材料化學輔修英語專業新工科型創新實驗的探索

［摘 要］ 針對目前地方高校教育存在大學生實踐能力和創新創業能力較弱等問題，以材料化學輔修英語專業為例，進行地方高校材料類專業大學生新工科型創新實驗的構建與實施。以可生物降解的高分子材料——聚乳酸為對象，以材料的“原料制備—高分子合成—結構表征—理化性能測試—3D打印與加工工程—機械性能測試—產品設計—老化降解”等全鏈條環節為主線，建立以學生為中心的創新實踐教學體系，全面貫徹黨的教育方針，實施素質教育，以培養符合未來新興產業與新經濟需要的、多樣化、實踐能力與創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型現代化新工科人才，為我國產業發展和國際競爭提供智力及人才支持。

［關鍵詞］ 地方高校；新工科；創新實驗；材料化學輔修英語專業

［基金項目］ 2019年度湖北省教育廳“名師工作室”項目（鄂教師函〔2019〕3號）；2020年度武漢工程大學教學研究項目E+實驗區專項項目“‘E+’實驗區人才國際化的內容框架、邏輯理路與實踐探索”（X202074）；2021年度武漢工程大學研究生教育教學改革研究項目“地方高校研究生多層次分類培養模式的改革研究與實踐”（2021JYXM14）

［作者簡介］ 劉 凡（1988—），女，湖北武漢人，博士，武漢工程大學材料科學與工程學院副教授，主要從事功能高分子材料與工程研究；鄢國平（1970—），男，湖北武漢人，博士，衢州學院化學與材料工程學院教授，博士生導師（通信作者），主要從事功能高分子材料與工程研究；陳 思（1989—），女，湖北武漢人，博士，武漢工程大學材料科學與工程學院副教授，主要從事功能高分子材料與工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）16-0096-04 ［收稿日期］ 2022-11-15

當前，世界正迎來新一輪的技術革命與產業變革，大規模數據、智能化生產（3D打印）與無線網絡等高新技術的發展將推動經濟增長，帶來社會變革。傳統高等院校的專業建設和人才培養均以學科建設為基礎進行教育教學，培養出的人才專業知識背景較為單一，難以適應經濟社會發展的需要。2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，并與“雙一流”建設相結合，探索工程教育的中國模式與經驗，支撐服務創新驅動發展，助力高等教育強國建設。高等院校積極加速新工科型學科建設與專業建設，對傳統工科專業進行升級改造，實施新工科型人才培養，從單純的“以學科為基礎”向注重“以市場為導向”轉變，適應經濟社會發展的要求，承擔高等教育引領社會進步的責任和義務，因此，新工科建設須實行跨學科多專業的改革，提前預測未來人才市場需求，快速改造升級現有專業，及時調整完善現有學科，培養出符合未來新興產業與新經濟需要、多樣化、實踐能力與創新能力強、引領未來技術和產業發展、具備國際競爭力的高素質復合型現代化新工科人才，為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支持［1-5］。

新材料和生物醫藥技術是我國、湖北省“十四五”規劃的重點發展領域，武漢城市圈“兩型社會”的建設與中部崛起戰略的實施，使湖北省的經濟建設進入前所未有的高速發展期，同時為功能材料的發展提供了堅實的基礎，對材料類創新型人才的需求必將急劇增加。然而，目前我國地方高校教育與人才培養存在還不完全適應經濟社會發展需要、專業結構不盡合理、辦學特色不夠鮮明、大學生實踐能力和創新創業能力較弱等問題，因此，必須進行地方高校材料類專業大學生創新實驗教學與創新能力培養模式改革，提高教育現代化水平，提升大學生的創新能力與科技研發能力。

一、新工科型創新實驗的構建

材料化學和材料加工工程是材料科學與工程學科兩個重要的發展方向。許多高校均設置了材料化學專業，材料化學是所有材料類專業的基礎與源泉以及發展的內因，具有強大活力與發展前景。目前，武漢工程大學材料化學專業已成為湖北省一流專業與重點建設專業，擁有材料科學與工程（工科）一級重點學科、博士點、碩士點，高分子化學與物理（理科）二級重點學科、碩士點，獲批省“荊楚卓越工程師協同育人計劃”項目。

材料化學專業旨在培養石油化工材料、新型先進功能材料、3D打印材料、智能材料、生物醫用材料、納米材料及高性能復合材料等領域的人才，堅持“加強基礎、拓寬口徑、重視實踐、培養能力”的建設思路，不斷完善人才培養體系，已建立湖北省“荊楚卓越工程師協同育人計劃”材料化學專業（3D打印材料方向）、材料化學輔修英語專業、2+2材料化學中外交流班，實行四個專業并行、多層次、一體化人才培養模式，而且各專業對學生培養的側重點不同，改革調整專業定位與教育教學，有助于提高專業辦學水平和人才培養質量。以學生為本，相信每名學生均是可成棟梁之大材；按照分類培養、因材施教的方式，培養國際化融合型創新、高端科技創新、高素質管理經營復合型、卓越工程師等各類材料化學人才。

其中，材料化學輔修英語專業（原英語＋材料化學雙學位專業）探索地方高校材料類專業人才培養模式，努力培養新時代高素質國際化、融合型創新人才［6］。針對目前地方高校教育存在的缺陷與不足，以材料化學輔修英語專業為例，進行地方高校材料類專業大學生新工科型創新實驗的構建與實施，全面貫徹黨的教育方針，實施“湖北省拔尖創新人才培育計劃”“戰略性新興（支柱）產業人才培養計劃”和“荊楚卓越工程師協同育人計劃”，堅持以人為本，建立一套完整的、科學的、適合專業發展方向的創新實驗教學體系，建設創新特色的實驗課程，實施素質教育與本科教學改革工程，提高教育現代化水平，提升大學生的創新能力與科技研發能力，培養高水平、高質量、適合市場需要、掌握專業所需的基本技能，以及能從事新產品研發和材料工業生產、質量控制與技術管理的材料類創新型人才，提升材料類專業建設水平與創新人才培養水平，辦好人民滿意的教育。

二、新工科型創新實驗的實施方法

以生物降解高分子材料——聚乳酸為例，以材料的“原料制備—高分子合成—結構表征—理化性能測試—3D打印與加工工程—機械性能測試—產品設計—老化降解”等全鏈條環節為主線，進行地方高校材料類專業大學生新工科型創新實驗的構建與實施，進行全面素質教育，創造創新教育與學習條件，增強大學生的創新意識與創新能力，提升大學生的科研創新能力，培養具有知識創新和技術創新能力的高素質新工科型人才。采用的實施方法主要為以下幾個方面。

（一）改革教學計劃，加強專業創新課程的建設

將材料的設計與合成制備、結構表征、性能測試、加工成型與應用、技術改進等各方面的知識相結合，并納入教師新的科研成果，建設專業創新課程。實行材料化學專業課程雙語教學、啟發式和討論式教學，采用線下線上教學與視頻教學，將科研文獻資料設置成教學內容，由學生查找英文科研文獻，閱讀分析，制作紙質版報告與PPT報告，在課堂上做口頭宣講；教師點評講解，并鼓勵學生質疑問答，建立以教師主導、學生為主體的教學方式。體現知識—能力—創造的培養規律，以鞏固基本知識和訓練基本技能為基礎，以創新能力培養為導向，實現材料、化學、英語、化工知識和技能綜合訓練，達到培養科學思維和創新意識的目的［7-8］。

（二）編寫創新實驗教材

轉變教學方式，編寫創新實驗教材。編寫創新教學計劃、實驗指導書、實驗項目卡片、教學大綱和教案、實習指導書、多媒體課件等，培養學生的實驗設計、科研、綜合分析、解決問題與創新能力。

（三）構建創新實踐教學環節

實施以學生為中心的創新實踐教學體系，著重培養學生的創新思維與創新意識、綜合運用知識、獨立分析和解決問題的能力，增強學生的創新能力和創業能力，全面提高人才培養質量。將創新實驗劃分為五大模塊：聚乳酸合成與理化性能測試、熱加工工程、3D打印與產品研制、機械性能對比測試、老化降解性能測試，并在每個模塊設計具體實驗。學生可根據專業特點與興趣愛好自主選修，不僅可以進一步掌握基礎知識與實驗方法，而且可以改變驗證實驗的枯燥乏味、教學的生搬硬套，從而提高學習興趣、實驗創新意識與創新能力［9-10］。

（四）在企業進行放大性實驗與產品生產實習

聘請校外實踐教學指導導師，與國內高新技術企業（包括武漢市東亞合成汽車部件有限公司、湖北派克密封件有限公司、武漢賽特工程塑料有限公司、湖北三江航天江河橡塑有限公司、湖北嘉一三維高科股份有限公司和湖北濟安堂藥業有限公司等）合作，聯合建立校外實踐教學基地。學生赴企業進行實習鍛煉，并通過“訂單式”校企聯合培養與“宜化模式”畢業設計訓練，提升工程實踐能力與社會競爭力［11］。

（五）建立高效、科學的評價機制

改革現行的考試制度，采取靈活多樣的考試方法，建立有利于學生創新能力培養的激勵機制，實行知識、能力和素質的綜合考評，促進學生積極主動地增強創新意識與創新能力。

三、新工科型創新實驗實施的意義

通過材料化學輔修英語專業新工科型創新實驗的實施，提高教育現代化水平，提升大學生創新與科學研究能力。

第一，以立德樹人為引領，以學生為中心，以應對變化、塑造未來為理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養多元化創新型卓越工程人才。創新實驗內容涉及材料從無到有、從有到用、從用到無的全方位歷程，以材料“設計—制備—性能—加工—應用—老化”全鏈條環節為主線，讓學生進行材料全生命周期相關知識的全面學習與技能訓練，培養并提升實踐與創新能力。

第二，建立大工程觀、成果導向、可持續發展、環境保護、綠色工程教育與全面工程教育的培養理念。以可生物降解高分子材料——聚乳酸為例，建立創新實驗，將可持續發展戰略與科學發展觀貫穿實驗過程中，與材料化學、物理、加工工程、化學工程與工藝、機械工程、自動化控制、計算機操作與軟件應用、3D建模與設計、3D打印、生物醫學等相關領域知識相融合，對學生進行全面的工程教育與培訓，培養學生的綜合素質、工程能力與創新能力。

第三，鼓勵學生參加科技活動，進一步培養其創新與實驗能力。突破原有實驗模式，從示范性、驗證性實驗向設計性、綜合性實驗轉變，激發學生的學習和創新興趣，鼓勵改進實驗設計，參與具體的實驗環節，培養實驗設計、實驗操作、綜合分析、解決問題與創新能力。

第四，推廣“卓越工程師協同育人計劃”，探索實驗創新模式，以及實踐創新能力與課程體系之間的對應關系，建立新工科型創新實驗與實施的指導理論，并運用于材料類大學生的教學中，培養多樣化、創新型卓越工程科技人才。自實施以來，材料類專業學生主持國家省級大學生創新創業項目與大學生校長基金項目40余項，發表學術論文40余篇，申請專利20余項，獲得各級競賽獎勵80余項。采用以點及面、從局部到全面的實施方法，尋找好的思路與方法，獲取經驗教訓，并進行及時改進，逐漸擴大到其他理工科專業進行借鑒與實施，為全校以及地方兄弟高校各專業的人才培養模式改革提供新的思路。

結語

通過材料類專業新工科型創新實驗課程的建設，探索實踐與創新新模式，實施以學生為中心的創新實踐教學體系，充分調動學生的學習積極性、主動性和創造性，著重培養學生綜合運用知識、獨立分析與解決問題的能力，提高其學習興趣、實驗創新意識與能力，增強創新與創業能力，全面提高人才培養質量，為國家培養高水平、高質量、適合市場需要的創新型人才。

參考文獻

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［4］林健.深入扎實推進新工科建設：新工科研究與實踐項目的組織和實施［J］.高等工程教育研究，2017（5）：18-31.

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［6］劉煜.“E+”雙專業一體化復合型人才培養模式創新實驗區實踐與探索：以武漢工程大學“E+”國家人才培養模式創新實驗區為例［J］.英語廣場（學術研究），2012（5）：52-53.

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［8］張云飛，杜飛鵬，郭慶中，等.以功能材料為特色的材料化學專業教學改革與實踐［J］.廣州化工，2016，44（23）：143-144.

［9］張云飛，郭慶中，張橋，等.面向應用型人才培養的材料化學專業實踐教學改革［J］.廣州化工，2017，45（8）：170-171.

［10］張云飛，杜飛鵬，郭慶中，等.材料成型工藝課程教學探索與實踐［J］.教育教學論壇，2017（24）：106-107.

［11］張云飛，蔣燦，陳思，等.材料化學專業實習基地建設與實踐教學改革［J］.廣州化工，2019，47（5）：142-144.

Exploration of Emerging Engineering Innovation Experiment for Major of

Material Chemistry + English

LIU Fan1， YAN Guo-ping2， CHEN Si1

（1. School of Materials Science and Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430205， China; 2. College of Chemical and Material Engineering， Quzhou University， Quzhou， Zhejiang 324000， China）

Abstract： In view of the weak practical ability， innovation and entrepreneurship of the undergraduates in local colleges and universities， an emerging engineering innovation experiment for students in the major of material chemistry + English was constructed and implemented. A student-centered innovative practical teaching system was further established. Poly（lactic acid）， as a biodegradable polymer material， was selected as an object. Meanwhile， a whole chain links of materials such as “preparation of raw materials-polymer synthesis characterization-tests of physical and chemical performance-3D printing and processing engineering-mechanical performance test-product design-aging and degradation” was established as the main content. This students-centered teaching system was put into effect to fully implement the Party’s education policy， carry out the comprehensive quality education and cultivate the diverse， composite， high practical and innovative ability， high-quality modern emerging engineering talents， who can meet the needs of future emerging industries and new economy， and have high international competitiveness. It will provide intellectual and talent support for the China’s industrial development and international competition.

Key words： local colleges and universities; emerging engineering; innovation experiment; major of material chemistry + English