“卓越计划”背景下的材料学科实验教学探索

孙 君，程 丝，王新波，戴礼兴

(苏州大学 材料与化学化工学部，江苏 苏州 215123)

“卓越计划”背景下的材料学科实验教学探索

孙 君，程 丝，王新波，戴礼兴

(苏州大学 材料与化学化工学部，江苏 苏州 215123)

苏州大学的高分子材料科学与工程专业是教育部卓越工程师教育培养计划的试点专业。文中对本科生的实践教学进行了一系列的改革与探索，充分利用与工厂接轨的仪器和设备，制定了双层次的教学模式。通过校企合作，模拟工业生产，培养了学生的科学思维方法，提高了实践动手能力，为日后成长为合格的工程师储备力量。

卓越工程师教育培养计划；材料学；实验教学；探索

卓越工程师教育培养计划(以下简称“卓越计划”)是为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署，贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》而提出的高等教育重大改革计划[1]。不同类型的工程师有着不同的成长途径，但不论何种类型的工程师选择何种成长途径都离不开工科院校对工程人才培养的这一重要且不可替代的环节，工科院校承担着培养工程师的重要责任，是未来工程师的摇篮[2]。为了实现“面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才”的卓越计划目标，必须在大学阶段对工程型人才进行系统的理论教育和工程训练，因此，实验教学就显得尤为重要。苏州大学是参与卓越计划的高校之一，其中高分子材料科学与工程专业作为教育部的卓越计划试点专业，结合自身工科专业特色，在遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的“卓越计划”原则下，广泛调研考察的基础上，充分利用现有的资源设备，对本科生的实践教育进行了改革，制定出与工程型人才相适用的培养计划并进行了实践探索。

1 推陈出新，改革实验教学方法

传统的实验教学注重于培养学生正确、规范的实验操作技能。这种被动的和束缚性的学习定位，构筑起一堵限制学生创造性思维发展的壁垒[3]。导致学生认为：实验不是第一位的，不是实验检验理论，而是理论检验实验[4]。因此，“卓越计划”在教学方法改革方面着力推行符合工程能力培养规律的学习方法，要求高校在面向实际的教学过程中，遵循工程的实践、集成与创新的特征，采取相应的教学方法，确保学生的工程能力得以培养、训练、形成和提高[5]。

作为卓越计划的试点专业，我们在进行实验教学的时候，推行基于问题的探究式学习、基于案例的讨论式学习、基于项目的参与式学习。根据年级层次的不同，将内容分为基础性实验和研究性实验。通过整合资源，为学生设计出实用性强且需要应用多种基本实验技能的小型综合基础实验，目的是使学生能够在最短的时间内最有效地去熟悉及操作各仪器设备，从而能够让学生对实验学习有一个宏观的认识。

与以往的验证性实验教学不同，我们不仅为学生开设了创新性实验，还增加了错误实验教学，从正反两方面加深学生对实验的认识[6]。而研究型实验则是由学生自由选题，利用现有的仪器设备，结合老师的科研成果，给学生一个目标产物。整个过程，实验教学老师只是起到一个督促的作用，解答学生在实验过程中提出的疑惑。而学生在这一确定的目标下，自行寻找达成目的的方法，提出为实验这一目标而需完成哪些任务。而由于方法的不确定性，在实施的过程中，学生必然是要边学边干，有可能要历经多次失败才能够完成任务。对经过这一模式训练的学生，既掌握了实验技能，又领悟到做科研的乐趣，在失败的过程中成长。发现问题，分析问题，解决问题，再次提出新的问题，在这个类似螺旋往复的过程中，教师充当传道、授业、解惑的角色，训练学生在独自面对问题时，不至于束手无策，而是勇于分析问题和解决问题，这样才能够引导学生真正成长为合格的工程师，进而为卓越奠定基础。

2 因材施教，建立双层次教学模式

“卓越计划”培养的人才既要有能够满足未来发展需要、能够适应和引领未来工程技术发展方向的工程师，也要有能够在多语言环境下工作、具备国际竞争能力的工程技术人才，更要有能够满足国家经济社会可持续发展所需要的各种层次和类型的工程技术人才[2]。

尺有所短寸有所长，针对学生个人能力和兴趣爱好的不同，我们给学生设计了两种类型的培养计划，即学术型培养计划和应用型培养计划。(1)学术型的学生需要完成一些创新性或者探索性的实验课题，要求他们能够对未知的结果先进行大胆的假设，然后对实验方案进行整体设计，在运行实施方案的过程中去发现问题，只有通过及时的研究总结，才能够逐步完善实验方案并修正假设的结果。对于这类学生，我们鼓励他们提前进入各个课题组，参与到老师的科研之中，能够进一步培养自我的科研能力。(2)对于应用型学生，由于他们多数的选择是在毕业后就参加工作，因此，我们对于这类学生的选题注重的是如何解决现有的实际的工程问题。与合作的相关企业探讨，以他们的需求为导向，以企业的工程实际为背景，以工程技术为主线，向学生灌输创新思维与意识，着眼于提升这一类型学生的工程素养，着力于培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力。

3 生产模拟，工程实践能力获取的摇篮

实验教学是培养学生能力、创新意识与能力的重要手段，特别是仪器设备的智能化、网络化，将引起科研、设计、生产与管理的巨大变革，让学生学习与掌握探索物质世界规律的方法，学会应用现代化仪器设备是很重要的[7]。本科层次卓越工程师培养的通用标准要求之一是具有综合运用所学科学理论、分析与解决问题方法和技术手段分析并解决工程实际问题的能力，能够参与生产及运作系统的设计，并具有运行和维护能力。工程人才的成长离不开对仪器设备的接触、使用与性能开发。卓越工程师更是要站到生产的第一线。

为了能够培养出优秀的工程型人才，作为卓越计划的试点专业，为了学生毕业后能够快速进入企业模式，我们模拟工业生产的工程实践环境，在校内建立了用于学生实践教学与工程创新的准工程实践场地。我校的材料专业实验室具有三大合成材料从树脂合成到加工成型的一系列生产设备，如从1 L到20 L的系列聚合反应釜；用于塑料工业的单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、注塑机、吹塑机；用于橡胶材料的双辊开炼机、平板硫化仪；用于纤维加工的熔体纺丝机、湿法纺丝机；以及用于复合材料生产的缠绕机和挤拉成型机。针对原料及产品性能的检测的一系列的分析测试仪器，如用于材料加工性能分析的转矩流变仪、旋转流变仪;热性能分析的热重分析仪、差示扫描量热仪、动态热机械分析仪、维卡热变形仪;力学性能检测的万能拉伸仪、冲击试验机，阻燃性能分析的锥形量热仪;针对纤维材料检测的单纤维强力仪、声速法测取向仪等。通过这些大型加工设备和检测仪器的引入与开放，一方面开拓了学生的视野，让我们的仪器分析不再是纸上谈兵；另一方面，让学生在大学期间就接触并使用这些仪器设备，有利于日后进入企业的顺利过渡，有利于培养学生的工程素养，通过对大型精密仪器的熟悉与使用，能够提升学生日后利用高科技手段去分析解决实际问题的能力。

同时，我们从相关合作的企业聘请专业的工程师对学生进行实验指导，来弥补我们专职实验教师工程经验的不足。这种由数名职称不同、年龄分布不同、具有实际工作经验的专任教师和企业的兼职教师组成的工学互动组合实现了课堂教学与学生未来工作实际的零距离接触，加强了生源需求和企业需求之间的信息交流，能够引导学生进行正确的专业选择，使得企业需求和学生就业需求有机地协调统一起来[8-10]。

只有通过大量的工程实践，尤其是到生产车间或工程工程一线学习和现场实践，才能够对工程实际问题具有深入、系统、本质的认识和理解，才具备培养分析和解决问题能力的条件，才能够让工程人成长为称职的工程师。

4 实习报告，不可或缺的系统性思维认识

实验报告是实验教学的一个重要环节。实验报告的定义为在科学研究活动中人们为了检验某一种科学理论或假设，通过实验中的观察、分析、综合、判断，如实地把实验的全过程和实验结果用文字形式记录下来的书面材料。

为了能够加大对学生的训练与培养，我们给予学生设计的是研究性的实验课题，是由一个个的小实验有机统一出来的，因此要求在系统的实验结束后，递交一份总结性的实习报告。未来的卓越工程师不是闭门造车，不仅要解决实际的生产问题，还要能够对问题形成系统的认识。“讲究逻辑、表达清晰、用词准确、思维严谨”是对学生撰写实习报告的基本要求。在撰写的过程中，学生要依次回答出如下的问题：研究的是什么问题？这个问题是如何研究的？在研究的过程发现了什么？在有了实验结果之后，这些结果又意味着什么呢？要解决这些问题，学生需要去查阅大量的文献来撰写引言，需要构思实验材料以及实验方法，针对实验的结果,要求学生能够进一步地讨论与分析。因此，为了能够撰写出一篇合格的实习报告，学生需要对这一相关课题进行一个比较全面的了解，既扩大了自己的知识层面，又训练了语言的组织能力、思维的严谨性。通过这样一个有意识去培养学生的系统思维能力，有利于学生去处理好整体与局部的关系，有利于提高其统筹能力和预见能力，为最终成长为卓越工程师铺垫基础。

5 结束语

建立基础实验、综合性实验、创新性实验、研究性实验等多种实验构成的实验教学体系，建立以课题研究带动实验教学的模式。将研究成果和研究思维注入实验教学，对学生全面开放仪器设备，并辅以双师指导，最终以实习报告形式对实验进行系统性认识，不仅可以帮助学生扩展知识视野，增强团队协作精神，更能够培养其科学思维方法，提高实践动手能力，为日后成长为合格的工程师储备力量。

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究, 2010(4)：21-29.

[2]林健.工程师的分类与工程人才培养[J].清华大学教育研究,2010,31(1) , 51-60.

[3]王金发,戚康标,何炎明，等.开放式实验教学的创新性及实践效果[J].高等理科教育,2003(6),51-54.

[4]王义遒.当前实验教学改革的几个问题——在高校实验室工作研究会第二次全国实验教学改革研讨会(南京)上的讲话[J].实验技术与管理,2000,17(4)，1-5.

[5] 林健.谈实施“卓越工程师培养计划”引发的若干变革[J].中国高等教育，2010(17)：30-32.

[6] 王新波,程丝.反应挤出实验的探索[J].实验科学与技术,2009,7(2), 45-46.

[7] 朱传礼.国家教委高教司朱传礼副司长在全国高校实验室工作研究会’97实验教学改革研讨会上的讲话[J]. 实验室研究与探索，1998，17(1),3-4.

[8] 徐平利.工学互动组合:重构高职教育双师型教学团队的新思路[J].教育发展研究,2007(3)：71-73.

[9] 张丽勇.工学互动组合的课程组建设研究[J].成人教育,2012,32(6), 92-93.

[10] 叶华.工学互动组合的专业教学团队建设简论[J].职业教育研究,2008(5),71-72.

Exploration of Experiment Teaching for Materials Major According to “A Plan for Educating and Training Outstanding Engineers”

SUN Jun, CHENG Si, WANG Xinbo，DAI Lixing

(College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, China)

The experiment teaching for undergraduate students was developed due to the Materials and Polymer Materials Major being selected as “a plan for educating and training outstanding engineers”. Double-layer teaching mode was performed through utilizing our instruments, which are similar to those in factory. Scientific modes of thinking were trained, and the ability of practice was improved through establishing the cooperation between school and enterprise and simulating industrial production process.

plan for educating and training outstanding engineers; materials major; experiment teaching; exploration

2013-12-17；

教育部“卓越工程师教育培养计划”基金资助项目。

孙 君(1984-)，男，硕士，实验师，现从事高性能纤维研究及实验教学。

程 丝(1975-)，女，博士，副教授，研究方向：高分子材料、有机——无机杂化功能材料。。

G642.423；O63；TQ314

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.025