新工科背景下材料专业基础实验教学改革探析

程继海 郝玉成 张全争 杨 蕾

（合肥学院能源材料与化工学院 安徽·合肥 230601）

随着我国以新技术和新产业为代表的新经济的蓬勃发展，对工程科技人才的需求越来越高[1]，“新工科”概念的提出为我国工程教育指明了新的方向[2][3]。新工科最早出现在复旦大学举行的综合性高校工程教育发展战略研讨会上，但是因其还处于探索阶段并且内涵十分丰富，涉及范围也非常广泛，所以迄今并没有统一而准确的概念。在“复旦共识”，“天大行动”，“北京指南”之后，人们意识到迫切需要培养大批高素质的工程科技人才[4][5]。

材料类专业是以实验为基础的工科专业，实验教学是专业教育的重要组成部分。在国家提出建设“新工科”专业和工程教育专业认证的背景下，如何开展实验教学改革，培养具备解决复杂工程问题能力的工程技术人才，以适应“新经济”时代下的人才培养需求，是当前工科高校和专业急需重视和解决的。

1 材料类专业基础实验简介

合肥学院的材料专业基础实验是单独开设一门的必修实验课。为迎接安徽省本科专业审核评估和准备工程教育专业认证，我们对材料基础实验在教学内容与方式、实验室安全与环保建设等方面的教学改革进行了积极的探索和实践。目前，我校材料类两个专业的相关实验课程教学取得了较大改进，形成了特色鲜明、卓有成效的一套教学模式，对提高学生工程实践能力和创新意识都取得了不错的效果。

我校的材料专业基础实验教学中，除了培养学生的工程实践能力，更加强调学生的绿色健康与安全环保意识。但目前该门课的教学依然存在着诸如综合与设计性实验比例偏低，实验内容更新缓慢，新型实验项目开发不够深入等问题，因此学生的创新能力及工程能力提升效果不够明显。

2 材料类专业基础实验教学改革

2.1 构建以能力输出为导向的课程体系

合肥学院依托中德合作示范教育基地，借鉴德国工程教育理念，打破原有的课程体系，从学生能力培养要求出发，针对应用型人才培养方案，形成了以能力输出为导向的模块化教学体系，使教学内容更有针对性。结合我校“地方性、应用型、国际化”的办学定位和材料类专业的人才培养目标，材料专业基础实验根据培养学生能力特点分为四个模块：以培养学生工程实践基础能力为目标的材料工程基础实验；以培养学生材料现代分析测试能力为目标的材料研究与测试方法实验；以培养学生材料科学基础理论分析能力为目标的材料科学基础实验；以培养学生材料性能分析能力为目标的无机材料性能实验。

2.2 更新教学内容，改革教学方法

为了提高学生的学习效率，我们将不同的实验项目组合成新的实验模块，根据模块特点，结合本专业的人才培养目标，有针对性的选择教学方法，取得了较好的效果。利用校内外资源，尤其是依托校内的实习和实训基地，开设以现代生产过程、企业场景模拟为内容的工程实训项目。改变传统的实验方式，采用项目驱动、开放式工程实训等教学方法，有效提升了学生的工程实践能力。例如，依托学院“化工工程师之家”工程实训平台，采用双导师制和企业化管理，让参与实训的学生能切实感受企业氛围；强调开发流程的规范化，从项目需求到项目设计开发，完全模拟企业的运作模式。学生不仅能接受各种类型的基础技能培训，同时还接受企业工艺、设备、工程制图等专业技能方面的培训。

2.3 注重学生工程意识的培养

目前各高校均十分重视工程教育专业认证工作，强调对学生解决复杂工程问题能力的培养，这也是国际上通行的工程教育质量保障制度[6]。为准备和迎接无机非金属材料工程专业的专业认证，我们材料类专业基础实验教学中，时时处处注意培养学生的工程意识，锻炼其解决复杂工程问题的能力。

教学中始终贯穿着对学生进行工程意识的培养，将工程意识渗透在实验预习、实验操作和实验数据处理及报告的完成等传统实验教学的各个环节。要求学生在实验前预习并了解各种设备的主要用途与分类；搞懂各种设备的构造、工作原理及在工业中的用途，培养学生实际的工程意识。

教师在教学过程中引导学生对工程实践和复杂问题进行讨论，要求学生运用理论知识，并结合工程实际分析解决问题，完成相关实验操作的同时思考对应的工程实践。做到理论联系并指导实践，让学生不光完成了实验，更了解了工程实践，逐步具备解决复杂工程问题的意识和能力。

总之，通过实验教学改革能增强学生的自主学习积极性，加强学生对涉及工程实践的操作方法和技能的掌握，全面提高其分析问题和解决复杂工程问题的能力。

3 材料专业基础实验教学中安全、环保、健康体系建设

新工科背景下，培养学生的综合实践能力依托于实验室的建设，因此探讨如何建设与新工科内涵要求相适应的实验室并提出改革措施[9]。为适应新工科教育和迎接工程教育专业认证，充分考虑绿色健康与安全环保，对实验室进行了重整与升级改造。

3.1 实验室健康、环保与安全建设

实验室安全管理体系的基础和一项重要内容就是实验室的绿色环保建设，保障实验人员的安全健康。为了满足工程教育专业认证的基本要求，针对本专业涉及的高温高压等设备，对具有安全隐患的实验仪器、设备，均加装了防护装置和警示标志。针对每一个实验项目，都增加了该实验的操作指南与安全提示标示牌。提醒学生在实验过程中时刻保持安全环保意识，营造一个绿色安全、环保卫生的实验环境。在实验室外配置了物品保管箱，学生实验前将无关物品保存在保管箱内，只带实验报告和笔等实验必需品。同时，每个实验室配有急救药箱和常规药品，对实验中遇到的一些安全问题及时救护和解决。

3.2 实验人员的安全管理

我们在材料基础实验中特别重视绿色环保与安全健康，教学中自始至终对学生安全意识和环境保护意识的教育。要求所有参与实验室管理的老师和实验指导老师都要参加统一组织的安全环保培训，考核通过后方可上岗。实验室有完整的安全巡查制度，发现问题及时解决，始终保障实验室处于安全运转状态。学生进入实验室之前，对其进行化工材料实验安全环保教育，只有安全知识考试通过之后，签订实验室与实验操作安全承诺书后才能进入实验室进行实验。

本文在“新工科”背景下，提出了对材料类专业基础实验教学改革时，应坚持工程教育专业认证标准，强化学生的工程意识，从而培养出适应“新经济”发展，能解决复杂工程问题的高素质工程科技人才。