“721”人才培養模式下無機非金屬專業綜合實驗改革的建議與設想

蔣久信 嚴明 熊焰 柯凱 張高文

[摘 要]材料科學與工程的專業綜合實驗在教學內容和教學形式上存在一些問題。針對湖北工業大學提出的“721”梯級、分類、多元人才培養模式，對本專業綜合實驗在教學內容和教學形式上進行改革。通過加強材料科學與工程一級學科無機非金屬材料專業與高分子材料方向、金屬材料方向教師的合作教學，希望本專業的綜合實驗在“721”梯級、分類、多元人才培養模式下對本專業學生的培養發揮更加顯著的作用。

[關鍵詞]綜合實驗 “721”人才培養模式 無機非金屬專業 教學改革

[中圖分類號] C961;G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）11-0131-02

材料科學重點研究的是材料的合成與制備、組成與結構、性能及應用各組元件本身及其相互關系，而材料工程則是如何利用這些規律進行新材料和新產品的研制、開發和生產。[1]本科生在大學四年從書本上學到的是材料科學，而畢業走上工作崗位后大多從事的工作是材料工程，使學生能更好地理解材料科學中的理論并將這些理論知識與實踐結合起來的正是綜合實驗，所以綜合實驗是連接材料科學和材料工程的紐帶[2]，實驗內容和教學質量是至關重要的。

2014年，湖北工業大學提出了“721”梯級、分類、多元人才培養模式改革，即把70%左右的學生培養成以就業為導向的高素質應用型人才，把20%左右的學生培養成一專多能的復合型中堅人才，把10%的學生按照卓越工程師項目計劃培養成適應未來需要的領軍級人才。通過實施這種梯級分類培養方案，真正實現人才培養的個性化、菜單化。為了全面、有效地實施和完成該人才培養模式，各方面的改革都要陸續進行，因此該人才培養模式下無機非金屬專業本科生的綜合實驗教學在教學內容和教學形式上亟須進行相應的改革。

一、無機非金屬專業綜合實驗教學的現行設計及存在問題

湖北工業大學于2002年完成材料科學與工程一級學科的開設。雖然本一級學科下屬材料學，材料物理與化學和材料加工三個二級學科，但是材料科學與工程專業側重無機非金屬材料，目的是培養學生在實際工作中有較強的適應性和創造能力，以適應材料科學與技術的發展和市場經濟的需要。[3]

綜合實驗是將學生已學基礎理論及實驗方法有效地融合后開設的實驗，各環節之間有著內在的聯系，學生在實驗過程中不再孤立地進行單元操作，而是將這些基本操作有機結合起來，并有一定的自主創新，最終實現的是解決一個具體問題或是生產出具體產品，培養了學生綜合處理和解決問題的能力，提高學生的實際工作能力和工程意識。[4]一個專業綜合實驗項目，都是以某一材料為主線進行操作的，學生獨立完成從某一產品原料配比到產品制成整個過程。通過實驗方案的設計和材料的制備，所制材料的組成和結構、化學性能、力學和使用性能測試與分析，培養學生知識應用能力，實驗能力，分析和解決實際問題能力及材料改性、新材料研制的初步能力。[5]從培養學生綜合素質與創新能力的目標出發，目前本專業本科生的綜合實驗安排在大四上學期下半學期進行，主要內容為鎂鋁尖晶石陶瓷的制備性能表征，包括制備方法的選擇、原料的制備、坯體的成型、燒結制度的確定、燒結以及陶瓷物理化學性能的表征，包括密度的測定、力學性能的測定和腐蝕性能的測定等。

本專業成立之初，由于是新辦專業，師資力量較為薄弱，實驗室設備和實驗條件也不是十分完善，這樣的專業綜合實驗設計方案是行之有效的。但是，隨著實驗室設備與實驗條件的改善和師資力量的加強，本專業由傳統陶瓷逐漸向整個傳統硅酸鹽行業延伸，比如從傳統的陶瓷行業擴展到傳統的玻璃、水泥和混凝土領域[6]，專業綜合實驗的內容顯得較為單一，不能涵蓋整個專業范圍。另外，學校提出的“721”梯級、分類、多元人才培養模式改革，要求將70%左右的學生培養成以就業為導向的高素質應用型人才，將20%左右的學生培養成一專多能的復合型中堅人才，將10%的學生按照卓越工程師項目計劃培養成適應未來需要的領軍級人才。這些都在客觀上要求綜合實驗不但在實踐教學內容，而且在教學形式上進行相應的改革。

二、無機非金屬專業綜合實驗教學在教學內容改革上的建議與設想

隨著本專業師資力量的加強，教師的研究方向呈現多元化，既有傳統陶瓷，也有玻璃、水泥和混凝土，還有特種陶瓷等，本專業也由單一的傳統陶瓷行業向傳統硅酸鹽行業延伸。在本專業的實驗室設備和實驗條件得到不斷改善的條件下，本專業綜合實驗的內容應該與時俱進，應該能夠涵蓋整個專業范圍，這樣才能使學生得到全面的培養。

因此，首先要改革的是綜合實驗的實踐內容。在實踐內容方面，在原來傳統陶瓷的基礎上，不但要擴充到特種陶瓷方面，更應該增加玻璃、水泥和混凝土等領域的實驗內容。

陶瓷方面，逐漸增加特種陶瓷的種類，包括氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷，氧化物陶瓷中比如氧化鋯陶瓷，非氧化物陶瓷中比如陶瓷碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。從原料的選擇、制備，到坯體的成型、燒結，再到材料各種力學性能和物理化學性能的測定與表征，都應納入綜合實驗的教學內容。

玻璃方面，以制備普通鈉鈣硅玻璃為例，從成分的選擇，原料的破粉碎處理、配料、混合，到玻璃液的熔制、快速冷卻（成型），再到玻璃的退火以及鋼化等后期處理，整個工藝過程甚至玻璃的一些使用性能的檢測，都可以作為綜合實驗的教學內容。

水泥方面，以制備普通硅酸鹽水泥為例，從原料的選擇、預均化，到生料的制備，包括原料的破粉碎處理、配料、混合和均化，再到生料的煅燒、熟料的粉磨、各種型號水泥的制備以及水泥各種使用性能的檢測，都可以納入綜合實驗的教學內容。

混凝土方面的實驗內容較為簡單，以制備水泥混凝土為例，包括原料的選擇，特別是外加劑的選擇，原料的混合以及混凝土使用性能的檢測?；炷潦褂眯阅艿臋z測是這部分實踐的重點內容?；炷吝@部分的綜合實驗可以與水泥結合在一起。

三、無機非金屬專業綜合實驗教學在實踐形式改革上的建議與設想

近年來本專業畢業生的就業比較分散，涵蓋了陶瓷、玻璃、水泥、混凝土甚至高分子材料和金屬材料領域。對于“721”人才培養模式中70%左右以就業為導向的高素質應用型人才，綜合實驗至少要涵蓋無機非金屬材料兩個方向的內容，學生可以根據自己的興趣既可以選取傳統陶瓷和特種陶瓷，也可以選擇陶瓷行業、傳統玻璃、水泥、混凝土行業中的兩個方向來開展綜合實驗;對于20%左右一專多能的復合型中堅人才，綜合實驗除了在無機非金屬材料選擇一個方向的內容外，還要在高分子材料和金屬材料兩個領域中任選其一，學生可根據自己的興趣選擇;對于10%左右按照卓越工程師項目計劃培養的適應未來需要的領軍級人才，綜合實驗除了在無機非金屬材料選擇一個領域的內容外，還要同時完成高分子材料和金屬材料兩個領域的綜合實驗。

材料科學與工程是湖北工業大學材料科學與工程學院設置的一級學科，側重于無機非金屬材料，而高分子材料是該一級學科下的另一個專業方向。因此，對于“721”人才培養模式下選擇無機非金屬材料領域和高分子材料領域綜合實驗的開設不成問題，而選擇金屬材料領域的綜合實驗要由機械工程學院的教師和本專業教師共同進行實踐教學。

四、結語

通過專業綜合實驗多年的教學嘗試和積累，初步提出了“721”梯級、分類、多元人才培養模式下無機非金屬材料專業綜合實驗在教學內容和教學形式上改革的一些建議與設想。通過加強材料科學與工程一級學科無機非金屬材料專業與高分子材料方向、金屬材料方向教師的合作教學，希望本專業的綜合實驗在“721”梯級、分類、多元人才培養模式下對本專業學生的培養發揮更加顯著的作用。

[ 注 釋 ]

[1] 盛燦梅，蔣雪薇，李曉文，等.實驗教學改革與素質教育的探索與實踐[J].教學改革與創新，2006（8）：48-50.

[2] 郝紅元.材料專業實驗教學改革初探[J].中北大學學報（社會科學版），2006（3）：91-92，96.

[3] 陳艷林，王新年.整體項目驅動模式下材料科學與工程人才培養研究與探索[J].軟件導刊，2011（12）：3-5.

[4] 張婕，牛驍，張鐘彥，等.綜合型實驗教學改革的實踐與探討[J].實驗室研究與探索，2007（2）：103-105.

[5] 辛穎，雅菁，劉志鋒，等.材料科學與工程專業綜合實驗的教學改革與實踐[J].實驗室科學，2009（1）38-42.

[6] 陳艷林，嚴明，熊焰，等.整體項目模式下材料科學與工程專業教學體系研究[J].大學教育，2013（9）：37-40.

[責任編輯：鐘 嵐]