應用型本科院校材料科學與工程專業實驗實習教學質量研究

摘要：針對材料科學與工程實驗教學的現狀和問題，介紹了應用型本科院校在材料科學與工程專業獨立于理論教學的實驗教學新體系和注重能力的實習教學體系的設想和具體做法。提出了依托實習基地平臺，結合本專業特點及培養要求，開展基本技能實驗、專業實驗、研究性實驗的思路，并對各形式的實驗課的特點進行了闡述。

關鍵詞：材料科學與工程；實驗實習；教學質量

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2010）36-0283-02

本科層次的應用型人才培養正是在中國經濟建設現代化和高等教育大眾化推動下產生的一種新型本科教育。應用型本科教育的培養目標定位于技術工程師，這類人才介于工程研究型和技能應用型之間的工程應用型人才[1]。他們既要具有較強的專業基礎理論知識，又能夠解決生產實際中的具體技術問題。材料是現代社會發展的基礎，起著先導作用[2]。材料科學從過去的金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料轉向以復合材料、納米材料、功能材料等為主導的發展格局。雖然這些新型材料的出現又大大豐富了材料的種類，但各類材料具有相似的學科基礎、科學內涵、研究方法與研究設備，同時科學技術的發展在客觀上需要對各類材料全面了解和研究，因此材料科學與工程學科逐步形成并迅速發展成為一門獨立的學科。它主要研究材料的制備與加工、組成與結構、性質、使用性能等要素和它們之間相互關系的規律，并研究材料的生產過程及其技術[3]。可見，材料科學與工程本身就是實踐性非常強的一門學科，要求學生有較強的實驗動手能力以及解決生產過程的具體問題的能力，而專業的實驗實習就是培養學生這樣的能力。結合應用型本科院校的特點，專業的實驗實習在應用型本科院校材料科學與工程的人才培養中顯得尤為重要。

一、實驗實習教學的現狀和存在的問題

材料科學與工程實驗主要目的是在于使學生更好理解相關的原理，鍛煉學生運用相關技術方法的能力，而實習的目的在于培養學生解決生產實際中具體問題的能力。在具體實施中，存在實際知識不足，重理論輕實驗現象，實驗技能較低等問題，實驗教學的積極性難以調動，在工作崗位上對實際工作適應性較差，遇到問題不能及時解決。

大多數的專業實驗多數為驗證性實驗，根據課程設置實驗內容，內容單調重復，學生按規定的步驟去完成實驗內容來驗證課堂的原理和方法。這種教學方法雖然進一步加深學生對課堂上學到的原理和方法的理解，但學生處于被動的接受狀態，積極性不高，對于學生綜合能力的培養是遠遠不夠的。這些弊端嚴重阻礙了學生作為工程應用型人才的培養[4]。

二、面向應用型本科院校實驗實習教學體系的建立

現有的實驗教學體系、內容和方法不能適應工程應用型人才的培養，就需要確立面向工程應用型人才教育的實驗教學目標和體系以培養和提高學生的實驗技能和解決實際問題的能力。根據應用型本科教育的要求[5]，并考慮材料科學與工程專業實驗教學現狀，參考其他高校和企業對這類人才的素質要求的調查研究，筆者對本專業實驗實習教學體系的構建提出以下想法：

（一）建立獨立于理論教學的實驗教學體系

傳統的實驗教學僅僅是理論教學的一個輔助手段，缺少獨立的教學體系。這種體制在強調傳授知識的觀念下能起到鞏固理論知識的作用，但在培養學生解決實際問題的能力方面受到制約。由于原來實驗教學的內容常從屬于某一門課程，各門課程按照自身的需要開設實驗，忽視了相關課程間的聯系，且相近課程的實驗各自為政、有些重復的內容，造成資源的浪費。針對這種狀況，實驗課最好獨立設課，并有自己的教學大綱、教材，改變傳統實驗課單一對應理論課的做法，我們設立了材料物理實習、材料化學實習、非金屬材料檢測等實驗課，同時把實驗內容重新組合，減少驗證性實驗的內容，增加設計性、綜合性、創造性實驗的內容。在實驗室建制上，設立由學院統一管理的教學實驗中心。這樣使專業實驗教學做到既注重縱向知識體系的系統性，又要注重橫向知識的相互滲透，使專業實驗教學最大限度地挖掘學生的知識潛能，鍛煉學生的專業實踐能力[6]。

（二）建立注重能力的實習教學體系

工程應用型人才是直接在生產一線工作或指導工作的，解決生產過程中的問題。而具體的生產過程和實驗也有著很大的不同。為了適應學生以后就業的需要，我們建立了實習的教學體系，讓學生能認識、了解、解決具體的生產中的問題。根據我院材料專業的方向特點，從第三學期就安排學生開展認知實習，即通過進入一些相關企業實習，對視光材料的生產加工進行初步了解。接著在第六學期在進一步明確專業方向后，開展以鍛煉學生解決實際問題能力的綜合實習，然后在分不同的方向進行對應的視光材料應用實習、材料分析檢測實習、生物相容性材料應用實習，同時為畢業論文的開展準備相關前期工作。

三、材料科學與工程實驗實習教學的實踐

根據學校人才培養的目標和要求，綜合學院的實驗條件，建立了由學院統一管理的教學實驗中心，由基礎化學實驗室、基礎材料制備實驗室、材料加工實驗室、高分子材料實驗室、現代儀器分析實驗室、先進復合材料實驗室、生物材料實驗室、材料分析測試實驗室等組成。在實驗室管理上，每個實驗室都由專人進行管理，保證實驗儀器設備的正常運行，并實行教學實驗開放制度，讓學生隨意選擇時間來完成實驗。在內容的安排上，劃分為基本技能實驗、專業實驗、研究性實驗三個層次，并編寫了相關的實驗指導書，建立修訂了綜合性實驗和研究性實驗的教學大綱。在此基礎上，建立了實習基地，讓學生參與到實際的生產過程中。

（一）基本技能實驗

材料學基本技能實驗起著由公共基礎實驗課向專業課程過渡的橋梁作用，學生對基本技能實驗的熟練程度將直接影響到整個專業課程實驗。筆者根據材料科學與工程專業的特點，制定了包括材料試樣制備、紅外分析、材料力學性能實驗等內容在內的基本技能實驗指導書和試驗教程，旨在培養學生最基本的動手能力和實驗技能。在實驗過程中，通過教師演示、學生親自動手、教師跟蹤指導等步驟，使學生熟練地掌握基本技能，如試樣制備、分析檢測、實驗數據處理等。基本技能實驗一般安排在第二學年的第二學期進行。

（二）專業實驗

專業實驗以材料制備，材料的結構與性能，材料的性能與應用，材料的結構表征等材料科學組元為主線，將課程實驗有機地結合起來，突出了各課程之間、各實驗之間的內在聯系，使學生對包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料以及生物材料在內的各種材料的研究內容與方法有一個整體的認識與把握。專業實驗主要包括: 材料物理實習、材料化學實習、非金屬材料檢測、綜合實習、視光材料應用實習、材料分析檢測實習、生物相容性材料應用實習、高分子材料檢測等實驗課。另外，又將專業實驗分為必修實驗和選修實驗（專業實驗主要安排在第三學年進行），讓學有余力或有特殊興趣的學生拓寬知識面，激發他們對實驗科學的愛好和追求科學真理的動力。

（三）研究性實驗

由于研究性實驗具有綜合、開放、彈性大的特點，針對學院現有的儀器設備狀況、研究方向以及老師的科研項目，筆者制定了現階段材料科學與工程專業研究性實驗的研究方向如高分子材料的合成與制備、天然材料的結構分析、視光材料應用、生物材料方向等。在實驗方式上，以科研小組的形式來組織和實施研究性實驗。在實驗過程中，讓學生從查找文獻資料開始進行積極思考、提出方案、實驗計劃與步驟、解決問題方法與對策，到最后獨立地完成實驗。在時間安排上，研究性實驗一般集中在第三學年暑假1～2個月的時間，對于有興趣的同學可以將研究性實驗延長至第四學年的第一個學期，讓學生利用課余時間參加到老師的科研項目中。研究性實驗完全脫離了常規的“預習一操作一報告”的傳統教學模式 [7]，要求學生通過實驗室的學習和實踐，完成一個科學研究的小課題。這樣的實驗教學雖然對教師提出了更高的知識要求并需要花費更多的時間和精力，但它的確能培養學生的創新精神和實踐能力，也會激發起學生的學習興趣 [8]。

（四）建立實習基地

專業生產實習是實踐教學的重要組成部分，是學生鞏固所學專業基本理論，培養學生工程意識，讓學生了解實際生產情況、綜合運用所學知識的重要環節，是順利走向社會的橋梁和紐帶。充分利用校外實習基地的資源，將工廠企業作為課堂。材料學院相繼建立了“鎮江萬新光學眼鏡有限公司”、“無錫樸業橡塑有限公司”、“國家眼鏡產品質量監測中心”等生產實習基地，將教學中“聚合物成型加工”、“材料合成與制備”、“質量管理”及“角膜接觸鏡技術”等課程的內容與生產實習緊密結合，大大拓展了本科實驗教學領域。實習方式上可采用集中與分散相結合的實習模式，即有條件的學生自行聯系實習單位，無條件的學生由學校安排實習單位。為了成功實施這種實習方式，必須讓實習單位和學生雙方都事先明確實習要求，并建立相應的監督和考核機制，讓企業真正成為學校人才培養的第二教室。此外，一些實踐期間表現優秀的學生直接被企業留用，一方面解決了學生的就業問題同時也給企業提供了高層次技術人才。

參考文獻：

[1]尹飛鴻.工程類應用型本科教學質量保障體系的研究[J].上海工程技術大學教育研究，2007，(3).

[2]鄒建新，伍維根，周建國.高校材料專業職業應用型人才培養知識體系的構建[J].中國冶金教育，2006，(2).

[3]王章忠，皮錦紅，巴志新.材料科學與工程專業應用型人才培養的思考[J].南京工程學院學報:社會科學版，2007，(1).

[4]丁浩，杜高翔，鄧雁希，李金紅.材料科學與工程專業增強工程化教學的研究探索[J].中國地質教育，2008，(4).

[5]范舟，王斌，郭小陽.材料科學與工程引導性專業實踐教學體系探索[J].西南石油大學學報:社會科學版，2009，(2).

[6]韓雅靜，原續波，李寶銀，張爽男，胡繩蓀，盛京.材料科學與工程專業教學平臺實驗室綜合實驗課程改革初探[J].高等工程教育研究，2005，(2).

[7]楊明波，唐麗文，趙瑋霖，陳健，材料科學與工程專業實驗課程體系的改革[J].實驗技術與管理，2007，(1).

[8]李青山，楊慶祥，張士良，于金庫，王明智.高分子專業實驗教學改革與思維創新能力培養研究[J].高分子通報，2008，(12).

[9]林金輝，邱克輝，陳善華，葉巧明，沈忠民.材料科學與工程專業的課程體系和實驗教學體系建設[J].高等教育研究，2007，(2).

[責任編輯 郭偉]