蔣久信 嚴(yán)明 熊焰 柯凱 張高文

[摘 要]材料科學(xué)與工程的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上存在一些問題。針對(duì)湖北工業(yè)大學(xué)提出的“721”梯級(jí)、分類、多元人才培養(yǎng)模式，對(duì)本專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上進(jìn)行改革。通過加強(qiáng)材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科無機(jī)非金屬材料專業(yè)與高分子材料方向、金屬材料方向教師的合作教學(xué)，希望本專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)在“721”梯級(jí)、分類、多元人才培養(yǎng)模式下對(duì)本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)發(fā)揮更加顯著的作用。

[關(guān)鍵詞]綜合實(shí)驗(yàn) “721”人才培養(yǎng)模式 無機(jī)非金屬專業(yè) 教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] C961;G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）11-0131-02

材料科學(xué)重點(diǎn)研究的是材料的合成與制備、組成與結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用各組元件本身及其相互關(guān)系，而材料工程則是如何利用這些規(guī)律進(jìn)行新材料和新產(chǎn)品的研制、開發(fā)和生產(chǎn)。[1]本科生在大學(xué)四年從書本上學(xué)到的是材料科學(xué)，而畢業(yè)走上工作崗位后大多從事的工作是材料工程，使學(xué)生能更好地理解材料科學(xué)中的理論并將這些理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來的正是綜合實(shí)驗(yàn)，所以綜合實(shí)驗(yàn)是連接材料科學(xué)和材料工程的紐帶[2]，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)質(zhì)量是至關(guān)重要的。

2014年，湖北工業(yè)大學(xué)提出了“721”梯級(jí)、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革，即把70%左右的學(xué)生培養(yǎng)成以就業(yè)為導(dǎo)向的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，把20%左右的學(xué)生培養(yǎng)成一專多能的復(fù)合型中堅(jiān)人才，把10%的學(xué)生按照卓越工程師項(xiàng)目計(jì)劃培養(yǎng)成適應(yīng)未來需要的領(lǐng)軍級(jí)人才。通過實(shí)施這種梯級(jí)分類培養(yǎng)方案，真正實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的個(gè)性化、菜單化。為了全面、有效地實(shí)施和完成該人才培養(yǎng)模式，各方面的改革都要陸續(xù)進(jìn)行，因此該人才培養(yǎng)模式下無機(jī)非金屬專業(yè)本科生的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上亟須進(jìn)行相應(yīng)的改革。

一、無機(jī)非金屬專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)行設(shè)計(jì)及存在問題

湖北工業(yè)大學(xué)于2002年完成材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科的開設(shè)。雖然本一級(jí)學(xué)科下屬材料學(xué)，材料物理與化學(xué)和材料加工三個(gè)二級(jí)學(xué)科，但是材料科學(xué)與工程專業(yè)側(cè)重?zé)o機(jī)非金屬材料，目的是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際工作中有較強(qiáng)的適應(yīng)性和創(chuàng)造能力，以適應(yīng)材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要。[3]

綜合實(shí)驗(yàn)是將學(xué)生已學(xué)基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)方法有效地融合后開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，各環(huán)節(jié)之間有著內(nèi)在的聯(lián)系，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不再孤立地進(jìn)行單元操作，而是將這些基本操作有機(jī)結(jié)合起來，并有一定的自主創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)的是解決一個(gè)具體問題或是生產(chǎn)出具體產(chǎn)品，培養(yǎng)了學(xué)生綜合處理和解決問題的能力，提高學(xué)生的實(shí)際工作能力和工程意識(shí)。[4]一個(gè)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，都是以某一材料為主線進(jìn)行操作的，學(xué)生獨(dú)立完成從某一產(chǎn)品原料配比到產(chǎn)品制成整個(gè)過程。通過實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和材料的制備，所制材料的組成和結(jié)構(gòu)、化學(xué)性能、力學(xué)和使用性能測(cè)試與分析，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，分析和解決實(shí)際問題能力及材料改性、新材料研制的初步能力。[5]從培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的目標(biāo)出發(fā)，目前本專業(yè)本科生的綜合實(shí)驗(yàn)安排在大四上學(xué)期下半學(xué)期進(jìn)行，主要內(nèi)容為鎂鋁尖晶石陶瓷的制備性能表征，包括制備方法的選擇、原料的制備、坯體的成型、燒結(jié)制度的確定、燒結(jié)以及陶瓷物理化學(xué)性能的表征，包括密度的測(cè)定、力學(xué)性能的測(cè)定和腐蝕性能的測(cè)定等。

本專業(yè)成立之初，由于是新辦專業(yè)，師資力量較為薄弱，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件也不是十分完善，這樣的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是行之有效的。但是，隨著實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)驗(yàn)條件的改善和師資力量的加強(qiáng)，本專業(yè)由傳統(tǒng)陶瓷逐漸向整個(gè)傳統(tǒng)硅酸鹽行業(yè)延伸，比如從傳統(tǒng)的陶瓷行業(yè)擴(kuò)展到傳統(tǒng)的玻璃、水泥和混凝土領(lǐng)域[6]，專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容顯得較為單一，不能涵蓋整個(gè)專業(yè)范圍。另外，學(xué)校提出的“721”梯級(jí)、分類、多元人才培養(yǎng)模式改革，要求將70%左右的學(xué)生培養(yǎng)成以就業(yè)為導(dǎo)向的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，將20%左右的學(xué)生培養(yǎng)成一專多能的復(fù)合型中堅(jiān)人才，將10%的學(xué)生按照卓越工程師項(xiàng)目計(jì)劃培養(yǎng)成適應(yīng)未來需要的領(lǐng)軍級(jí)人才。這些都在客觀上要求綜合實(shí)驗(yàn)不但在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，而且在教學(xué)形式上進(jìn)行相應(yīng)的改革。

二、無機(jī)非金屬專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容改革上的建議與設(shè)想

隨著本專業(yè)師資力量的加強(qiáng)，教師的研究方向呈現(xiàn)多元化，既有傳統(tǒng)陶瓷，也有玻璃、水泥和混凝土，還有特種陶瓷等，本專業(yè)也由單一的傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)向傳統(tǒng)硅酸鹽行業(yè)延伸。在本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件得到不斷改善的條件下，本專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，應(yīng)該能夠涵蓋整個(gè)專業(yè)范圍，這樣才能使學(xué)生得到全面的培養(yǎng)。

因此，首先要改革的是綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐內(nèi)容。在實(shí)踐內(nèi)容方面，在原來傳統(tǒng)陶瓷的基礎(chǔ)上，不但要擴(kuò)充到特種陶瓷方面，更應(yīng)該增加玻璃、水泥和混凝土等領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

陶瓷方面，逐漸增加特種陶瓷的種類，包括氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷，氧化物陶瓷中比如氧化鋯陶瓷，非氧化物陶瓷中比如陶瓷碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。從原料的選擇、制備，到坯體的成型、燒結(jié)，再到材料各種力學(xué)性能和物理化學(xué)性能的測(cè)定與表征，都應(yīng)納入綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。

玻璃方面，以制備普通鈉鈣硅玻璃為例，從成分的選擇，原料的破粉碎處理、配料、混合，到玻璃液的熔制、快速冷卻（成型），再到玻璃的退火以及鋼化等后期處理，整個(gè)工藝過程甚至玻璃的一些使用性能的檢測(cè)，都可以作為綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。

水泥方面，以制備普通硅酸鹽水泥為例，從原料的選擇、預(yù)均化，到生料的制備，包括原料的破粉碎處理、配料、混合和均化，再到生料的煅燒、熟料的粉磨、各種型號(hào)水泥的制備以及水泥各種使用性能的檢測(cè)，都可以納入綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。

混凝土方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為簡(jiǎn)單，以制備水泥混凝土為例，包括原料的選擇，特別是外加劑的選擇，原料的混合以及混凝土使用性能的檢測(cè)。混凝土使用性能的檢測(cè)是這部分實(shí)踐的重點(diǎn)內(nèi)容?；炷吝@部分的綜合實(shí)驗(yàn)可以與水泥結(jié)合在一起。

三、無機(jī)非金屬專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)踐形式改革上的建議與設(shè)想

近年來本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)比較分散，涵蓋了陶瓷、玻璃、水泥、混凝土甚至高分子材料和金屬材料領(lǐng)域。對(duì)于“721”人才培養(yǎng)模式中70%左右以就業(yè)為導(dǎo)向的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，綜合實(shí)驗(yàn)至少要涵蓋無機(jī)非金屬材料兩個(gè)方向的內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣既可以選取傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷，也可以選擇陶瓷行業(yè)、傳統(tǒng)玻璃、水泥、混凝土行業(yè)中的兩個(gè)方向來開展綜合實(shí)驗(yàn);對(duì)于20%左右一專多能的復(fù)合型中堅(jiān)人才，綜合實(shí)驗(yàn)除了在無機(jī)非金屬材料選擇一個(gè)方向的內(nèi)容外，還要在高分子材料和金屬材料兩個(gè)領(lǐng)域中任選其一，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣選擇;對(duì)于10%左右按照卓越工程師項(xiàng)目計(jì)劃培養(yǎng)的適應(yīng)未來需要的領(lǐng)軍級(jí)人才，綜合實(shí)驗(yàn)除了在無機(jī)非金屬材料選擇一個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容外，還要同時(shí)完成高分子材料和金屬材料兩個(gè)領(lǐng)域的綜合實(shí)驗(yàn)。

材料科學(xué)與工程是湖北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院設(shè)置的一級(jí)學(xué)科，側(cè)重于無機(jī)非金屬材料，而高分子材料是該一級(jí)學(xué)科下的另一個(gè)專業(yè)方向。因此，對(duì)于“721”人才培養(yǎng)模式下選擇無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域和高分子材料領(lǐng)域綜合實(shí)驗(yàn)的開設(shè)不成問題，而選擇金屬材料領(lǐng)域的綜合實(shí)驗(yàn)要由機(jī)械工程學(xué)院的教師和本專業(yè)教師共同進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。

四、結(jié)語

通過專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)多年的教學(xué)嘗試和積累，初步提出了“721”梯級(jí)、分類、多元人才培養(yǎng)模式下無機(jī)非金屬材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上改革的一些建議與設(shè)想。通過加強(qiáng)材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科無機(jī)非金屬材料專業(yè)與高分子材料方向、金屬材料方向教師的合作教學(xué)，希望本專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)在“721”梯級(jí)、分類、多元人才培養(yǎng)模式下對(duì)本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)發(fā)揮更加顯著的作用。

[ 注 釋 ]

[1] 盛燦梅，蔣雪薇，李曉文，等.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與素質(zhì)教育的探索與實(shí)踐[J].教學(xué)改革與創(chuàng)新，2006（8）：48-50.

[2] 郝紅元.材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].中北大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2006（3）：91-92，96.

[3] 陳艷林，王新年.整體項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)研究與探索[J].軟件導(dǎo)刊，2011（12）：3-5.

[4] 張婕，牛驍，張鐘彥，等.綜合型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐與探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007（2）：103-105.

[5] 辛穎，雅菁，劉志鋒，等.材料科學(xué)與工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2009（1）38-42.

[6] 陳艷林，嚴(yán)明，熊焰，等.整體項(xiàng)目模式下材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系研究[J].大學(xué)教育，2013（9）：37-40.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]