新工科背景下材料專業基礎實驗教學改革探析

程繼海 郝玉成 張全爭 楊 蕾

（合肥學院能源材料與化工學院 安徽·合肥 230601）

隨著我國以新技術和新產業為代表的新經濟的蓬勃發展，對工程科技人才的需求越來越高[1]，“新工科”概念的提出為我國工程教育指明了新的方向[2][3]。新工科最早出現在復旦大學舉行的綜合性高校工程教育發展戰略研討會上，但是因其還處于探索階段并且內涵十分豐富，涉及范圍也非常廣泛，所以迄今并沒有統一而準確的概念。在“復旦共識”，“天大行動”，“北京指南”之后，人們意識到迫切需要培養大批高素質的工程科技人才[4][5]。

材料類專業是以實驗為基礎的工科專業，實驗教學是專業教育的重要組成部分。在國家提出建設“新工科”專業和工程教育專業認證的背景下，如何開展實驗教學改革，培養具備解決復雜工程問題能力的工程技術人才，以適應“新經濟”時代下的人才培養需求，是當前工科高校和專業急需重視和解決的。

1 材料類專業基礎實驗簡介

合肥學院的材料專業基礎實驗是單獨開設一門的必修實驗課。為迎接安徽省本科專業審核評估和準備工程教育專業認證，我們對材料基礎實驗在教學內容與方式、實驗室安全與環保建設等方面的教學改革進行了積極的探索和實踐。目前，我校材料類兩個專業的相關實驗課程教學取得了較大改進，形成了特色鮮明、卓有成效的一套教學模式，對提高學生工程實踐能力和創新意識都取得了不錯的效果。

我校的材料專業基礎實驗教學中，除了培養學生的工程實踐能力，更加強調學生的綠色健康與安全環保意識。但目前該門課的教學依然存在著諸如綜合與設計性實驗比例偏低，實驗內容更新緩慢，新型實驗項目開發不夠深入等問題，因此學生的創新能力及工程能力提升效果不夠明顯。

2 材料類專業基礎實驗教學改革

2.1 構建以能力輸出為導向的課程體系

合肥學院依托中德合作示范教育基地，借鑒德國工程教育理念，打破原有的課程體系，從學生能力培養要求出發，針對應用型人才培養方案，形成了以能力輸出為導向的模塊化教學體系，使教學內容更有針對性。結合我校“地方性、應用型、國際化”的辦學定位和材料類專業的人才培養目標，材料專業基礎實驗根據培養學生能力特點分為四個模塊：以培養學生工程實踐基礎能力為目標的材料工程基礎實驗；以培養學生材料現代分析測試能力為目標的材料研究與測試方法實驗；以培養學生材料科學基礎理論分析能力為目標的材料科學基礎實驗；以培養學生材料性能分析能力為目標的無機材料性能實驗。

2.2 更新教學內容，改革教學方法

為了提高學生的學習效率，我們將不同的實驗項目組合成新的實驗模塊，根據模塊特點，結合本專業的人才培養目標，有針對性的選擇教學方法，取得了較好的效果。利用校內外資源，尤其是依托校內的實習和實訓基地，開設以現代生產過程、企業場景模擬為內容的工程實訓項目。改變傳統的實驗方式，采用項目驅動、開放式工程實訓等教學方法，有效提升了學生的工程實踐能力。例如，依托學院“化工工程師之家”工程實訓平臺，采用雙導師制和企業化管理，讓參與實訓的學生能切實感受企業氛圍；強調開發流程的規范化，從項目需求到項目設計開發，完全模擬企業的運作模式。學生不僅能接受各種類型的基礎技能培訓，同時還接受企業工藝、設備、工程制圖等專業技能方面的培訓。

2.3 注重學生工程意識的培養

目前各高校均十分重視工程教育專業認證工作，強調對學生解決復雜工程問題能力的培養，這也是國際上通行的工程教育質量保障制度[6]。為準備和迎接無機非金屬材料工程專業的專業認證，我們材料類專業基礎實驗教學中，時時處處注意培養學生的工程意識，鍛煉其解決復雜工程問題的能力。

教學中始終貫穿著對學生進行工程意識的培養，將工程意識滲透在實驗預習、實驗操作和實驗數據處理及報告的完成等傳統實驗教學的各個環節。要求學生在實驗前預習并了解各種設備的主要用途與分類；搞懂各種設備的構造、工作原理及在工業中的用途，培養學生實際的工程意識。

教師在教學過程中引導學生對工程實踐和復雜問題進行討論，要求學生運用理論知識，并結合工程實際分析解決問題，完成相關實驗操作的同時思考對應的工程實踐。做到理論聯系并指導實踐，讓學生不光完成了實驗，更了解了工程實踐，逐步具備解決復雜工程問題的意識和能力。

總之，通過實驗教學改革能增強學生的自主學習積極性，加強學生對涉及工程實踐的操作方法和技能的掌握，全面提高其分析問題和解決復雜工程問題的能力。

3 材料專業基礎實驗教學中安全、環保、健康體系建設

新工科背景下，培養學生的綜合實踐能力依托于實驗室的建設，因此探討如何建設與新工科內涵要求相適應的實驗室并提出改革措施[9]。為適應新工科教育和迎接工程教育專業認證，充分考慮綠色健康與安全環保，對實驗室進行了重整與升級改造。

3.1 實驗室健康、環保與安全建設

實驗室安全管理體系的基礎和一項重要內容就是實驗室的綠色環保建設，保障實驗人員的安全健康。為了滿足工程教育專業認證的基本要求，針對本專業涉及的高溫高壓等設備，對具有安全隱患的實驗儀器、設備，均加裝了防護裝置和警示標志。針對每一個實驗項目，都增加了該實驗的操作指南與安全提示標示牌。提醒學生在實驗過程中時刻保持安全環保意識，營造一個綠色安全、環保衛生的實驗環境。在實驗室外配置了物品保管箱，學生實驗前將無關物品保存在保管箱內，只帶實驗報告和筆等實驗必需品。同時，每個實驗室配有急救藥箱和常規藥品，對實驗中遇到的一些安全問題及時救護和解決。

3.2 實驗人員的安全管理

我們在材料基礎實驗中特別重視綠色環保與安全健康，教學中自始至終對學生安全意識和環境保護意識的教育。要求所有參與實驗室管理的老師和實驗指導老師都要參加統一組織的安全環保培訓，考核通過后方可上崗。實驗室有完整的安全巡查制度，發現問題及時解決，始終保障實驗室處于安全運轉狀態。學生進入實驗室之前，對其進行化工材料實驗安全環保教育，只有安全知識考試通過之后，簽訂實驗室與實驗操作安全承諾書后才能進入實驗室進行實驗。

本文在“新工科”背景下，提出了對材料類專業基礎實驗教學改革時，應堅持工程教育專業認證標準，強化學生的工程意識，從而培養出適應“新經濟”發展，能解決復雜工程問題的高素質工程科技人才。