務(wù)于跨院系跨專業(yè)的學(xué)科交叉新型組織，協(xié)同發(fā)展，打破學(xué)科之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)資源技術(shù)共享，轉(zhuǎn)變獨(dú)立發(fā)展學(xué)科的現(xiàn)狀，整合各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)秀資源，能更好的從多學(xué)科角度培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。

2.3 注重工程類教師培養(yǎng)，打造雙師型教育體系

學(xué)院應(yīng)努力構(gòu)建跨學(xué)科交流組織，促進(jìn)不同學(xué)科之間的教師相互學(xué)習(xí)，拓寬教師的知識(shí)體系，定期舉辦不同學(xué)科的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)議^[11]，鼓勵(lì)教師思想之間碰撞。打造雙師型教育體系，提高教師的工程實(shí)踐能力，鼓勵(lì)學(xué)術(shù)型教師積極參加職業(yè)資格認(rèn)證考試。為了保證學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的質(zhì)量，可以提前安排部分教師進(jìn)入企業(yè)學(xué)習(xí)交流，掌握企業(yè)的工藝流程、管理模式，在提高教師的實(shí)踐水平和指導(dǎo)能力同時(shí)也為企業(yè)科研提供力量，在雙方合作良好下，可安排一批優(yōu)秀的年輕骨干教師進(jìn)入企業(yè)掛職鍛煉，積極參與企業(yè)的工程實(shí)施和管理運(yùn)營，提高其工程能力。在條件允許的情況下，通過高校與企業(yè)協(xié)商制定合理的勞務(wù)費(fèi)機(jī)制，由學(xué)校給企業(yè)技術(shù)人員發(fā)放一定的補(bǔ)貼，邀請(qǐng)部分技術(shù)人員進(jìn)校擔(dān)任兼職講師，開展工程案例教學(xué)，讓學(xué)生面對(duì)面的接受到工程教育，提高學(xué)院的工程實(shí)踐氛圍。

2.4建設(shè)優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地與實(shí)習(xí)方案

依靠學(xué)校等有關(guān)部門，由校領(lǐng)導(dǎo)牽頭聯(lián)系在各行業(yè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)的大型企業(yè)作為優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地，校方還可以與企業(yè)成立聯(lián)合培養(yǎng)的計(jì)劃，定期安排部分學(xué)生進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)，甚至條件成熟的情況下可以建立安排實(shí)習(xí)表現(xiàn)良好的學(xué)生畢業(yè)后直接入職的合作機(jī)制。針對(duì)校方與企業(yè)的實(shí)際需求，共同管理學(xué)生的實(shí)習(xí)安排，明確各方的責(zé)任，在學(xué)生實(shí)習(xí)前商定可實(shí)施的實(shí)習(xí)計(jì)劃，落實(shí)每名學(xué)生具體的實(shí)習(xí)崗位、項(xiàng)目，提前準(zhǔn)備好各類所需物資以保障實(shí)習(xí)有條不紊的進(jìn)行，同時(shí)制定一系列實(shí)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)如實(shí)習(xí)指南、實(shí)習(xí)安全指導(dǎo)等文件，確保實(shí)習(xí)過程中“有規(guī)可循”。此外，為了提高學(xué)生實(shí)習(xí)的效率，在實(shí)習(xí)前可進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)將有助于學(xué)生將多個(gè)抽象的學(xué)科理論融合，通過院方和企業(yè)依托計(jì)算機(jī)建立線上虛擬仿真實(shí)習(xí)^[12]，通過模型模擬工藝流程和控制點(diǎn)，真實(shí)地再現(xiàn)生產(chǎn)單元操作，為學(xué)生進(jìn)入企業(yè)打下夯實(shí)基礎(chǔ)，還可以提高學(xué)生的操作技能和面對(duì)復(fù)雜流程的分析處理能力。

為體現(xiàn)多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，應(yīng)不滿足于一類企業(yè)，以重慶工商大學(xué)為例，分別建立了與重慶國際復(fù)合材料股份有限公司、LG化學(xué)重慶工程塑料有限公司、中法水務(wù)等企業(yè)的良好合作，其涉及復(fù)合材料、化工、環(huán)保等領(lǐng)域。

2.5 多樣化的考核評(píng)價(jià)方式

在學(xué)生實(shí)踐能力考核評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)綜合分析其創(chuàng)新思維、工程能力、協(xié)同能力等^[13]。以生產(chǎn)實(shí)習(xí)為例，因從實(shí)習(xí)前的仿真實(shí)驗(yàn)水平、實(shí)習(xí)過程中的動(dòng)手操作能及、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)習(xí)后的總結(jié)報(bào)告等多個(gè)角度進(jìn)行綜合評(píng)判。成立學(xué)生能力考核評(píng)價(jià)委員會(huì)，由實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師、企業(yè)技術(shù)人員、實(shí)習(xí)小組成員共同組成，給出一個(gè)綜合評(píng)判的分?jǐn)?shù)，這樣由多角度多人員進(jìn)行的考核評(píng)價(jià)將更有說服力^[14]。

2.6 創(chuàng)辦跨學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)

此外創(chuàng)辦不同學(xué)科之間的競(jìng)賽平臺(tái)，鼓勵(lì)多學(xué)科之間交叉融合也是一個(gè)很好培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的方法^[15-16]。學(xué)科競(jìng)賽有利學(xué)生將理論與實(shí)際相結(jié)合，提高其發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，材料學(xué)科的學(xué)生可以參加挑戰(zhàn)杯、化工設(shè)計(jì)大賽、數(shù)學(xué)建模賽、互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，在競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)里，不同專業(yè)、不同教育背景的學(xué)生可以將材料、化工、物理、生物、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等諸多知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，相互取長補(bǔ)短，開闊視野。校方應(yīng)完善在競(jìng)賽當(dāng)中的相關(guān)保障機(jī)制，安排充足的資金、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)器材等，讓學(xué)生無后顧之憂，設(shè)置獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，對(duì)競(jìng)賽表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生大力獎(jiǎng)賞以激發(fā)學(xué)生的科研熱情，對(duì)有突出表現(xiàn)的學(xué)生可申請(qǐng)市級(jí)、國家級(jí)的獎(jiǎng)勵(lì)，為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力提供一個(gè)良好的平臺(tái)。

3 結(jié)語

新工科的背景下對(duì)材料專業(yè)人才的要求將會(huì)越來越高，開展學(xué)科交叉背景下的實(shí)踐教學(xué)改革探索已刻不容緩。本文分析了當(dāng)前高校實(shí)踐教學(xué)存在的問題，從課程安排、教師隊(duì)伍質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等多個(gè)方面并給出了如下建議：建立科學(xué)的課程體系、實(shí)行學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)資源共享模式、注重工程類教師培養(yǎng)、建設(shè)優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地與實(shí)習(xí)方案、多樣化的考核評(píng)價(jià)方式、創(chuàng)辦跨學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)等建議，相信此建議將會(huì)有效的提升高校材料學(xué)科人才實(shí)踐能力培養(yǎng)質(zhì)量。

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