材料类专业大学生创新实验设计与模式探索

湖北工业大学材料与化学工程学院　　赵西坡　　李学锋　　彭少贤　　张高文

材料类专业大学生创新实验设计与模式探索

湖北工业大学材料与化学工程学院赵西坡李学锋彭少贤张高文

材料类专业属于实用性较强的学科，教师需要优化课程体系，改革教学方法，在材料专业教学中注重实验设计的创新，积极探索符合学生职业需求的实验模式，以提高人才培养质量和人才培养效率。本文针对材料类专业大学生创新实验设计与模式展开研究。

材料类专业 创新 实验设计 实验模式

材料类专业属于传统的工科专业，相比较于其他专业，材料类专业对动手实践能力具有很高的要求。材料可以划分为多种类别，包括金属材料、高分子材料、复合材料以及无机材料等。材料类专业教学时，教师会应用到物理知识和化学知识，实验课程是必不可少的。随着高校实验教学改革的深入，要提高材料学专业的人才质量，就要从人才培养的角度出发，实施创新实验模式，以培养学生的创新能力，提高学生的职业竞争力。

一、材料类专业大学生的人才培养要求

十八大报告针对高校人才培养提出了指导思想，即高校要加大力度注重应用型人才培养，以提高高校大学生的技术应用能力，提高职业竞争力。多年来的高校大学生扩招，使高校从传统的精英教育逐渐转向大众化教育。市场经济环境下，世界经济一体化促使经济多元化发展，给中国的各行各业带来压力，社会对人才质量的要求越来越高。高校在材料专业人才培养中，注重创业理念以及技术能力的培养，以使学生能及时发现机会，紧紧抓住发展机遇，能在他人犹豫之时开创自己的事业。

高校对材料类专业大学生采用创业人才培养模式，这不是要让学生在创业中一定成功，而是对学生的创业素质予以培养。按照《关于全面深化“721”人才培养模式改革的指导意见》以及《湖北工业大学学分制改革总体方案》中关于人才培养所提出的指导性意见，高校要求创新人才培养就是要优化课程体系，更新教学内容，改革教学方法，完善教学管理制度，致力于培养应用型、复合型和创新型人才。

对材料类专业大学生进行创业意识培养时，高校要注重提升大学生的知识运用能力和知识创新能力。这不是鼓励所有材料专业的学生都参与创业，而是对学生的创业精神予以培养，以提高学生的职业素质，让学生对发展机会具备一定的识别能力，使学生具备资源整合的能力，能将创新方案付诸到实际中，使材料类专业大学生具有较高的职业能力。

二、大学生的人才培养模式

对材料类专业大学生的培养中，高校以就业为导向培养应用型人才的学生数量为70%左右，学校注重学生实践能力的培养。一专多能的复合型中坚人才占20%左右的学生，培养方案实施“1＋X”的双专业拓展教育。10%以内的学生组建创新学院和卓越工程师学院。学校对这部分学生开展精英式教育，以为相关领域培养工程精英。

对材料类专业的大学生进行培养，大学一年级、二年级学校从学生专业的角度出发培养学生的创业意识，满足学生的创业心理。随着学生创业素质的提升，学生会以此为目标与专业教师积极配合，接受教师的指导。大学三年级，学校可以开设材料专业实践技术培养，主要是在材料试验教学中付诸实施。学校的实践技术培养采用培养学分制，对学生的实践技术能力予以量化，以对学生的知识创新和创业能力发挥起到一定的督促作用。大学四年级，学校对材料专业的学生进行创业人才精英培养，即材料专业学生中的30%左右参与，其他专业的参与学生数量占有25%左右，有助于提高学生的竞争意识，使学生遇到困难和风险的时候能勇于面对、敢于克服，以在职业生涯中走上成功的道路。

三、创新材料类专业实验设计

1. 明确材料类专业实验课程的指导思想

实验课程中，教师要对专门基础知识予以强调，包括学习方法、学生在学习中需要掌握的技术能力等。材料类专业学生进入职业岗位中，主要从事的工作包括材料生产产品的研发与制造、材料工程设计、对材料技术的改造以及材料的经营管理模式设计等。创新材料类专业实验设计的主要目的是构建新的实验课程教学模式，针对目前材料类专业教育中存在的问题进行分析，将基础理论与创新实践教学结合，提高学生的综合素质。

2. 完善材料类专业实验课程体系

材料类专业实验课程教学中，教师不仅要注重对学生基础性技术操作能力的训练，还需要注重学生对材料测试技术的掌握。特别是材料工程制备工艺中，学生要能灵活应用材料测试技术。在其之后，材料类专业学生通过实验要掌握材料产业的设计技术。实验教学要按照这个教学顺序展开。

例如，高分子科学与工程导论开展实验教学可以划分为四个实验课程模块，即第一个实验课程模块“有机化学实验”（56学时）、第二个实验课程模块“物理化学实验”（24学时）、第三个实验课程模块“机械设计基础”（48学时）、第四个实验课程模块“综合实验”（4周）。

第一个实验课程模块针对高分子化学知识展开实验教学；第二个实验课程模块针对高分子物理性能开展测试技术的实验教学；第三个实验课程模块针对高分子材料成型以及相应的加工技术展开实验教学；第四个实验课程模块进行专业综合实验教学。这些试验教学课程都是独立存在的，分别在第五学期、第六学期、第七学期开展教学。

3. 材料类专业实验课程内容的创新

材料类专业实验课程内容是达到专业人才培养目标的关键，不仅对学生的工程素质培养起到一定的作用，还将专业内涵融入其中。学校创新材料类专业实验课程内容，要将实验创新理论融入原有的实验课教学中，对试验内容进行收集、归纳分析、归类后删减，对处理过的内容进行重新整合并落实到试验课程中。

实验课程的主要内容是实验项目。不同的试验项目之间存在内在关联性，并不是单纯的组合。学生通过试验教学主线将各个试验项目衔接起来，构成有机体。试验教学要与理论教学同步，做到教学分层次展开。

（1）材料类专业实验课程中的基础实验

基础实验是以材料为主要的教学内容，依托材料基础科学知识、高分子物理、高分化学、材料测试等，试验教学的主线是材料合成、结构和性能，主要试验项目包括甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、酚醛树脂的合成、苯乙烯的悬浮聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合 。基础实验中，学生对材料有了初步认识，并能对材料的组织、材料所含有的成分以及材料所具有的性能之间的关系有感性认识。学生通过掌握材料的组织性，提升材料类专业试验操作的基本技术能力。

（2）材料类专业实验课程中的制品检测技术

材料类专业实验课程中，教师要培养学生运用基本原理、基本理论解决实际问题的动手能力。本课程对塑料、橡胶等方面的测试技术作了一些较为深入的探讨。它可以培养学生的工程实验能力。主要实验内容包括粉体堆积密度测定、聚合物材料氧指数的测定、聚合物材料表面及体积电阻的测定，以及聚合物材料拉伸性能、冲击性能、弯曲性能、直角撕裂、折光指数等。

（3）材料类专业实验课程中的专业综合实验教学

材料类专业实验课程中的专业综合实验教学属于设计性质的实验教学课程，旨在对学生的专业操作技术能力进行培养，使学生巩固材料专业理论知识和实践能力。该实验课程要求学生在教师的指导下，综合运用所学的高分子化学、高分子物理、高分子加工、功能高分子材料、高分子材料改性等专业知识，查阅相关资料，自行设计实验方案，系统完成高分子设计、高分子合成、高分子材料加工、高分子材料改性及应用性能表征等实验内容，并能较好运用所学的专业知识解决实验中遇到的问题，能较好解释实验现象和实验结果材料类专业实验。

学校开展专业综合实验，就是采用实验的方法对学生进行技术训练。学生在实验课程中可以选择自己喜欢的项目，围绕试验项目查阅资料而将实验方案制定出来，并设置工艺参数；根据试验需要选择实验仪器，直到试验方案实施。

例如，试验项目是苯乙烯精制、过硫酸钾精制、乳液法制备聚苯乙烯、聚苯乙烯熔融指数测定、PS与弹性体SBS共混材料制备、PS与弹性体SBS共混材料力学性能测试。学生参与实验项目的全过程，会深入了解材料工艺学的相关知识。在高分子化学、高分子物理、高分子成型工实验的基础之上，学生系统训练综合运用所学专业理论知识解决实际问题的能力，使学生更深入地理解高分子结构，理解成型工艺条件及应用性能之间的关系，增强学生对专业知识的理解和掌握，增强理论和实践的联系，进一步训练学生的动手能力和从事科学研究的基本思路和方法，为学生的毕业论文设计和以后的工作学习打下坚实基础。

学生进入到实习阶段，可以对材料中所含有的成分、材料的性能、材料的制备工艺、材料的加工工艺以其材料所具备的性能会更深入的认识。

（4）结合科研课题、学术论坛等平台，多途径培养学生的创新意识和能力

学校可以建立科技讲座、学术论坛等平台，培养学生的专业兴趣，激发学生的科研热情，以多途径项目来源为载体，以科技竞赛、创新比赛等为平台，培养学生提出、分析和解决问题能力，培养学生创新的兴趣和能力，不断提高学生的自我学习能力、团结协作能力和组织实施能力，多层次、多元化、多途径促进大学生创新意识和能力的培养。

学校可以拓宽大学生科研创新项目的来源途径，充分利用科研平台，整合多方相关资源。学校可以在教师纵向、横向科研课题中提取部分内容，设计成子项目。学生根据自己所学知识和兴趣，提出创意和构思，与指导教师充分交流沟通后确定研究课题。

创新能力培养不是一蹴而就的事情，不是执行一个项目就能完成的工程，它需要大学阶段一系列的综合训练培养才能达到目标。以学生为主的创新性实验，能使学生在本科阶段得到科学研究的训练，使科研创新活动贯穿整个大学生活，是提高大学生创新能力的关键途径。

第一个阶段，学校开展科技讲座、学术论坛、科技前沿动态学术活动，拓宽学生的视野和知识面，培养学生的专业兴趣，激发学生的科研热情，注重培养学生的专业兴趣；第二个阶段，大学生参与项目课题，培养动手和实践能力，建立理论和实践结合的意识，引导学生积极思考，激发学生发现问题的兴趣，发现问题是体现创新能力重要一点；第三个阶段，主持科研项目，学生可加入教师科研课题，也可自主拟定课题，以此强化大学生的项目规划、团队协作能力，提高大学生的科研和创新实践能力及可持续发展能力。

材料类专业的人才培养，学校要从大学生职业需求的角度出发将新的教学计划制定出来。学校可以将教学计划与现行的人才培养模式相结合，将自身的办学特色融入其中，建立科技讲座、学术论坛等平台培养学生的专业兴趣，激发学生的科研热情，促进大学生创新意识和能力的养成。学校对学生的实践能力进行培养的同时，要注重引导学生树立创新精神。

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（本文系基金项目：湖北省高校省级教学改革研究项目，项目编号：2013277；湖北工业大学教研项目，项目编号：校2013005、校2010007）

ISSN2095-6711/Z01-2016-11-0218