基于工程教育專業認證標準的材料專業實驗室建設實踐

蔣小華 張 瑛 邱 萍 陳立強 姜大強

（中國石油大學（北京）新能源與材料學院 北京 102249）

工程教育是培養工程技術人才和企業管理人才的主要渠道，工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎。2016年，我國成為《華盛頓協議》的正式會員國，標志著我國工程教育認證標準和質量得到國際認可。工程教育專業認證的核心就是要確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價。

工程教育專業認證標準中指出要通過實驗教學培養學生設計實驗、選擇儀器、分析測試的綜合實踐能力。實踐動手能力的培養都要依托于實驗室的建設，加強實驗室的教師隊伍、硬件條件和軟實力建設至關重要。在專業認證的眾多標準中，與實驗室建設密切相關的標準有：通用標準以及補充標準中的實踐環節、師資隊伍、實驗條件。基于上述標準，我們加強了實驗室的建設，2018年11月順利通過了材料科學與工程專業認證。

對照工程教育專業認證標準，結合實驗室已有條件，我們進一步充實了加強了實驗設施和隊伍建設、增強了實驗室實力；整合優化了實驗項目，完善了實驗分組制度，保證了實驗效果；創新了實驗指導模式，提高了實驗儀器的利用率。經過上述的一系列措施，使得實驗室的軟硬實力得到明顯的提高，以下將具體進行介紹。

1 加強實驗設施和隊伍建設，增強實驗室實力

實驗教學隊伍決定著高校實驗室整體教學水平的高低，組建實驗技術扎實、責任心強、敢于創新的師資團隊，對于高校的教學工作的順利開展起到重要的保障作用。工程教育專業認證標準要求認證專業的教師數量能滿足教學需求，結構合理。過去材料專業的實驗課程主要由一名具有碩士研究生學歷的中級實驗師擔任主講教師進行授課，并為學生進行演示性實驗。實驗教師素質不高，這也是普遍存在于高校材料專業實驗室的問題。還有部分專業課教師根據需要進行實驗課程的講授，并未形成穩定的實驗隊伍。通過對照標準，我們加強了實驗隊伍建設，由國外歸國博士擔任實驗室主任，并形成包括國家級人才及校內青年拔尖人才的穩定的實驗課主講教師團隊，解決了實驗室教學人員數量不足、人員不固定、整體素質偏低的弊端，為實驗教學的順利開展提供了人員保障。

在支持條件方面，補充標準對實驗條件做出了明確規定和要求，院校要具備開放實驗室的基礎，須達到相應的條件標準，具體包括實驗室是否有相應的設備設施、是否有安全處理設施等。對于材料專業而言，涉及很多化學合成實驗，尤其要考慮是否具備通風櫥等設施。為此，我們成立了專門的材料合成實驗室，配備了15個通風櫥，可以容納三十人同時進行合成實驗，同時在其余的實驗室也都安裝和修繕了通風設備，極大地保障了學生的安全和實驗教學質量。

2 整合優化實驗項目，完善實驗分組制度，保證實驗效果

工程教育專業認證通用標準中對于實踐環節有非常明確的要求，具體闡述是“實驗類型包括認知性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗等，配合課程教學，培養學生實驗設計、儀器選擇、測試分析的綜合實踐能力。”針對此項標準，我們首先對實驗項目進行了整合優化，將分散到各課程中的實驗項目集中到三門實驗課程中。原來的實驗項目依附于理論教學課程，比較分散，綜合性不強，內容設置存在重復現象，影響了材料專業創新人才的培養，難以適應現代高等教育發展的客觀要求。經過優化后，三門實驗課程共64學時，包括18項實驗（如表1所示），其中綜合性設計性實驗占比由原來的80%提高到87%。綜合設計性實驗內容涉及某一課程或專業的綜合知識及相關知識，更有利于培養學生的綜合實踐能力。對于每個實驗項目，制定了相應的標準要求，并明確了實驗項目的類型，做到教學有據可依，成績有據可評。

表1：實驗項目列表

在實驗的具體開展中，為了保證教學效果，通用標準要求基礎實驗每組學生數不能超過2人；專業實驗每組學生數不能超過3人；大型儀器實驗每組學生數不能超過8人。針對此項要求，結合我們實驗室的現有空間和設備條件，我們進行了實驗分組，并將實驗分組要求寫入實驗項目的標準中固化下來形成制度。例如《材料專業綜合實驗I》中熱性能試驗，之前是15人同時進行觀摩演示性實驗，由于實驗場地狹小，每組實驗人員較多，導致實驗教學效果不理想，學生們普遍反映在課上所學習的理論知識很難通過實驗教學加以感性認識，而致使基本概念和一些關鍵知識點掌握不牢。通過對照工程教育專業認證標準，我們明確規定將此類型的實驗分組設置為每組7-8人，結果實驗教學效果得到明顯提升，學生反映能夠更清楚地觀摩實驗操作演示過程，為在后續的課程設計及畢業設計中學生親自進行實驗奠定了堅實的基礎。此外，《材料專業綜合實驗II》中的電化學實驗和《高分子綜合實驗》也進行了分組實驗，收到了良好的教學效果。

3 創新實驗指導模式，提高實驗儀器利用率

教學實驗室是學生進行實驗課程、課程設計以及畢業設計的主要場所，提高實驗室的開放程度和實驗儀器利用率是實現學生的實踐動手能力培養的重要保障。由于進入實驗室的學生年級不同，有大三進行課程實驗的，有大四課程設計或畢業設計的，還會有大一大二進行科技創新的，有時候一天三四十人進入實驗室開展實驗，出現嚴重的實驗指導不足和實驗室管理不到的問題。這種情況下，學生進行實驗的安全性隱患高，設備的損壞率也較高。為此，我們聘用了本專業的研究生作為實驗室的助管和助教，協助實驗室教師開展實驗指導和實驗室管理工作，同時制定了在助教和助管參與實驗的新形勢下相應的實驗室管理制度，并將大型的儀器設備的使用說明以及使用要求都上墻，明確學生實驗操作的注意事項。

在《高分子綜合實驗》中，我們聘請了6名助教，任課教師將實驗講解完成后，學生分組進行6個實驗項目的操作，每個助教負責1個實驗項目，每個實驗項目每次3個學生進行實驗。為了保證助教的工作質量，學院制定了助教管理辦法，助教要接收培訓，參與所在實驗教學團隊的團隊活動，并提前進入實驗室預做自己負責的實驗，并撰寫預做報告。

此外，實驗室通過制定一系列的管理辦法和措施，提高了部分大型設備的利用率，比如設立科技創新項目，在提高了設備利用率的同時，培養了學生的創新思維和能力。

4 結語

經過基于工程教育專業認證標準的材料專業實驗室建設實踐后，通過對材料專業2013級學生的《材料專業綜合實驗Ⅰ》和《材料專業綜合實驗Ⅱ》兩門實驗課程的試卷及實驗報告的分析，得到實驗課程的達成度分別為83.3%和100%，說明已經達到了課程目標，為本專業畢業要求的實現提供了有力的支撐。此外，實驗室的管理更加完善，設備的利用率得到大幅提升，學生的動手能力得到明顯加強。在全國大學生金相技能大賽中，學生屢獲佳績，多名教師獲得優秀指導教師的稱號。今后，我們將對照一流專業的建設標準，進一步加強專業實驗室的建設。