在工程教育認證背景下無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程改革初探

張士華 丁錫鋒 賴建中 崔崇 朱和國 王雄

【摘要】工程教育專業(yè)認證是高等教育國際化的必然趨勢。在工程教育專業(yè)認證的背景下，針對無機非金屬材料專業(yè)特點，依托材料科學與工程優(yōu)勢學科，圍繞培養(yǎng)和造就富有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力高素質(zhì)人才的培養(yǎng)理念，結合本專業(yè)現(xiàn)有的實驗教學條件，對專業(yè)綜合實驗課程進行實驗內(nèi)容的優(yōu)化、實驗方法的創(chuàng)新。通過這一改革使綜合實驗課程教學跟上現(xiàn)代科技發(fā)展的步伐，激發(fā)學生的實驗興趣，提高學生的主觀能動性，強化學生的專業(yè)技能，培養(yǎng)出綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強的優(yōu)秀大學生。

【關鍵詞】工程教育認證 無機非金屬材料 綜合實驗課程 創(chuàng)新能力

【基金項目】南京理工大學高等教育教學改革研究課題《在工程教育認證背景下，無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程改革與實踐》（項目編號：2017-A-30）。

【中圖分類號】TB32-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）27-0030-02

一、概述

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎[1、2]。通過認證對達到或超過既定教育質(zhì)量標準的高校或工程專業(yè)給予認可，從而協(xié)助院校和專業(yè)進一步提高教育質(zhì)量，因此積極參與國際互認，是實現(xiàn)工程教育全球化戰(zhàn)略和工程技術人員全球流動的必然選擇。2013年我國成為《華盛頓協(xié)議》的預備成員，標志著我國工程教育與國際接軌，同時意味著我國工程教育面臨著重大改革[3]。工程教育專業(yè)認證在理念上以學生為中心，以全體學生教育結果為導向，以促進每一位學生全面發(fā)展為宗旨；在培養(yǎng)目標上強調(diào)對學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而這些能力的獲取很大程度上取決于培養(yǎng)計劃中實踐教學環(huán)節(jié)的制定與實施。

材料科學是推動當今社會快速發(fā)展的重要學科之一[4]，有著極其廣闊的發(fā)展前景。無機非金屬材料是材料科學專業(yè)方向之一，主要研究無機非金屬材料和先進功能材料成分、工藝、微觀結構與性能之間關系的基本規(guī)律，目的在于培養(yǎng)具備材料科學基本理論知識，能在材料制備、材料成型與加工、材料結構研究與分析等領域從事科學研究、技術開發(fā)、工藝設計、以及生產(chǎn)經(jīng)營管理等方面工作的高級工程技術人才。無機非金屬材料專業(yè)的學習基礎與應用結合、理論與實踐并重。

專業(yè)綜合實驗課程設置是鍛煉材料類專業(yè)本科生實踐動手能力，提高科研創(chuàng)新能力的重要途徑之一[5]。通過專業(yè)綜合實驗課程，加深學生對一整套專業(yè)理論知識的系統(tǒng)理解和掌握，使學生熟練掌握實驗原理、實驗方法、實驗操作過程、以及結果分析等科研方法和規(guī)律，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程是我校材料科學與工程學院面向該專業(yè)高年級本科生開設的一門必修的專業(yè)實驗課程，是培養(yǎng)理工類大學生實踐能力和創(chuàng)新能力的一個重要的實驗教學環(huán)節(jié)。本文結合專業(yè)現(xiàn)有實驗教學條件，對專業(yè)綜合實驗課程進行實驗內(nèi)容的優(yōu)化、實驗方法的創(chuàng)新，使綜合實驗課程教學的改革跟上現(xiàn)代科技發(fā)展步伐，強化學生的專業(yè)基本技能，提高學生的實驗主觀能動性，滿足工程教育專業(yè)認證對學生實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的更高要求。

二、專業(yè)綜合實驗教學的現(xiàn)狀與存在問題

當前，我國高等教育尤其是理工科高等教育，存在以科學為導向，教學模式單一等現(xiàn)象，工程教育特色不明顯。隨著學生規(guī)模的劇增使得工科必需的實踐環(huán)節(jié)更為削弱，對工程教育所必不可少的實驗環(huán)節(jié)的認識更加模糊，使學生解決實際問題的能力嚴重缺失；工科專業(yè)的實驗教學與課程設計受專業(yè)目錄所限，未能根據(jù)科技跨學科、綜合化的發(fā)展趨勢適時調(diào)整，使得課程體系脫離了工程實踐的需求，學生知識面狹窄，創(chuàng)新性弱，難以跟上學科發(fā)展和學科交叉對綜合性人才的要求。

同時，我國工程教育對綜合實驗課程在工程及工程教育的關鍵地位和作用認識不足，實踐環(huán)節(jié)不被重視[6]。課堂教學比重過大，工程特色不突出，綜合性的訓練缺乏，導致畢業(yè)生依附于理論課程，局限于驗證原理和掌握操作技術，學生缺乏實驗思路、實驗設計、觀察能力、分析能力以及表達能力的全面訓練，缺乏現(xiàn)代工程設計思想、方法的培養(yǎng)和綜合運用各方面知識解決工程問題的能力。

綜合性實驗教學設計是一種完全有別于傳統(tǒng)實驗教學的新型實驗教學模式，其目的在于培養(yǎng)學生實際操作能力和創(chuàng)新能力，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力[7]。無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程是我校面向該專業(yè)高年級本科生開設的一門必修的專業(yè)實驗課程，在培養(yǎng)材料類大學生實踐創(chuàng)新能力中起到十分重要的作用。目前我校無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程設置雖已基本滿足教學要求，但是仍存在以下問題：

1.實驗教材傳統(tǒng)單一。由于無機非金屬材料為材料類傳統(tǒng)研究方向，國內(nèi)很多高校均是根據(jù)自身學科特色和發(fā)展方向等開設實驗，實驗教材基本上為自編講義，往往具有學?；蛘邔W科研究的局限性，因此迫切需要與工程教育認證要求相適應的，與本?？蒲刑厣嗥ヅ涞木C合實驗教材或指導書的編寫。

2.實驗內(nèi)容陳舊固化。隨著高新技術的不斷發(fā)展，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的材料無機非金屬材料實驗課程內(nèi)容越發(fā)顯得陳舊、滯后，缺乏創(chuàng)意，無法激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性；另一方面，隨著教學和科研投入的加大，也使得學院在新材料制備和性能測試方面擁有更多的先進試驗設備，這些設備在實驗教學領域的高效應用急需新的設計、開發(fā)與實踐。

3.實驗教學方法落后，學生實驗設計參與度低。由于受傳統(tǒng)教學條件的限制，目前開設的課程實驗主要是演示性性或驗證性實驗，普遍是由授課教師設計和操作演示，學生往往根據(jù)老師指定步驟逐步完成實驗任務，并沒有帶著問題實際參與到實驗的設計與開發(fā)環(huán)節(jié)，不利于實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，無法達到和滿足工程教育認證對實驗課程在學生實踐動手能力方面的要求。

因此，在工程教育專業(yè)認證背景下，針對無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程目前存在的主要問題進行改革與實踐，對強化學生在實驗過程中的主體作用，調(diào)動學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的實踐和創(chuàng)新能力具有顯著的教改意義。

三、專業(yè)綜合實驗教學的改革

1.專業(yè)綜合實驗教學體系構建

隨著時代的發(fā)展和科學技術的進步，無機非金屬材料專業(yè)實驗教學的新理念、新內(nèi)容、新手段的不斷涌現(xiàn)，實驗課程逐漸成為獨立于理論課而自行發(fā)展的新體系。其中，綜合性實驗課程所體現(xiàn)的實驗內(nèi)容的復合性、實驗方法的多元性、實驗手段的多樣性、以及人才培養(yǎng)的綜合性，更有助于展現(xiàn)專業(yè)綜合實驗在培養(yǎng)學生動手能力和綜合素質(zhì)方面的重要作用。

綜合實驗課程是在學生具有一定專業(yè)基礎知識和基本操作技能的基礎上運用相關課程的綜合知識，對學生實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合性實驗。無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程需要在總結前期實驗教學經(jīng)驗的基礎上，在工程教育認證的引導下，優(yōu)化與整合實驗教學內(nèi)容和課程結構體系，將孤立、分散的實驗內(nèi)容通過綜合性實驗有機地結合，圍繞材料制備、成分分析、結構表征、性能分析等環(huán)節(jié)依次開設實驗項目，形成一套完備知識結構的實驗教學體系，使綜合實驗教學更趨先進性、科學性和系統(tǒng)性。

2.專業(yè)綜合實驗教學項目推陳出新

近年來，我校無機非金屬材料專業(yè)依托材料學國家重點學科、工信部重點學科和江蘇省優(yōu)勢學科的建設，擁有材料科學與工程實驗教學示范中心、納米材料與技術實踐教育中心等實驗平臺；同時隨著專業(yè)人才的大量引進，汲取了材料科學與工程學科和無機非金屬材料專業(yè)發(fā)展的眾多高新成果，完全有條件開設一系列創(chuàng)新型實驗。

在此基礎上，考慮將教師的科研成果和科研手段融入到專業(yè)綜合實驗教學當中，使教學和科研充分融合，以科研引領教學，改革教學方法，豐富教學內(nèi)容，積極探索實驗設備共享，借助新型高端設備，增設創(chuàng)新性實驗內(nèi)容，以工程教育認證理念為指導，以學生實踐創(chuàng)新為核心，以教師科研成果為助力，實現(xiàn)無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程教學創(chuàng)新性改革與發(fā)展，提高學生自主學習興趣，拓展學習視野，跟緊科技步伐，促進大學生實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

無機非金屬材料專業(yè)綜合實驗課程具體實驗教學項目內(nèi)容如表1所示，實驗教學項目間的結構關系如圖1所示，所有實驗項目所依托的最新科研項目類別如圖2所示。

四、結語

在工程教育認證的引導下，圍繞材料制備、成分分析、結構表征、性能分析等環(huán)節(jié)依次開設實驗項目，形成一套完備知識結構的實驗教學體系，使綜合實驗教學更趨先進性、科學性和系統(tǒng)性；同時依托本專業(yè)發(fā)展平臺，總結最新科研成果，將教學和科研充分熔接，以科研引領教學，改革教學方法，豐富教學內(nèi)容，實現(xiàn)無機非金屬材料專業(yè)實驗教學的創(chuàng)新型發(fā)展，對于激發(fā)學生學習熱情，提升學生創(chuàng)新能力，適應工程教育認證對學生創(chuàng)新能力的要求具有重要的實踐意義。

參考文獻：

[1]楊揚. 基于時代背景的基礎工程課程綜合改革探索與實踐[J]，黑龍江教育（高教研究與評估），2017，1211（6）：38-39.

[2]林健.工程教育認證與工程教育改革和發(fā)展[J]，高等工程教育研究，2015，2：10-19.

[3]張樸，孔力，劉文中. 國際工程教育認證背景下的測控專業(yè)實踐教育培養(yǎng)模式探索與思考[J]，高教論壇，2016，12（12）：25-28.

[4]趙春霞，顧少軒，徐慶.新能源材料與器件專業(yè)建設探索·以武漢理工大學為例 [J]，教育觀察，2017，6（1）：90-91.

[5]吳寶華.工程教育理念在實踐教學中的應用[J]，科技與管理，2014，16（5）： 116-120.

[6]邵輝，龔方紅，徐萍. 工程應用型創(chuàng)新人才教育培養(yǎng)活動的思考與實踐[J]，中國高等教育，2010，9：88-90.

[7]王浩程，馮志友，王文濤.基于創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)的思維創(chuàng)新實驗室建設 [J]，實驗技術與管理，2013，30（7）：8-10.

通訊作者：

張士華（1976-），女，漢族，安徽舒城人，南京理工大學材料科學與工程學院，副教授，博士，研究方向：材料科學。