深化改革 創(chuàng)新實驗教學(xué)示范中心建設(shè)

謝峻林， 馮小平， 金明芳， 水中和

（武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心，湖北武漢 430070）

0 引言

為推動高等學(xué)校加快實踐教改與實踐教學(xué)資源建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，教育部于2005年在全國推出高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)計劃［1-2］。在此計劃帶動下，各高校從實驗課程體系、實驗教學(xué)隊伍、實驗中心體制和運行機制、實驗中心設(shè)備與環(huán)境建設(shè)等方面全面開展工作，推動了高校實驗教學(xué)改革和實驗室建設(shè)，加強了學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［3-6］。截止“十一五”末，教育部共建設(shè)了501個國家級實驗教學(xué)示范中心，其中有材料類國家級實驗教學(xué)示范中心12個。我校材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)示范中心于2007年被教育部批準(zhǔn)立項，成為我國材料類國家級實驗教學(xué)示范中心首批建設(shè)單位［7］。該中心面向材料科學(xué)與工程一級學(xué)科，立足無機非金屬材料工程、金屬材料工程、高分子材料與工程、復(fù)合材料工程、材料物理、材料化學(xué)等材料類二級學(xué)科專業(yè)，兼顧培養(yǎng)材料科學(xué)家和材料工程師的綜合素質(zhì)，按照“夯實理論基礎(chǔ)，強化實驗技能，提高工程實踐能力，培養(yǎng)科技創(chuàng)新意識”的原則，創(chuàng)造性地推進(jìn)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)，從實驗課程體系建設(shè)［8-9］、創(chuàng)新平臺建設(shè)［10-11］、實驗教學(xué)隊伍建設(shè)、管理模式［12］四大方面實施改革創(chuàng)新，在國內(nèi)同類高校產(chǎn)生了很好的示范與輻射作用。

1 改革理念，創(chuàng)新實驗教學(xué)體系

1.1 樹立“科研引領(lǐng)教學(xué)”建設(shè)理念

實驗中心是高校的重要教學(xué)場所，隨著高等教育的大眾化、高等教育教學(xué)理念的變遷以及一些高校定位的轉(zhuǎn)型，對其所承載的功能提出了多元化的要求［13-15］。材料學(xué)科是一個實踐性很強的學(xué)科，實驗教學(xué)是材料學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)不可缺少的重要環(huán)節(jié)［16］，實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)更顯得尤為重要［17］。如何根據(jù)我國材料行業(yè)發(fā)展形勢及學(xué)校特點，使學(xué)生在學(xué)習(xí)大材料（材料科學(xué)與工程）學(xué)科基礎(chǔ)知識、掌握中材料（無機非金屬材料、高分子材料等二級學(xué)科）專業(yè)實驗技能的同時，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和較強的解決問題能力，是專業(yè)材料類實驗中心的重要任務(wù)。

在實驗教學(xué)示范中心建設(shè)實踐中，確立以科研引領(lǐng)教學(xué)的實驗教學(xué)理念，堅持以學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以國家重點學(xué)科為依托，以知識—能力—素質(zhì)為主線，改革實驗教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建實驗教學(xué)體系，整合與優(yōu)化教學(xué)資源，為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才提供個性化、多樣化的實驗平臺。

在建設(shè)中充分整合學(xué)科基地資源為本科生實驗教學(xué)服務(wù)。利用具有國際國內(nèi)先進(jìn)水平的儀器設(shè)備，為本科生開設(shè)實驗項目，拓寬學(xué)生視野，提高學(xué)生創(chuàng)新研究能力。以“導(dǎo)師制”科技創(chuàng)新活動、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練活動、開放實驗室基金等作為紐帶，引導(dǎo)學(xué)生參與課外創(chuàng)新活動，加強課外實驗教學(xué)，將實驗教學(xué)延伸到材料學(xué)科的研究基地，延伸到教授的研究室，逐漸使課外實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑之一。

1.2 構(gòu)建實驗教學(xué)新體系

中心承擔(dān)了材料科學(xué)與工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、復(fù)合材料工程、材料物理、材料化學(xué)、金屬材料工程等7個材料類專業(yè)的實驗教學(xué)任務(wù)。在實驗教學(xué)示范中心建設(shè)實踐中，堅持突破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)附屬于理論課的模式，從材料類專業(yè)學(xué)生所應(yīng)掌握的專業(yè)知識點出發(fā)，面向一級學(xué)科，立足二級學(xué)科，建立科學(xué)、先進(jìn)的實驗教學(xué)體系。

按照“夯實理論基礎(chǔ)，強化實驗技能，提高工程實踐能力，培養(yǎng)科技創(chuàng)新意識”的原則，將原來附屬于理論課程的實驗，通過調(diào)整、優(yōu)化等方式，以獨立實驗課程的形式開設(shè)，構(gòu)建了由16門獨立實驗課程和若干科技創(chuàng)新項目組成的符合材料類專業(yè)特點，包括學(xué)科基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗、科技創(chuàng)新實驗等3個實驗平臺的創(chuàng)新實驗教學(xué)體系（見表1），使實驗訓(xùn)練更具有科學(xué)性、系統(tǒng)性。實驗課程門數(shù)由原來的73門減少為現(xiàn)在的16門，實驗項目數(shù)188項，其中綜合性、設(shè)計性實驗項目54項，有綜合性設(shè)計性實驗的課程達(dá)到100%。

表1 材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)體系

1.3 注重“五個結(jié)合”，以學(xué)生為中心

在實驗教學(xué)過程中，根據(jù)課程性質(zhì)、實驗內(nèi)容不同，采取不同的教學(xué)方法，注重“五個結(jié)合”：即課內(nèi)教學(xué)與課外拓展結(jié)合;科研與教學(xué)結(jié)合;必做與選修結(jié)合;集中授課與分散訓(xùn)練結(jié)合;小組實驗與大組循環(huán)結(jié)合。建立以學(xué)生為中心的實驗教學(xué)組織模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學(xué)習(xí)方式。

為啟迪學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，實驗中心重視實驗技術(shù)研究、實驗項目選擇、實驗方案設(shè)計。實驗技術(shù)盡可能體現(xiàn)先進(jìn)性，將新的合成工藝（如淬冷法無機氧化物薄膜制備）與新的檢測技術(shù)（如激光粒度儀和BET吸附儀）引入實驗，讓學(xué)生了解較新的實驗技術(shù)。實驗項目選擇體現(xiàn)綜合性，現(xiàn)在每門實驗課都開設(shè)有綜合實驗項目，綜合性實驗項目既有不同分析方法的比較，也有同一對象通過不同方面的測試分析，給出一個綜合評價。實驗方案的設(shè)計體現(xiàn)科學(xué)性，在學(xué)生掌握了基本實驗技能后，安排不具有唯一測試手段或唯一結(jié)果的實驗項目，由學(xué)生去分組探索研究，發(fā)現(xiàn)不同測試手段所揭示的信息，比較不同結(jié)果所反映的問題，通過資料查詢，完成綜合實驗報告。

為加強課內(nèi)教學(xué)和課外活動的銜接，在改變原教學(xué)組織方式的同時，精心設(shè)置具有“技能訓(xùn)練”“科學(xué)研究”“水平競賽”三要素的創(chuàng)新競賽項目，讓學(xué)生通過自主設(shè)計、研究、制備、加工等環(huán)節(jié)來完成作品。如“輕質(zhì)高強混凝土設(shè)計大賽”，“海峽兩岸大學(xué)生陶藝比賽”，“材料性能設(shè)計與制備學(xué)科競賽”等，競賽項目覆蓋面廣，學(xué)生參與積極性高，參與人數(shù)達(dá)500多人。通過開展科技活動激發(fā)了學(xué)生對材料專業(yè)的熱愛和對未知領(lǐng)域探索的熱情，形成了很好的科技氛圍。

2 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，創(chuàng)新實驗教學(xué)條件建設(shè)

2.1 開設(shè)學(xué)科特色實驗，使科研條件轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源

為探索開設(shè)學(xué)生創(chuàng)新研究實驗課程，為了使材料學(xué)科的科研資源更多為本科生服務(wù)，中心開設(shè)了富有學(xué)科特色的“大型儀器設(shè)備操作證”開放實驗項目，將材料學(xué)科的33臺大型儀器設(shè)備對學(xué)生開放，學(xué)生可以選擇1或2臺自己感興趣的設(shè)備，通過參加培訓(xùn)和實踐，獨立完成該儀器設(shè)備的操作，通過考核合格后，頒發(fā)該設(shè)備的操作證書。該項目于2008年9月開始實施，得到了學(xué)生的積極響應(yīng)，已有1 141多人報名參加，并有400多人順利通過考核，獲得證書，取得學(xué)分。

將高水平的科學(xué)研究成果應(yīng)用到實驗教學(xué)，也是實驗中心的另一重要特色。材料學(xué)科擁有兩個國家重點實驗室，具有很強的科研能力，承擔(dān)了大量的國家級和省部級科研項目和與企業(yè)合作的開發(fā)項目。本著科研引導(dǎo)教學(xué)的理念，科研基地與中心教學(xué)密切協(xié)作與溝通，一些科研成果被逐漸轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)的素材，實驗內(nèi)容得到及時更新。

中心還通過導(dǎo)師制、開放實驗室方式，鼓勵學(xué)生到實驗室開展科技創(chuàng)新實驗，提高學(xué)生的科學(xué)研究與創(chuàng)新能力與水平。近幾年，實驗中心支撐了39項國家級、55項校級的大學(xué)生科技創(chuàng)新項目的開展，并將30多項材料學(xué)科前沿的制備技術(shù)和表征技術(shù)應(yīng)用到本科實驗教學(xué)中。

2.2 教研與科研結(jié)合，使改革成果固化為教學(xué)資源

為促進(jìn)創(chuàng)新性實驗教學(xué)的開展，實驗團(tuán)隊人員將教學(xué)研究成果與科研成果結(jié)合，先后自行開發(fā)了溫度控制器、材料熱膨脹測定儀、邦德功指數(shù)測定儀、阻溫特性測定儀、熱重分析儀、淬冷法研究相平衡實驗儀制、差熱分析儀、梯溫爐、水泥水化熱測試儀、高溫顯微鏡等10類實驗教學(xué)儀器設(shè)備，在全國其他兄弟院校得到推廣應(yīng)用。至今，自行研制的設(shè)備除在本校使用60多臺套外，還被國內(nèi)30所高校采購133臺套。

為方便學(xué)生自主實踐與實驗預(yù)約，中心人員與計算機人員合作開發(fā)了實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)使實驗教學(xué)不再按班級進(jìn)行分組安排，而是直接面對學(xué)生個體預(yù)約，有效利用了學(xué)生的空余時間，提高學(xué)生參與實驗的自主性與主動性。同時系統(tǒng)還可以根據(jù)每個實驗項目的設(shè)備臺套數(shù)，調(diào)整分組數(shù)，有效彌補了因設(shè)備臺套數(shù)不足對教學(xué)質(zhì)量的影響，增加了學(xué)生動手實踐機會。該系統(tǒng)還實現(xiàn)了對各種教學(xué)信息（學(xué)生考勤、老師工作量、實驗設(shè)備的使用率、承擔(dān)對外開放情況）的實時顯示和全面統(tǒng)計，為實驗教學(xué)過程（包括分組情況、老師、學(xué)生上課情況等）的監(jiān)控和檢查提供了有效手段，使實驗中心管理效率、管理水平得到提升。

2.3 使企業(yè)資源轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實踐條件

2011年結(jié)合卓越工程師計劃，中心積極探討與校企聯(lián)合共建創(chuàng)新實驗室模式，目前已與江蘇天瑞儀器股份有限公司共建原材料成分分析實驗室，引進(jìn)5臺套大型儀器設(shè)備用于材料成分分析，全天候開放，為大學(xué)生的課外科技創(chuàng)新提供了良好的實踐平臺。礦物原料成分分析方法的研究項目獲得學(xué)校開放實驗立項，已有30多名大學(xué)生參與設(shè)備培訓(xùn)，并將逐步形成學(xué)生管理團(tuán)隊，開展系列創(chuàng)新研究工作。

天瑞公司還將為實驗中心提供國家級檢測機構(gòu)檢測項目/課題及相關(guān)熱點應(yīng)用方法，接受學(xué)生到企業(yè)實習(xí)，并為學(xué)生提供實習(xí)的實驗室資源、實驗儀器、相關(guān)培訓(xùn)老師和儀器上機實踐。

3 改革制度，創(chuàng)新實驗教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)

名師出高徒，只有高水平的教師才能培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。要達(dá)到好的實驗教學(xué)質(zhì)量，除了需有良好的儀器設(shè)備外，還需要有結(jié)構(gòu)合理、老中青結(jié)合的實驗教學(xué)隊伍。實驗教學(xué)示范中心在建設(shè)過程中高度重視實驗教學(xué)隊伍建設(shè)。

（1）專職與兼職人員相結(jié)合。組建各專業(yè)教授領(lǐng)銜的高水平實驗教學(xué)團(tuán)隊。如國家名師指導(dǎo)本科實驗，“無機非金屬材料實驗教學(xué)團(tuán)隊”成為國家級教學(xué)團(tuán)隊，“材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)團(tuán)隊”被評為湖北省教學(xué)團(tuán)隊。在教學(xué)過程，團(tuán)隊采取實驗項目負(fù)責(zé)制，由實驗教師和實驗技術(shù)人員配合共同完成教學(xué)任務(wù)，并以實驗?zāi)K組成基本教學(xué)組織單元，開展相應(yīng)的教學(xué)研究活動。

（2）存量提升與公開招聘相結(jié)合。加大優(yōu)秀人才引進(jìn)和培養(yǎng)力度，通過在職人員進(jìn)修、攻讀博士學(xué)位和實行“一對一”幫輔等方式，加大對青年教師的培養(yǎng)力度;采取中心內(nèi)部培訓(xùn)，校內(nèi)培訓(xùn)和校外培訓(xùn)等多種途徑，提升現(xiàn)有實驗技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)技能。通過公開招聘，有計劃的引進(jìn)學(xué)歷層次高、實踐能力較強的專業(yè)技術(shù)人員，改善實驗教學(xué)隊伍的知識結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和學(xué)歷結(jié)構(gòu)。

（3）“三個一視同仁”。在職務(wù)評聘與評獎評優(yōu)中做到“三個一視同仁”，即實驗教學(xué)與理論教學(xué)一視同仁，實驗教師與理論教師一視同仁，實驗教學(xué)成果與科研成果一視同仁。如職稱評審中增設(shè)了教授級高級實驗師系列，在年終獎勵中設(shè)立教學(xué)優(yōu)質(zhì)優(yōu)酬獎，確保實驗教師及實驗技術(shù)人員工作積極性。

通過幾年的建設(shè)，中心已形成一支隊伍相對穩(wěn)定、知識結(jié)構(gòu)合理，老中青結(jié)合，能滿足新時代高校實驗教學(xué)發(fā)展需要，教學(xué)理念先進(jìn)，技術(shù)力量強，有良好自我造血功能的，集教學(xué)、管理、設(shè)備開發(fā)功能為一體的高水平實驗教學(xué)隊伍。

4 改革體制，創(chuàng)新實驗室管理模式

實驗中心是材料學(xué)科層面上的實驗教學(xué)單位，依托材料學(xué)院進(jìn)行管理。下設(shè)學(xué)科基礎(chǔ)實驗教學(xué)分中心、材料分析與測試分中心和創(chuàng)新研究分中心。其中前2個分中心是本實驗教學(xué)中心的“實體”部分，承擔(dān)學(xué)科基礎(chǔ)實驗課程、專業(yè)實驗課程的教學(xué)任務(wù)，而大學(xué)生創(chuàng)新研究中心是實驗教學(xué)中心的延伸部分。創(chuàng)新研究中心主要涉及材料復(fù)合新技術(shù)國家重點實驗室、硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室、湖北省生物材料技術(shù)中心等科研基地，他們承擔(dān)部分實驗教學(xué)任務(wù)和大學(xué)生畢業(yè)論文的指導(dǎo)工作。盡管這一部分資源的數(shù)量沒有計入實驗教學(xué)中心，但它們與實驗中心相輔相成，對于實驗教學(xué)起到顯著的支撐作用。

為確保各專業(yè)的實驗教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)材料學(xué)科教學(xué)資源的高效運行，實驗中心在實驗室管理方面，采取了必要的改革措施：

（1）實行主任負(fù)責(zé)制。實驗中心對材料學(xué)科的教學(xué)條件、教學(xué)資源、教師、實驗技術(shù)人員實施統(tǒng)一的組織和管理協(xié)調(diào)，并負(fù)責(zé)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督檢查。

（2）定崗定員管理。按設(shè)備臺套數(shù)及教學(xué)人時數(shù)，調(diào)整實驗技術(shù)人員崗位，實現(xiàn)定崗定員管理，提高管理效能。建立實驗室日常管理檢查制度（包括考勤、設(shè)備維護(hù)、內(nèi)務(wù)等），檢查結(jié)果作為年終考核依據(jù)，形成“多勞多得，優(yōu)勞多得”的良好氛圍。

（3）完善規(guī)章制度。建立實驗室開放管理制度和實驗設(shè)備使用制度，為學(xué)生實施有條件的預(yù)約開放，在滿足實驗教學(xué)的同時提高實驗室資源的使用效率，提高實驗教學(xué)資源的共享面。

（4）日常教學(xué)接受教務(wù)處的指導(dǎo)。重大事項（如發(fā)展規(guī)劃、教學(xué)體系調(diào)整、隊伍建設(shè)等）則由實驗教學(xué)指導(dǎo)委員會討論決定，實驗教學(xué)中心負(fù)責(zé)組織實施。實驗中心根據(jù)教學(xué)計劃，統(tǒng)一安排落實教學(xué)任務(wù)，為本科教學(xué)服務(wù)。

5 結(jié)語

材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心每年承擔(dān)材料學(xué)科7個本科專業(yè)約2 000名本科生的實驗教學(xué)，約100人參加創(chuàng)新性實驗，約800名本科生畢業(yè)論文。經(jīng)過多年建設(shè)，實驗中心在實驗教學(xué)隊伍、實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)管理、實驗教學(xué)改革、實驗教學(xué)效果與成果、特色、創(chuàng)新與輻射作用等多方面均得到校內(nèi)外專家的好評。目前中心團(tuán)隊成員獲國家教學(xué)成果二等獎3項、湖北省教學(xué)成果一等獎4項;發(fā)表教學(xué)論文17篇;出版實驗系列教材7本;出版的《無機非金屬材料實驗CAI課件》獲湖北省高校優(yōu)秀課件一等獎，已被全國22所高校和5個單位選用。“無機非金屬材料實驗”成為國家級精品課程，“無機非金屬材料實驗教學(xué)團(tuán)隊”被評為國家級教學(xué)團(tuán)隊，“材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)團(tuán)隊”被評為湖北省教學(xué)團(tuán)隊。

在“十二五”期間，根據(jù)教育部實施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見，示范中心將面臨新任務(wù)與新挑戰(zhàn)。中心將進(jìn)一步整合學(xué)科實驗實踐教學(xué)資源，加強內(nèi)涵建設(shè)，深化改革，以實現(xiàn)成果共享與示范引領(lǐng)。中心將進(jìn)一步結(jié)合卓越工程師計劃，探討與科研院所、行業(yè)、企業(yè)合作共建，加強項目集成與創(chuàng)新，把握重點與核心，以提高中心建設(shè)對人才培養(yǎng)的綜合效益。

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