高分子專業材料加工綜合實踐課程的教學探索

龔新懷 (武夷學院生態與資源工程學院,福建武夷山 354300 華僑大學材料科學與工程學院,福建廈門 361021)

趙瑨云,康曉燕 (武夷學院生態與資源工程學院,福建武夷山 354300)

高分子專業材料加工綜合實踐課程的教學探索

龔新懷 (武夷學院生態與資源工程學院,福建武夷山 354300 華僑大學材料科學與工程學院,福建廈門 361021)

趙瑨云,康曉燕 (武夷學院生態與資源工程學院,福建武夷山 354300)

基于以工程實踐和創新能力為核心的應用型人才培養目標,在高分子材料與工程專業的培養方案中新增了材料加工綜合實踐課程。從實驗教學內容體系設計、教學內容設計、教學手段設計和實驗考核評價4個方面,提出對高分子專業材料加工綜合實踐課程進行教學設計。教學實踐結果表明,該教學設計能培養和增強學生的實踐創新能力,并已取得良好的教學效果。

高分子專業;材料加工;綜合實踐課程;實驗教學內容;教學內容;教學手段

工程實踐和創新能力培養是我國工科高等院校進行應用型人才培養的核心目標,實驗教學是完成這個目標的重要途徑[1]。目前在高分子專業實驗教學體系中,大多數院校主要以培養基本技能的驗證型實驗為主,孤立地結合理論課程教學內容,分門開設高分子化學實驗、高分子物理實驗、高分子成型加工實驗及高分子材料分析與測試實驗等,各實驗課程之間、各實驗項目之間缺乏有效的聯系和配合,不能形成一個系統化實踐教學環節,這將很不利于對學生工程概念和創新能力的培養[2]。對此各高校都積極進行實驗教學改革,在實驗教學內容中引入具有工程能力培養導向的綜合性實驗和創新能力培養的設計性實驗[3],但由于把綜合性和設計性實驗僅加到一個實驗課程中,往往只有幾個學時的教學安排,很難取得培養學生工程和創新意識、提高綜合實踐能力的良好效果,甚至無法滿足學生順利完成本科畢業論文的需求[4]。因此筆者嘗試對武夷學院高分子材料與工程專業的培養方案進行修訂,在單獨開設高分子化學實驗、高分子物理實驗、高分子成型加工實驗及高分子材料分析與測試實驗基礎上,結合專業教師科研方向和地方產業發展,單獨增設了1門材料加工綜合實踐課程,將材料制備、材料加工、材料結構表征與性能測試等相關理論與實踐有機串聯、搭配、綜合起來,培養學生掌握實驗基本技能的同時,提高工程實踐能力和創新意識。課程安排在第7學期進行,計劃32學時。

1 實驗教學內容體系設計

1)開設綜合性、設計性實驗,培養學生實踐創新能力。驗證性實驗是打基礎,培養基本技能,在實驗教學過程中,學生往往依葫蘆畫瓢,照抄實驗預習內容,只注重實驗結果,不顧實驗現象的分析,缺乏實驗的主觀能動性,難以培養學生思考、分析、解決問題的能力。綜合性、設計性實驗,側重多門學科知識的綜合運用和實驗方案的自主設計,要求學生主觀能動性的發揮,能提高學生綜合實踐能力和創新能力,鑒于驗證性實驗已在前期的高分子化學、高分子物理、高分子材料加工實驗中已有開設,該課程只開設綜合性、設計性實驗。旨在培養學生的綜合能力和創新能力,為學生最終的畢業論文實驗作鋪墊。

2)引入教師科研成果,拓寬教學課題來源,促進教學科研良性互動[5]。以教師科研成果為基礎,開發出綜合性、設計(創新)性實驗,提高學生的實驗參與興趣和主觀能動性,變被動參與為主動學習,提高實驗教學效果,培養學生具有創新意識和能力。以教學與科研互動為教學模式,讓學生盡早參與科學研究,從而認識、理解科研的基本過程,同時增進實驗教學的深度、科學性和生命力,有利于培養學生的創新意識。

3)與地方產業發展相結合,強化工程實踐性教學環節、凸現工科特色[6]。在實驗教學中,對開設的綜合型實驗設計既要體現理論與研究相結合,又能培養學生對各門學科知識的綜合運用能力。綜合實驗要求學生完成從原料準備到產品檢測的全過程,提高學生的綜合能力,尤其是工程實踐能力,教學實踐中實驗設備模擬實際生產,激發學生的學習興趣,并培養學生以工程角度分析問題和解決問題的能力,體現實驗教學的工程實踐性,提高學生的工程能力。如武夷學院位處福建閩北,竹木資源豐富,竹木加工企業眾多,在竹木加工當中產生了大量的廢棄物。提高竹木利用率,資源化利用廢棄物,是竹木產業需要重視的研究問題。為此武夷學院教師申請立項的福建省科技廳重點項目——閩北竹木廢棄物的資源利用(2012N0027),研究方向之一就是將竹塑、木塑復合材料的制備研究成果應用于高分子材料專業的實踐教學內容中,與地方產業很好銜接起來。

2 教學內容設計

實驗教學的最終目的是為了提高學生的實踐創新能力,適應未來的職業發展,基于,該實驗教學面向高分子材料研發崗位工作內容,創建工作環境氛圍,同時模擬本科畢業論文模式,分模塊開展課程教學,將整個教學過程劃分為文獻查閱教學引導、開題報告和討論,材料成型制備實驗、材料結構表征與性能測試實驗、課程總結與答辯5大模塊(見表1)。該5個模塊既對應工作情境,也是科研訓練的基本過程。學生在經過這個課程的學習訓練之后,可以讓他們充分了解開展科研工作的基本方法,有利于他們順利完成即將開始的本科畢業論文。

表1 實驗內容、學時及預期目標

3 教學手段設計

1)注重教師引導作用,強度團結協作精神。在教學過程中,為確保實驗過程順利開展和預期教學效果,在每個環節上都要注重對學生的引導作用,包括引導學生如何查閱文獻制定實驗方案,如何分析實驗現象及問題、如何進行數據處理、分析和實驗結果總結,并引導學生根據實驗中出現的問題再查閱文獻、調整實驗方案等。最終達到引導學生建立初步的科學研究方法和思維能力。筆者所在教研室目前有2位副教授、3位講師參與2010級高分子專業57位學生的實驗教學指導中,在師資配備上能夠保障對學生的指導。同時課程教學采用小組團隊協作方式進行,每組3名同學,團隊合作完成項目,培養學生具有團結合作意識和精神,起到很好的情感教學效果。

2)開放實驗室資源,配合學生完成實驗[7]。因為該課程學時安排不多,學生不一定能在學時規定范圍內完成文獻資料的查閱、實驗方案制備、材料制備、材料的結構表征與性能測試以及開題和答辯所有環節,因此在教學期間必須開放實驗室。實驗室的開放必須從實驗藥品、實驗儀器設備及實驗師資都加以保障。在保證實驗安全的同時,能對學生在實驗過程中出現的疑問進行解答,實驗設備故障及時維修,確保學生實驗的順利完成。

此外學院還建成了實驗中心網站,學生可以登陸網站,查閱實驗中心相關的實驗設備、實驗教學資料等,并對實驗過程中存在的疑問還可以在線留言,實驗中心安排了教師進行詳細解答。

4 實驗考核評價

以往實驗成績的評價方式是學生實驗,交實驗報告,教師給出成績。該模式不能客觀、全面地評價學生的綜合性、設計性實驗技能,抑制了學生深入探究的學習興趣。為了提高學生對材料加工綜合實踐課程的興趣與熱情,養成良好的實驗作風和科研態度,就必須客觀、全面地評價實驗教學效果和學生的實驗技能及實踐創新能力,改變傳統只注重結果的考核方式。由于該課程采用畢業論文模式,劃分為5個模塊(見表1)進行,因此制定了依據模塊的課程評價體系,每個模塊分值各占20%,同時在模塊評分中引入小組研究團隊負責人對成員的評價和其具體工作介紹,指導教師在具體指導中隨時跟進,認真觀察,并在適當參考學生評價的基礎上,做出客觀、公正和全面的評價。

5 結語

材料加工綜合實踐課程,融合了高分子材料成型加工、高分子物理、高分子材料分析與測試等知識點,并通過對接教師科研成果和地方產業,采用本科畢業論文模式,分模塊對學生進行全面考核評價,激發了學生的學習興趣,充分調動了其主觀能動性,培養他們的團隊合作精神和工程實踐意識,并幫助學生了解科研過程,提高實踐、創新能力,取得良好教學效果。

[1]莊啟昕,唐頌超,李欣欣,等.以工程和創新能力培養為核心,構建高分子化學實驗體系[J].實驗技術與管理,2011,28(6): 249-250.

[2]朱亞輝,左曉兵,張建耀,等.高分子材料專業實驗系列化的實踐探索[J].高校實驗室工作研究,2009,23(4):25-27.

[3]郭正虹,方征平,程捷.高分子成型加工創新性實驗體系[J].高分子通報,2011(5):103-106.

[4]夏茹,周藝峰,林宏云,等.高分子專業大綜合實驗課程的設置與實踐[J].高分子通報,2010(12):95-98.

[5]韋化,曾冬梅,秦鋼年,等.實驗教學與科研相結合,培養學生的創新能力[J].實驗技術與管理,2008,25(5):31-34.

[6]楊道媛,劉一飛,徐博,等.依托辦學特色,發展創新實驗項目培育創新成果[J].實驗技術與管理,2011,28(6):231-233, 238.

[7]傅偉寧,項尚林,張玲.高分子材料與工程專業開放實驗教學的探索及改進[J].高分子通報,2013(6):90-95.

[編輯] 辛長靜

N4

A

1673-1409(2014)22-0113-03

2014-02-12

福建省科技廳重點項目(2012N0027);武夷學院科研項目(XL1209);武夷學院教改項目(Jgrc201006,Sj201210397733)。

龔新懷(1985),男,博士,講師,現主要從事高分子材料方面的教學與研究工作。