“新工科”形式下應(yīng)用型輕化工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革嘗試

馬曉坤，關(guān) 昶，王海東，梁春爽

(吉林化工學(xué)院 石油化工學(xué)院，吉林 吉林 132022)

自2017年以來(lái)，“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”被稱為新工科建設(shè)的“三部曲”，不斷地被教育部及部分高校認(rèn)同和推廣，開(kāi)拓了工程教育改革的新路徑[1-3]?！靶鹿た啤弊鳛楣こ探逃男吕砟?、新模式已經(jīng)引起教育界的廣泛重視，按照教育部劃定的“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線，“新工科”建設(shè)大體分三條基本線路展開(kāi)，其中工科優(yōu)勢(shì)高?！巴苿?dòng)現(xiàn)有工科的交叉復(fù)合、工科與其他學(xué)科的交叉融合”是現(xiàn)代應(yīng)用型工科高等院校的發(fā)展的主要建設(shè)路線[4-6]。

在以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，工程教育迫切需要培養(yǎng)多樣化、創(chuàng)新型科技人才，新工科研究日趨成為工程教育創(chuàng)新改革的主流。鑒于國(guó)外工科教育的經(jīng)驗(yàn)，如何培養(yǎng)學(xué)生具有良好的專業(yè)技術(shù)技能，如何提高學(xué)生的自主設(shè)計(jì)理念，如果將理論教學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行融會(huì)貫通，都是新工科教育關(guān)注的重點(diǎn)[7-10]。

一、教學(xué)現(xiàn)狀和“新工科”教育的要求

吉林化工學(xué)院作為吉林省唯一的一所化工類高校，化工優(yōu)勢(shì)突出，產(chǎn)學(xué)研合作優(yōu)勢(shì)顯著。為貫徹落實(shí)教育規(guī)劃綱要提出的要適應(yīng)國(guó)家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，建立動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，不斷優(yōu)化學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)的要求，貫徹落實(shí)“新工科建設(shè)的‘北京指南’”，主動(dòng)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求，主動(dòng)服務(wù)行業(yè)企業(yè)需要，加快建設(shè)發(fā)展新工科，打造“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”升級(jí)版。吉林化工學(xué)院輕化工程系作為吉林省“十二五”省級(jí)特色專業(yè)，不僅有傳統(tǒng)輕化工程，還新開(kāi)設(shè)了纖維科學(xué)與工程專業(yè)方向。

新開(kāi)設(shè)了纖維科學(xué)與工程專業(yè)方向，通過(guò)對(duì)省、市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和社會(huì)發(fā)展新需求的充分了解，突出實(shí)用性和針對(duì)性，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求為目標(biāo)，基于本校的人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)和吉林化纖集團(tuán)有限責(zé)任公司實(shí)踐教學(xué)科研基地，充分利用地緣優(yōu)勢(shì)，建設(shè)符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。滿足國(guó)家和地區(qū)發(fā)展實(shí)際需要的纖維技術(shù)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)了與產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展有機(jī)結(jié)合，培育專業(yè)人才，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二、輕化工程實(shí)驗(yàn)課程介紹

《輕化工程專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程是輕化工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)完《纖維制備原理》《染整工藝學(xué)》《染整分析與測(cè)試》《染料化學(xué)》等課程后，所開(kāi)設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，是配合理論教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。它不僅有完整的理論體系，而且具有一些獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)研究方法。該課程的教學(xué)目標(biāo)是著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為今后從事染整分析測(cè)試、工藝過(guò)程控制、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、技術(shù)開(kāi)發(fā)等打下一定的基礎(chǔ)。

三、“新工科”背景下的教學(xué)改革開(kāi)展設(shè)計(jì)

專業(yè)教師和管理者是人才培養(yǎng)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制的執(zhí)行者，從管理層面調(diào)動(dòng)專業(yè)人員勇于參與、勇于承擔(dān)的積極性和工作熱情，培養(yǎng)其強(qiáng)烈的專業(yè)教育責(zé)任感，主動(dòng)承擔(dān)工作任務(wù)。課題組充分借鑒我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)在中實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃所積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，深入理解“復(fù)旦共識(shí)”和“‘新工科’建設(shè)行動(dòng)路線”，提高對(duì)“新工科”建設(shè)理念的理解和把握。把學(xué)校系列規(guī)章制度作為課題研究的支撐基礎(chǔ)，從專業(yè)層面進(jìn)一步完善專業(yè)實(shí)踐規(guī)范，將實(shí)驗(yàn)課題研究納入日常專業(yè)建設(shè)中，遇到問(wèn)題課題組成員進(jìn)行及時(shí)例會(huì)討論，研究解決辦法。根據(jù)上述的教學(xué)改革開(kāi)展設(shè)計(jì)的理念，將具體的輕化工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革方案研究路線圖列出，如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革方案研究路線圖

四、“新工科”背景下的教學(xué)改革實(shí)踐

基于纖維技術(shù)與工程方向上人才培養(yǎng)的特殊性和與傳統(tǒng)輕化工程培養(yǎng)方向的差異性，亟待對(duì)輕化工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革。圍繞“新工科”建設(shè)的理念，需要建立“知識(shí)探究、能力培養(yǎng)、人格塑造”全面的育人體系，不僅僅讓學(xué)生掌握系統(tǒng)的理論知識(shí)結(jié)構(gòu)，還要具有利用理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐操作的能力，在不斷的實(shí)踐中總結(jié)理解理論知識(shí)點(diǎn)的，并培養(yǎng)學(xué)生有獨(dú)立解決問(wèn)題和善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，嚴(yán)謹(jǐn)、誠(chéng)實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度。在這樣的三位一體育人體系中，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)作為一個(gè)基本的必修課程，具有承上啟下的重要地位。

在對(duì)輕化工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革的過(guò)程中，主要從以下4個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新。首先對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置上，增加有關(guān)功能性、高性能特種纖維的性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方面的認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)的輕化工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置中，就已經(jīng)設(shè)有“纖維鑒別實(shí)驗(yàn)”“纖維纖度測(cè)定”“棉織物絲光效果測(cè)定”等一系列有關(guān)纖維性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)纖維后處理的認(rèn)識(shí)以及對(duì)碳纖維的性能對(duì)比，特別增加了“纖維毛絲率測(cè)定”和“纖維強(qiáng)伸度測(cè)試”。通過(guò)對(duì)比碳纖維上漿前后纖維毛絲率的不同，來(lái)驗(yàn)證說(shuō)明碳纖維的后處理的重要性；通過(guò)碳纖維與普通纖維的強(qiáng)伸度測(cè)試來(lái)說(shuō)明碳纖維具有更好的拉伸強(qiáng)力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中形成一個(gè)較為完善的知識(shí)體系，從而在提高學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)。

其次，教師可以在實(shí)驗(yàn)課程中展示出一些特種纖維在生活中的應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生可以對(duì)纖維的應(yīng)用領(lǐng)域有更直觀的認(rèn)識(shí)，并結(jié)合當(dāng)今比較熱門的3D打印技術(shù)，讓學(xué)生親手制備一些碳纖維復(fù)合材料3D打印制件，對(duì)比純的聚乳酸3D打印制件，可以讓學(xué)生在同一模型質(zhì)量上進(jìn)行比較，讓學(xué)生充分體會(huì)碳纖維的質(zhì)輕、高強(qiáng)的性能。這樣的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生在理解碳纖維應(yīng)用性能的同時(shí)又能接觸到碳纖維復(fù)合材料制備的實(shí)體物件，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并能夠形象教學(xué)，加深對(duì)知識(shí)的理解掌握。

再者，我們要將實(shí)驗(yàn)課程在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行單一操作實(shí)踐的授課方式進(jìn)行改革。在實(shí)驗(yàn)課堂上我們將結(jié)合線上授課的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提前將一些實(shí)驗(yàn)課程涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分類，讓學(xué)生在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)中，增加分組討論的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，帶著解決問(wèn)題的好奇心開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)中自己鍛煉解決問(wèn)題的能力，最后實(shí)現(xiàn)掌握理論知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐操作的有機(jī)結(jié)合。在此過(guò)程中，可以將一些特殊的案例，以PPT、音頻、視頻和動(dòng)畫等形式形象地展示給學(xué)生，發(fā)布到網(wǎng)上學(xué)習(xí)的資料庫(kù)中，讓實(shí)驗(yàn)課程也可以完全形成一個(gè)線上-線下相結(jié)合，并且使課程設(shè)置更加的生動(dòng)、具體、形象、有趣；打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中只注重實(shí)踐操作，數(shù)據(jù)處理這樣的單一授課形式。

最后，“新工科”背景下纖維科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)應(yīng)以“吉林化纖”“吉研高科”等合作企業(yè)的人才需求入手，設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)方向和人才培養(yǎng)目標(biāo)，提高專業(yè)人才的就業(yè)優(yōu)勢(shì)。此實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)將有機(jī)化學(xué)、纖維制備原理、纖維化學(xué)與物理、纖維復(fù)合材料制備等多個(gè)學(xué)科進(jìn)行交叉，有利于培養(yǎng)綜合型的工科人才。新工科背景下纖維科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，開(kāi)拓學(xué)生的創(chuàng)造思維，結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作加深理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，更加滿足專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

五、結(jié) 語(yǔ)

新工科背景下應(yīng)用型本科院校的課程體系改革必須與時(shí)俱進(jìn)，而且針對(duì)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才需求培養(yǎng)的需求，課程體系改革刻不容緩。作為實(shí)踐動(dòng)手能力要求很高的輕化工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系改革在專業(yè)人才能力培養(yǎng)上有著更加重要的承接作用。近年來(lái)，我校輕化工程專業(yè)結(jié)合吉林市的地區(qū)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，有針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)課程體系方面進(jìn)行了較大的改革，無(wú)論是對(duì)課程設(shè)置上的增項(xiàng)還是課程生動(dòng)性及實(shí)用性的設(shè)計(jì)上都有很大的變動(dòng)。在教學(xué)效果評(píng)價(jià)上，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性更加高昂，理論與實(shí)踐結(jié)合的理解更加深刻，動(dòng)手創(chuàng)新的能力也有所改善。