“721”人才培养模式下无机非金属专业综合实验改革的建议与设想

蒋久信 严明 熊焰 柯凯 张高文

[摘 要]材料科学与工程的专业综合实验在教学内容和教学形式上存在一些问题。针对湖北工业大学提出的“721”梯级、分类、多元人才培养模式，对本专业综合实验在教学内容和教学形式上进行改革。通过加强材料科学与工程一级学科无机非金属材料专业与高分子材料方向、金属材料方向教师的合作教学，希望本专业的综合实验在“721”梯级、分类、多元人才培养模式下对本专业学生的培养发挥更加显著的作用。

[关键词]综合实验 “721”人才培养模式 无机非金属专业 教学改革

[中图分类号] C961;G642.0[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）11-0131-02

材料科学重点研究的是材料的合成与制备、组成与结构、性能及应用各组元件本身及其相互关系，而材料工程则是如何利用这些规律进行新材料和新产品的研制、开发和生产。[1]本科生在大学四年从书本上学到的是材料科学，而毕业走上工作岗位后大多从事的工作是材料工程，使学生能更好地理解材料科学中的理论并将这些理论知识与实践结合起来的正是综合实验，所以综合实验是连接材料科学和材料工程的纽带[2]，实验内容和教学质量是至关重要的。

2014年，湖北工业大学提出了“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革，即把70%左右的学生培养成以就业为导向的高素质应用型人才，把20%左右的学生培养成一专多能的复合型中坚人才，把10%的学生按照卓越工程师项目计划培养成适应未来需要的领军级人才。通过实施这种梯级分类培养方案，真正实现人才培养的个性化、菜单化。为了全面、有效地实施和完成该人才培养模式，各方面的改革都要陆续进行，因此该人才培养模式下无机非金属专业本科生的综合实验教学在教学内容和教学形式上亟须进行相应的改革。

一、无机非金属专业综合实验教学的现行设计及存在问题

湖北工业大学于2002年完成材料科学与工程一级学科的开设。虽然本一级学科下属材料学，材料物理与化学和材料加工三个二级学科，但是材料科学与工程专业侧重无机非金属材料，目的是培养学生在实际工作中有较强的适应性和创造能力，以适应材料科学与技术的发展和市场经济的需要。[3]

综合实验是将学生已学基础理论及实验方法有效地融合后开设的实验，各环节之间有着内在的联系，学生在实验过程中不再孤立地进行单元操作，而是将这些基本操作有机结合起来，并有一定的自主创新，最终实现的是解决一个具体问题或是生产出具体产品，培养了学生综合处理和解决问题的能力，提高学生的实际工作能力和工程意识。[4]一个专业综合实验项目，都是以某一材料为主线进行操作的，学生独立完成从某一产品原料配比到产品制成整个过程。通过实验方案的设计和材料的制备，所制材料的组成和结构、化学性能、力学和使用性能测试与分析，培养学生知识应用能力，实验能力，分析和解决实际问题能力及材料改性、新材料研制的初步能力。[5]从培养学生综合素质与创新能力的目标出发，目前本专业本科生的综合实验安排在大四上学期下半学期进行，主要内容为镁铝尖晶石陶瓷的制备性能表征，包括制备方法的选择、原料的制备、坯体的成型、烧结制度的确定、烧结以及陶瓷物理化学性能的表征，包括密度的测定、力学性能的测定和腐蚀性能的测定等。

本专业成立之初，由于是新办专业，师资力量较为薄弱，实验室设备和实验条件也不是十分完善，这样的专业综合实验设计方案是行之有效的。但是，随着实验室设备与实验条件的改善和师资力量的加强，本专业由传统陶瓷逐渐向整个传统硅酸盐行业延伸，比如从传统的陶瓷行业扩展到传统的玻璃、水泥和混凝土领域[6]，专业综合实验的内容显得较为单一，不能涵盖整个专业范围。另外，学校提出的“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革，要求将70%左右的学生培养成以就业为导向的高素质应用型人才，将20%左右的学生培养成一专多能的复合型中坚人才，将10%的学生按照卓越工程师项目计划培养成适应未来需要的领军级人才。这些都在客观上要求综合实验不但在实践教学内容，而且在教学形式上进行相应的改革。

二、无机非金属专业综合实验教学在教学内容改革上的建议与设想

随着本专业师资力量的加强，教师的研究方向呈现多元化，既有传统陶瓷，也有玻璃、水泥和混凝土，还有特种陶瓷等，本专业也由单一的传统陶瓷行业向传统硅酸盐行业延伸。在本专业的实验室设备和实验条件得到不断改善的条件下，本专业综合实验的内容应该与时俱进，应该能够涵盖整个专业范围，这样才能使学生得到全面的培养。

因此，首先要改革的是综合实验的实践内容。在实践内容方面，在原来传统陶瓷的基础上，不但要扩充到特种陶瓷方面，更应该增加玻璃、水泥和混凝土等领域的实验内容。

陶瓷方面，逐渐增加特种陶瓷的种类，包括氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷，氧化物陶瓷中比如氧化锆陶瓷，非氧化物陶瓷中比如陶瓷碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。从原料的选择、制备，到坯体的成型、烧结，再到材料各种力学性能和物理化学性能的测定与表征，都应纳入综合实验的教学内容。

玻璃方面，以制备普通钠钙硅玻璃为例，从成分的选择，原料的破粉碎处理、配料、混合，到玻璃液的熔制、快速冷却（成型），再到玻璃的退火以及钢化等后期处理，整个工艺过程甚至玻璃的一些使用性能的检测，都可以作为综合实验的教学内容。

水泥方面，以制备普通硅酸盐水泥为例，从原料的选择、预均化，到生料的制备，包括原料的破粉碎处理、配料、混合和均化，再到生料的煅烧、熟料的粉磨、各种型号水泥的制备以及水泥各种使用性能的检测，都可以纳入综合实验的教学内容。

混凝土方面的实验内容较为简单，以制备水泥混凝土为例，包括原料的选择，特别是外加剂的选择，原料的混合以及混凝土使用性能的检测。混凝土使用性能的检测是这部分实践的重点内容。混凝土这部分的综合实验可以与水泥结合在一起。

三、无机非金属专业综合实验教学在实践形式改革上的建议与设想

近年来本专业毕业生的就业比较分散，涵盖了陶瓷、玻璃、水泥、混凝土甚至高分子材料和金属材料领域。对于“721”人才培养模式中70%左右以就业为导向的高素质应用型人才，综合实验至少要涵盖无机非金属材料两个方向的内容，学生可以根据自己的兴趣既可以选取传统陶瓷和特种陶瓷，也可以选择陶瓷行业、传统玻璃、水泥、混凝土行业中的两个方向来开展综合实验;对于20%左右一专多能的复合型中坚人才，综合实验除了在无机非金属材料选择一个方向的内容外，还要在高分子材料和金属材料两个领域中任选其一，学生可根据自己的兴趣选择;对于10%左右按照卓越工程师项目计划培养的适应未来需要的领军级人才，综合实验除了在无机非金属材料选择一个领域的内容外，还要同时完成高分子材料和金属材料两个领域的综合实验。

材料科学与工程是湖北工业大学材料科学与工程学院设置的一级学科，侧重于无机非金属材料，而高分子材料是该一级学科下的另一个专业方向。因此，对于“721”人才培养模式下选择无机非金属材料领域和高分子材料领域综合实验的开设不成问题，而选择金属材料领域的综合实验要由机械工程学院的教师和本专业教师共同进行实践教学。

四、结语

通过专业综合实验多年的教学尝试和积累，初步提出了“721”梯级、分类、多元人才培养模式下无机非金属材料专业综合实验在教学内容和教学形式上改革的一些建议与设想。通过加强材料科学与工程一级学科无机非金属材料专业与高分子材料方向、金属材料方向教师的合作教学，希望本专业的综合实验在“721”梯级、分类、多元人才培养模式下对本专业学生的培养发挥更加显著的作用。

[ 注 释 ]

[1] 盛灿梅，蒋雪薇，李晓文，等.实验教学改革与素质教育的探索与实践[J].教学改革与创新，2006（8）：48-50.

[2] 郝红元.材料专业实验教学改革初探[J].中北大学学报（社会科学版），2006（3）：91-92，96.

[3] 陈艳林，王新年.整体项目驱动模式下材料科学与工程人才培养研究与探索[J].软件导刊，2011（12）：3-5.

[4] 张婕，牛骁，张钟彦，等.综合型实验教学改革的实践与探讨[J].实验室研究与探索，2007（2）：103-105.

[5] 辛颖，雅菁，刘志锋，等.材料科学与工程专业综合实验的教学改革与实践[J].实验室科学，2009（1）38-42.

[6] 陈艳林，严明，熊焰，等.整体项目模式下材料科学与工程专业教学体系研究[J].大学教育，2013（9）：37-40.

[责任编辑：钟 岚]