新工科背景下的教學(xué)改革與實踐
——以遼寧大學(xué)無機非金屬材料工程專業(yè)為例

王詩銘，劉 琳，王淑敏，馬春蕾，劉成功，胡桂娟

(遼寧大學(xué) a.輕型產(chǎn)業(yè)學(xué)院；b.化學(xué)院，遼寧 沈陽 110036)

0 前 言

2017年2月教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，討論涵蓋了新工科的內(nèi)涵特征、新工科建設(shè)與發(fā)展方向[1]。同年4月，教育部在天津大學(xué)召開研討會，明確了新工科的首要目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國和國際競爭提供智力和人才支撐。本輪對于“新工科”相關(guān)專業(yè)的建設(shè)，要重視高校對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮的支撐作用[2]。遼寧大學(xué)無機非金屬材料工程專業(yè)已經(jīng)被列入遼寧省向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的試點專業(yè)之一。在教學(xué)方面的改革、創(chuàng)新是保證已投入人、財、物高效利用的重要方面；同時，也是保證人才質(zhì)量的重要手段[3]。

1 新工科背景下無機非金屬材料專業(yè)存在的問題

1.1 課程設(shè)置不能滿足學(xué)生就業(yè)需求

目前無機非金屬材料工程專業(yè)主干課還是偏向于傳統(tǒng)材料，如玻璃、水泥和陶瓷的基本原理和工藝。近年來，由于環(huán)境的壓力，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都在去產(chǎn)能，人才需求量降低，所以畢業(yè)生就業(yè)去向很少有到傳統(tǒng)玻璃、陶瓷和水泥生產(chǎn)企業(yè)工作的。然而由于新材料和材料深加工的發(fā)展，近幾年畢業(yè)生到建筑企業(yè)、半導(dǎo)體制造、電池制造和顯示器制造相關(guān)企業(yè)人數(shù)較多。進入工作崗位后，很多基礎(chǔ)知識要從頭學(xué)起，在工作初期有較大的壓力。

1.2 新材料方向?qū)嵙?xí)、實訓(xùn)中心缺乏

由于無機非金屬材料工程專業(yè)為傳統(tǒng)專業(yè)，基本上各個高校的這個專業(yè)都有固定的實習(xí)實訓(xùn)基地。實習(xí)的范疇多局限于玻璃、水泥和陶瓷等傳統(tǒng)領(lǐng)域。而新工科相關(guān)的領(lǐng)域，如：新能源領(lǐng)域，信息相關(guān)半導(dǎo)體領(lǐng)域的實習(xí)、實訓(xùn)基地相對較少，學(xué)生沒有機會直觀感受到新材料的生產(chǎn)、加工過程，最多可以在實驗室見到一些科研產(chǎn)品的加工。這樣學(xué)生對新材料的生產(chǎn)會比較陌生，對于相關(guān)領(lǐng)域缺乏直觀的認(rèn)識。

2 針對上述問題的改革措施

2.1 增設(shè)新材料相關(guān)的課程

重組傳統(tǒng)無機非金屬材料工程專業(yè)課程，增設(shè)新材料以及學(xué)生就業(yè)方向比較集中的行業(yè)相關(guān)的理論課及實驗課。同時根據(jù)教師科研方向和特長，增加部分先進材料相關(guān)的課程。將玻璃工藝學(xué)、陶瓷工藝學(xué)和水泥工藝學(xué)三門共6學(xué)分的課程合并為2學(xué)分的無機非金屬材料工學(xué)，增設(shè)與半導(dǎo)體功能器件相關(guān)的基礎(chǔ)課固體物理2學(xué)分，半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)2學(xué)分，半導(dǎo)體材料與器件1學(xué)分。合并無機非金屬材料熱工基礎(chǔ)(4學(xué)分)與無機非金屬材料熱工設(shè)備(3學(xué)分)為無機材料工程基礎(chǔ)(4學(xué)分)，增設(shè)建筑工程概論(1學(xué)分)、環(huán)境保護與綠色生產(chǎn)技術(shù)(1學(xué)分)和玻璃光導(dǎo)纖維(1學(xué)分)等課程。在選修課中增設(shè)新能源結(jié)構(gòu)材料2學(xué)分、半導(dǎo)體光電化學(xué)2學(xué)分和功能陶瓷材料與器件2學(xué)分，如圖1所示。

圖1 專業(yè)課變化情況(括號內(nèi)為學(xué)分?jǐn)?shù))

2.2 建立新材料領(lǐng)域相關(guān)的虛擬仿真實驗室

新興行業(yè)比如半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)，顯示器生產(chǎn)企業(yè)，這些企業(yè)的部分生產(chǎn)過程會涉及保密，這樣只能讓學(xué)生參與部分生產(chǎn)流程。關(guān)鍵的技術(shù)可以在不涉及保密的情況下建立虛擬仿真實驗室，將新材料的生產(chǎn)工藝流程做成虛擬仿真程序，這樣也可以間接地了解、體驗新材料的生產(chǎn)工藝。目前，聯(lián)合學(xué)院內(nèi)電器工程專業(yè)教師制作了導(dǎo)電玻璃生產(chǎn)工藝的虛擬仿真實驗程序，正在開發(fā)電致變色玻璃生產(chǎn)工藝流程、液晶顯示器生成工藝流程等虛擬仿真實驗。在試行的過程中學(xué)生顯示出了極大的熱情，并且有助于學(xué)生回顧已學(xué)知識。例如：導(dǎo)電玻璃生產(chǎn)過程中涉及的磁控濺射過程技術(shù)是材料制備技術(shù)課程的相關(guān)內(nèi)容，在設(shè)定相關(guān)參數(shù)，如：氣氛、電壓、濺射時間和溫度等參數(shù)時，學(xué)生就需要回顧課程的內(nèi)容，重新通過仿真實驗認(rèn)識各個參數(shù)的內(nèi)涵。電致變色玻璃生產(chǎn)的工藝流程實驗中涉及電沉積的過程，電流密度、沉積時間、母液濃度和電解質(zhì)的選擇對最終產(chǎn)品的性能均有較大影響，通過仿真實驗可以讓學(xué)生對各個工藝參數(shù)有直觀的了解。

3 結(jié)論與展望

新工科背景下的教學(xué)改革是一項長期而艱巨的任務(wù)，絕不是一蹴而就的。為了給國家輸送合格優(yōu)質(zhì)的畢業(yè)生，管理者和一線教師都有責(zé)任將這項使命進行到底。同時也要有摸著石頭過河的精神，在發(fā)現(xiàn)問題時及時做出改進。從現(xiàn)階段看，新工科的教學(xué)改革主要需要從課程設(shè)置、教師人才結(jié)構(gòu)調(diào)整和實習(xí)實訓(xùn)基地方面入手，切實地補齊現(xiàn)行無機非金屬材料工程專業(yè)教育模式下的短板，提升教學(xué)質(zhì)量。

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