材料類專業大學生創新實驗設計與模式探索

湖北工業大學材料與化學工程學院　　趙西坡　　李學鋒　　彭少賢　　張高文

材料類專業大學生創新實驗設計與模式探索

湖北工業大學材料與化學工程學院趙西坡李學鋒彭少賢張高文

材料類專業屬于實用性較強的學科，教師需要優化課程體系，改革教學方法，在材料專業教學中注重實驗設計的創新，積極探索符合學生職業需求的實驗模式，以提高人才培養質量和人才培養效率。本文針對材料類專業大學生創新實驗設計與模式展開研究。

材料類專業 創新 實驗設計 實驗模式

材料類專業屬于傳統的工科專業，相比較于其他專業，材料類專業對動手實踐能力具有很高的要求。材料可以劃分為多種類別，包括金屬材料、高分子材料、復合材料以及無機材料等。材料類專業教學時，教師會應用到物理知識和化學知識，實驗課程是必不可少的。隨著高校實驗教學改革的深入，要提高材料學專業的人才質量，就要從人才培養的角度出發，實施創新實驗模式，以培養學生的創新能力，提高學生的職業競爭力。

一、材料類專業大學生的人才培養要求

十八大報告針對高校人才培養提出了指導思想，即高校要加大力度注重應用型人才培養，以提高高校大學生的技術應用能力，提高職業競爭力。多年來的高校大學生擴招，使高校從傳統的精英教育逐漸轉向大眾化教育。市場經濟環境下，世界經濟一體化促使經濟多元化發展，給中國的各行各業帶來壓力，社會對人才質量的要求越來越高。高校在材料專業人才培養中，注重創業理念以及技術能力的培養，以使學生能及時發現機會，緊緊抓住發展機遇，能在他人猶豫之時開創自己的事業。

高校對材料類專業大學生采用創業人才培養模式，這不是要讓學生在創業中一定成功，而是對學生的創業素質予以培養。按照《關于全面深化“721”人才培養模式改革的指導意見》以及《湖北工業大學學分制改革總體方案》中關于人才培養所提出的指導性意見，高校要求創新人才培養就是要優化課程體系，更新教學內容，改革教學方法，完善教學管理制度，致力于培養應用型、復合型和創新型人才。

對材料類專業大學生進行創業意識培養時，高校要注重提升大學生的知識運用能力和知識創新能力。這不是鼓勵所有材料專業的學生都參與創業，而是對學生的創業精神予以培養，以提高學生的職業素質，讓學生對發展機會具備一定的識別能力，使學生具備資源整合的能力，能將創新方案付諸到實際中，使材料類專業大學生具有較高的職業能力。

二、大學生的人才培養模式

對材料類專業大學生的培養中，高校以就業為導向培養應用型人才的學生數量為70%左右，學校注重學生實踐能力的培養。一專多能的復合型中堅人才占20%左右的學生，培養方案實施“1＋X”的雙專業拓展教育。10%以內的學生組建創新學院和卓越工程師學院。學校對這部分學生開展精英式教育，以為相關領域培養工程精英。

對材料類專業的大學生進行培養，大學一年級、二年級學校從學生專業的角度出發培養學生的創業意識，滿足學生的創業心理。隨著學生創業素質的提升，學生會以此為目標與專業教師積極配合，接受教師的指導。大學三年級，學校可以開設材料專業實踐技術培養，主要是在材料試驗教學中付諸實施。學校的實踐技術培養采用培養學分制，對學生的實踐技術能力予以量化，以對學生的知識創新和創業能力發揮起到一定的督促作用。大學四年級，學校對材料專業的學生進行創業人才精英培養，即材料專業學生中的30%左右參與，其他專業的參與學生數量占有25%左右，有助于提高學生的競爭意識，使學生遇到困難和風險的時候能勇于面對、敢于克服，以在職業生涯中走上成功的道路。

三、創新材料類專業實驗設計

1. 明確材料類專業實驗課程的指導思想

實驗課程中，教師要對專門基礎知識予以強調，包括學習方法、學生在學習中需要掌握的技術能力等。材料類專業學生進入職業崗位中，主要從事的工作包括材料生產產品的研發與制造、材料工程設計、對材料技術的改造以及材料的經營管理模式設計等。創新材料類專業實驗設計的主要目的是構建新的實驗課程教學模式，針對目前材料類專業教育中存在的問題進行分析，將基礎理論與創新實踐教學結合，提高學生的綜合素質。

2. 完善材料類專業實驗課程體系

材料類專業實驗課程教學中，教師不僅要注重對學生基礎性技術操作能力的訓練，還需要注重學生對材料測試技術的掌握。特別是材料工程制備工藝中，學生要能靈活應用材料測試技術。在其之后，材料類專業學生通過實驗要掌握材料產業的設計技術。實驗教學要按照這個教學順序展開。

例如，高分子科學與工程導論開展實驗教學可以劃分為四個實驗課程模塊，即第一個實驗課程模塊“有機化學實驗”（56學時）、第二個實驗課程模塊“物理化學實驗”（24學時）、第三個實驗課程模塊“機械設計基礎”（48學時）、第四個實驗課程模塊“綜合實驗”（4周）。

第一個實驗課程模塊針對高分子化學知識展開實驗教學；第二個實驗課程模塊針對高分子物理性能開展測試技術的實驗教學；第三個實驗課程模塊針對高分子材料成型以及相應的加工技術展開實驗教學；第四個實驗課程模塊進行專業綜合實驗教學。這些試驗教學課程都是獨立存在的，分別在第五學期、第六學期、第七學期開展教學。

3. 材料類專業實驗課程內容的創新

材料類專業實驗課程內容是達到專業人才培養目標的關鍵，不僅對學生的工程素質培養起到一定的作用，還將專業內涵融入其中。學校創新材料類專業實驗課程內容，要將實驗創新理論融入原有的實驗課教學中，對試驗內容進行收集、歸納分析、歸類后刪減，對處理過的內容進行重新整合并落實到試驗課程中。

實驗課程的主要內容是實驗項目。不同的試驗項目之間存在內在關聯性，并不是單純的組合。學生通過試驗教學主線將各個試驗項目銜接起來，構成有機體。試驗教學要與理論教學同步，做到教學分層次展開。

（1）材料類專業實驗課程中的基礎實驗

基礎實驗是以材料為主要的教學內容，依托材料基礎科學知識、高分子物理、高分化學、材料測試等，試驗教學的主線是材料合成、結構和性能，主要試驗項目包括甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、酚醛樹脂的合成、苯乙烯的懸浮聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合 ?；A實驗中，學生對材料有了初步認識，并能對材料的組織、材料所含有的成分以及材料所具有的性能之間的關系有感性認識。學生通過掌握材料的組織性，提升材料類專業試驗操作的基本技術能力。

（2）材料類專業實驗課程中的制品檢測技術

材料類專業實驗課程中，教師要培養學生運用基本原理、基本理論解決實際問題的動手能力。本課程對塑料、橡膠等方面的測試技術作了一些較為深入的探討。它可以培養學生的工程實驗能力。主要實驗內容包括粉體堆積密度測定、聚合物材料氧指數的測定、聚合物材料表面及體積電阻的測定，以及聚合物材料拉伸性能、沖擊性能、彎曲性能、直角撕裂、折光指數等。

（3）材料類專業實驗課程中的專業綜合實驗教學

材料類專業實驗課程中的專業綜合實驗教學屬于設計性質的實驗教學課程，旨在對學生的專業操作技術能力進行培養，使學生鞏固材料專業理論知識和實踐能力。該實驗課程要求學生在教師的指導下，綜合運用所學的高分子化學、高分子物理、高分子加工、功能高分子材料、高分子材料改性等專業知識，查閱相關資料，自行設計實驗方案，系統完成高分子設計、高分子合成、高分子材料加工、高分子材料改性及應用性能表征等實驗內容，并能較好運用所學的專業知識解決實驗中遇到的問題，能較好解釋實驗現象和實驗結果材料類專業實驗。

學校開展專業綜合實驗，就是采用實驗的方法對學生進行技術訓練。學生在實驗課程中可以選擇自己喜歡的項目，圍繞試驗項目查閱資料而將實驗方案制定出來，并設置工藝參數；根據試驗需要選擇實驗儀器，直到試驗方案實施。

例如，試驗項目是苯乙烯精制、過硫酸鉀精制、乳液法制備聚苯乙烯、聚苯乙烯熔融指數測定、PS與彈性體SBS共混材料制備、PS與彈性體SBS共混材料力學性能測試。學生參與實驗項目的全過程，會深入了解材料工藝學的相關知識。在高分子化學、高分子物理、高分子成型工實驗的基礎之上，學生系統訓練綜合運用所學專業理論知識解決實際問題的能力，使學生更深入地理解高分子結構，理解成型工藝條件及應用性能之間的關系，增強學生對專業知識的理解和掌握，增強理論和實踐的聯系，進一步訓練學生的動手能力和從事科學研究的基本思路和方法，為學生的畢業論文設計和以后的工作學習打下堅實基礎。

學生進入到實習階段，可以對材料中所含有的成分、材料的性能、材料的制備工藝、材料的加工工藝以其材料所具備的性能會更深入的認識。

（4）結合科研課題、學術論壇等平臺，多途徑培養學生的創新意識和能力

學?？梢越⒖萍贾v座、學術論壇等平臺，培養學生的專業興趣，激發學生的科研熱情，以多途徑項目來源為載體，以科技競賽、創新比賽等為平臺，培養學生提出、分析和解決問題能力，培養學生創新的興趣和能力，不斷提高學生的自我學習能力、團結協作能力和組織實施能力，多層次、多元化、多途徑促進大學生創新意識和能力的培養。

學?？梢酝貙挻髮W生科研創新項目的來源途徑，充分利用科研平臺，整合多方相關資源。學?？梢栽诮處熆v向、橫向科研課題中提取部分內容，設計成子項目。學生根據自己所學知識和興趣，提出創意和構思，與指導教師充分交流溝通后確定研究課題。

創新能力培養不是一蹴而就的事情，不是執行一個項目就能完成的工程，它需要大學階段一系列的綜合訓練培養才能達到目標。以學生為主的創新性實驗，能使學生在本科階段得到科學研究的訓練，使科研創新活動貫穿整個大學生活，是提高大學生創新能力的關鍵途徑。

第一個階段，學校開展科技講座、學術論壇、科技前沿動態學術活動，拓寬學生的視野和知識面，培養學生的專業興趣，激發學生的科研熱情，注重培養學生的專業興趣；第二個階段，大學生參與項目課題，培養動手和實踐能力，建立理論和實踐結合的意識，引導學生積極思考，激發學生發現問題的興趣，發現問題是體現創新能力重要一點；第三個階段，主持科研項目，學生可加入教師科研課題，也可自主擬定課題，以此強化大學生的項目規劃、團隊協作能力，提高大學生的科研和創新實踐能力及可持續發展能力。

材料類專業的人才培養，學校要從大學生職業需求的角度出發將新的教學計劃制定出來。學?？梢詫⒔虒W計劃與現行的人才培養模式相結合，將自身的辦學特色融入其中，建立科技講座、學術論壇等平臺培養學生的專業興趣，激發學生的科研熱情，促進大學生創新意識和能力的養成。學校對學生的實踐能力進行培養的同時，要注重引導學生樹立創新精神。

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（本文系基金項目：湖北省高校省級教學改革研究項目，項目編號：2013277；湖北工業大學教研項目，項目編號：校2013005、校2010007）

ISSN2095-6711/Z01-2016-11-0218