朱超，彭湘紅

（江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430056）

基于群體創(chuàng)新的大學(xué)生自主設(shè)計性實(shí)驗(yàn)體系

朱超，彭湘紅

（江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430056）

以高分子材料與工程專業(yè)特色與江漢大學(xué)服務(wù)地方的發(fā)展戰(zhàn)略為出發(fā)點(diǎn)，以高分子材料與工程專業(yè)的“綜合性實(shí)驗(yàn)”和“材料產(chǎn)品設(shè)計”兩門實(shí)驗(yàn)課程為基礎(chǔ)，從設(shè)計理念、目標(biāo)、組隊(duì)機(jī)制、研究方向選擇機(jī)制等方面系統(tǒng)介紹了基于群體創(chuàng)新的高分子材料類大學(xué)生自主設(shè)計性實(shí)驗(yàn)體系的架構(gòu)。這一體系的運(yùn)行，可以充分鍛煉大學(xué)生的群體創(chuàng)新能力，提高大學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。

教學(xué)改革；群體創(chuàng)新；自主設(shè)計性實(shí)驗(yàn)體系；高分子材料與工程

高分子材料與工程是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，其科學(xué)研究、產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)管理要求良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和群體創(chuàng)新能力。本項(xiàng)目以高分子材料與工程專業(yè)的“綜合性實(shí)驗(yàn)”和“材料產(chǎn)品設(shè)計”兩門實(shí)驗(yàn)課程為基礎(chǔ)，對高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了初步的改革、探索、創(chuàng)新與實(shí)踐，建立了基于群體創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的高分子材料與工程專業(yè)大學(xué)生自主設(shè)計性實(shí)驗(yàn)體系。該體系要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用所學(xué)的高分子化學(xué)、高分子物理、高分子加工、功能高分子材料、高分子材料改性等專業(yè)知識，查閱相關(guān)資料，自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，系統(tǒng)完成高分子分子設(shè)計、高分子合成、高分子材料加工、高分子材料改性及應(yīng)用性能表征等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并能較好運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，能較好的解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該方案以學(xué)生的實(shí)踐技能訓(xùn)練為主要內(nèi)容，以學(xué)生的工程思維培養(yǎng)為主體，全面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，創(chuàng)新思維能力，綜合運(yùn)用知識的能力和分析問題、解決問題的能力，幫助學(xué)生了解自己的知識缺陷和人格缺陷并及時有效地彌補(bǔ)以更好地應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)［1］。

1 實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)計思路

建立群體創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系是基于群體創(chuàng)新［2-6］和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的高分子材料與工程專業(yè)大學(xué)生自主設(shè)計性實(shí)驗(yàn)體系的核心。其具體設(shè)計思路是：建立基礎(chǔ)高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)、高分子加工成型實(shí)驗(yàn)、高分子綜合實(shí)驗(yàn)、高分子產(chǎn)品設(shè)計、學(xué)生科研和畢業(yè)論文等不間斷的實(shí)踐體系，使之具有課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)踐兩個渠道，基礎(chǔ)、提高和創(chuàng)新3個層次，文獻(xiàn)綜合、研究方案設(shè)計、研究實(shí)施和研究報告與答辯4個環(huán)節(jié)的特點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)體系的培養(yǎng)目標(biāo)

探索群體合作式、環(huán)節(jié)貫通式、項(xiàng)目互動式和立體輻射式的群體創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)踐的實(shí)現(xiàn)模式，逐步發(fā)展面向高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生群體的合作式學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。具體做法是：基于“興趣分群體，群體組團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)顯特長”為群體創(chuàng)新特征的思想［7］，從主動學(xué)習(xí)與實(shí)踐的基礎(chǔ)出發(fā)，針對高分子材料與工程專業(yè)課程設(shè)計、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、課外科技活動等集中性實(shí)踐環(huán)節(jié)［8］的特點(diǎn)，進(jìn)行跨環(huán)節(jié)“面—線—點(diǎn)”貫通式培養(yǎng)。

該實(shí)驗(yàn)體系以教師的科研方向?yàn)橹鲗?dǎo)，幫助學(xué)生認(rèn)知高分子材料的先進(jìn)發(fā)展方向，為其未來的發(fā)展提供專業(yè)指導(dǎo)。通過該體系的補(bǔ)充，形成了高分子材料與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的3個層次：基本技能實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供了一個自主學(xué)習(xí)自主實(shí)驗(yàn)的平臺、機(jī)會，學(xué)生可以系統(tǒng)地掌握高分子材料的制備及性能表征的方法，完善了知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)了工程創(chuàng)新能力。

3 實(shí)驗(yàn)體系的團(tuán)隊(duì)組隊(duì)機(jī)制

3.1 團(tuán)隊(duì)組隊(duì)原則與核心

團(tuán)隊(duì)遵循自由組合的原則，人數(shù)以3～5人為宜，人數(shù)過多管理不易，過少體現(xiàn)不出協(xié)同作用。以特優(yōu)生和專長生為團(tuán)隊(duì)的核心，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的能力和執(zhí)行力培養(yǎng)，提前步入導(dǎo)師制培養(yǎng)階段，即針對每個特優(yōu)生和專長生的特點(diǎn)，指派專人專職負(fù)責(zé)，并以團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的要求進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)尖子生的亮點(diǎn)培養(yǎng)。

3.2 團(tuán)隊(duì)組成方式與結(jié)構(gòu)

在組隊(duì)過程中必須考慮成員知識基礎(chǔ)、興趣、個性、配合程度、參與意愿等，比如將有相同就業(yè)預(yù)期的同學(xué)進(jìn)行組合，將希望讀研讀博進(jìn)一步深造的同學(xué)根據(jù)研究興趣和將來可能的研究方向進(jìn)行組合。一般而言，基于共同目標(biāo)而形成的團(tuán)隊(duì)，更容易獲得成功。

按照“特長分群體，群體組團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)顯特長”的指導(dǎo)思想，將不同背景的學(xué)生分成若干小組，如文獻(xiàn)小組、方案小組、合成實(shí)驗(yàn)小組、性能檢測小組、研究報告小組、研究答辯小組等。然后從每個小組里面抽出1人組成一個特長不同、能力互補(bǔ)的團(tuán)隊(duì)。每個團(tuán)隊(duì)從零開始，在教師指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用所學(xué)的高分子化學(xué)、高分子物理、高分子加工、功能高分子材料、高分子材料改性等專業(yè)知識，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，系統(tǒng)完成高分子設(shè)計、合成，高分子材料加工、改性及應(yīng)用性能表征等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并撰寫研究總結(jié)、以答辯形式進(jìn)行成果展示。

4 實(shí)驗(yàn)體系的實(shí)施與效果

4.1 實(shí)驗(yàn)體系的基本結(jié)構(gòu)

該實(shí)驗(yàn)體系的研究方向選擇機(jī)制采取必選與任選相結(jié)合的模式，貫徹因材施教、個性培養(yǎng)的原則，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。表1為2010級高分子材料專業(yè)學(xué)生自主設(shè)計的實(shí)驗(yàn)體系實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置。

必選項(xiàng)目面向高分子材料與工程的全體學(xué)生，采用大班教學(xué)的方式，重點(diǎn)鞏固高分子材料與工程的基本知識與理論，訓(xùn)練高分子材料與工程的基本研究方法和基本實(shí)驗(yàn)技能。必選的大班教學(xué)在全部課時里占60%的比例，這是被動的學(xué)習(xí)和接受的過程。這樣的方式是必需的也是有效率的。

在必選的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，為了貫徹因材施教、個性培養(yǎng)的原則，尊重不同背景、不同未來預(yù)期的同學(xué)，準(zhǔn)備了兩個模塊：模塊一為綜合+綜合+設(shè)計；模塊二為綜合+設(shè)計+設(shè)計。未來預(yù)期非本專業(yè)就業(yè)的同學(xué)可以選擇模塊一，而未來希望本專業(yè)方向就業(yè)或繼續(xù)深造的同學(xué)可以選擇模塊二。必選的綜合實(shí)驗(yàn)是具有工程特色的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其目的是加強(qiáng)學(xué)生的工程能力和綜合分析能力的培養(yǎng)，如苯乙烯聚合的綜合實(shí)驗(yàn)，從單體的精制、引發(fā)劑的精制、苯乙烯的聚合方法的選擇、苯乙烯的聚合、聚苯乙烯的成型加工再到綜合應(yīng)用毛細(xì)管粘度計、紅外光譜、差示掃描量熱儀（DSC）、熔融指數(shù)儀、萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)等測試儀器對高分子相對分子質(zhì)量、聚合物分子結(jié)構(gòu)、聚合物玻璃化溫度、聚苯乙烯材料的熱性能、機(jī)械性能等性質(zhì)進(jìn)行表征，加深結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的理解。綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將理論與工程相結(jié)合，提高學(xué)生的工程能力，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握實(shí)驗(yàn)程序、熟練使用有關(guān)儀器設(shè)備、深化對高分子化學(xué)與物理基本知識和基本理論的掌握、熟練基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)、初步嘗試科學(xué)研究方法，為下一步的任選設(shè)計性實(shí)驗(yàn)熱身。

表1 高分子材料專業(yè)學(xué)生自主設(shè)計的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置表Tab.1Experimental projects of independent designing experimental system by college students

4.2 實(shí)驗(yàn)體系的實(shí)施效果

高分子材料與工程專業(yè)要在學(xué)科專業(yè)上形成特色，必須按照“理論基礎(chǔ)與工程實(shí)踐相結(jié)合、專業(yè)能力與綜合素質(zhì)相促進(jìn)、學(xué)科知識與創(chuàng)新意識相匹配”的原則，以市場需求為導(dǎo)向，以綜合素質(zhì)培養(yǎng)和工程實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合的原則改進(jìn)高分子材料與工程專業(yè)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)方案。表2總結(jié)了江漢大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究選題機(jī)制與目的。

表2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究選題機(jī)制與目的Tab.2Mechanism and purpose of research topic selection in innovation experiment system

設(shè)計性實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主體，教師為導(dǎo)向，教師根據(jù)自己的研究方向和項(xiàng)目，給出指導(dǎo)性的項(xiàng)目說明，學(xué)生團(tuán)隊(duì)根據(jù)自己的興趣能力等進(jìn)行抉擇，每組任選一題，收集有關(guān)資料，自行設(shè)計研究方案，自行選擇原料、設(shè)備與表征方法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、表征并寫出報告。在自主選題方面，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力、積極性和創(chuàng)造力，可以對教師給出的子課題進(jìn)行發(fā)揮，教師給學(xué)生提供必要的技術(shù)支持與理論指導(dǎo)。教師的指導(dǎo)貫穿查找文獻(xiàn)、確定方案、合成與成型、性能檢測、研究總結(jié)、成果展示等整個研究過程。學(xué)生自主選題結(jié)合教師的研究項(xiàng)目，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與科研相結(jié)合，用高水平的科研可以帶動高分子材料與工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

如江漢大學(xué)劉學(xué)清指導(dǎo)的“生物可降解無鹵阻燃塑料的制備和性能測試”來源于武漢市科技攻關(guān)項(xiàng)目，緊貼武漢市電子材料的阻燃材料市場需求，直接服務(wù)于武漢市地方經(jīng)濟(jì)。這一開放性、創(chuàng)新性的科研子課題要求學(xué)生從無鹵阻燃劑的選擇開始，了解并選擇合適的可降解樹脂共混∕共聚基材如聚乳酸、聚己內(nèi)酯或聚乙烯醇等生物可降解原料，學(xué)習(xí)高分子共混物的熔融制備方法并初探如何解決共混體系的相分離問題，熟悉聚合物熔融共混工藝；了解螺桿擠出機(jī)基本操作；掌握測試塑料阻燃性能的基本操作；掌握測定熱塑性聚合物熔體流動速度的方法。既強(qiáng)化了“三基”（基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)技能、基礎(chǔ)方法），又熟悉了一般的科研流程，也為即將到來的就業(yè)或深造進(jìn)行了準(zhǔn)備。

又如朱超等指導(dǎo)的“殼聚糖纖維的制備及其性能的測定”項(xiàng)目來源于與湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司合作的橫向課題“新型可降解絲束濾嘴的開發(fā)及工藝研究”，是產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的項(xiàng)目。要求學(xué)生了解甲殼素∕殼聚糖類天然高分子的結(jié)構(gòu)特征和溶劑特性，掌握甲殼素∕殼聚糖的溶解方法和過程，掌握濕法紡絲的原理，了解濕法紡絲的設(shè)備，優(yōu)化濕法紡絲制備殼聚糖纖維的工藝，并對殼聚糖纖維的熱性能和機(jī)械性能進(jìn)行表征。

另外，部分學(xué)生希望繼續(xù)攻讀碩博學(xué)位，他們希望在本科階段提前接觸科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，我們也為這部分同學(xué)提供了選擇。比如曹一平老師指導(dǎo)的“多功能三維形狀記憶高分子”項(xiàng)目，李曉勇、陳勝球團(tuán)隊(duì)首次將該技術(shù)應(yīng)用到形狀記憶聚乳酸（PLA）上，結(jié)合PLA及其共聚物具有優(yōu)良的生物可降解性和生物相容性等特點(diǎn)，并采用3D打印技術(shù)，設(shè)計并制備了多功能的三維形狀記憶聚乳酸3D模型。

5 結(jié)語

基于群體創(chuàng)新的高分子材料類大學(xué)生自主設(shè)計性實(shí)驗(yàn)體系在提高全體學(xué)生素質(zhì)［9］和推進(jìn)群體創(chuàng)新人才培養(yǎng)的同時，也可以鍛煉和培養(yǎng)參與教師的團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)能力。這一體系推進(jìn)以來，學(xué)生和教師的共同成長，構(gòu)成了基于群體創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的高分子材料與工程專業(yè)大學(xué)生自主設(shè)計性實(shí)驗(yàn)體系的雙贏局面。

（References）

［1］張立今.創(chuàng)新型高校建設(shè)的改革方向與發(fā)展路徑［J］.中國成人教育，2009，19：10-11.

［2］張興學(xué)，張朋柱.研討群體創(chuàng)新及其績效的研究評述與展望［J］.系統(tǒng)管理學(xué)報，2009，18（1）：89-94.

［3］羅茜，劉暢.基于媒介生態(tài)系統(tǒng)的大學(xué)生群體創(chuàng)新能力挖掘［J］.中小企業(yè)管理與科技，2011，1：142.

［4］李世偉.創(chuàng)新實(shí)踐教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010，6：82-84.

［5］隋志剛，牟永貴.群體知識創(chuàng)新理論與高校創(chuàng)新人才的培養(yǎng)［J］.黑龍江高教研究，2009，11：141-142.

［6］程光旭.努力實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)模式改革的新突破［J］.中國高等教育，2009（1）：24-27.

［7］江建軍，杜剛，馬新國，等.面向群體創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐［J］.美中教育評論，2007，6：9-14.

［8］周莉萍.院系指導(dǎo)學(xué)生社團(tuán)群體創(chuàng)新的實(shí)踐［J］.高等工程教育研究，2007，6：91-93.

［9］胡火金.教師隊(duì)伍建設(shè)與大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)［J］.福建論壇：社科教育版，2011，12：197-198.

（責(zé)任編輯：葉冰）

Independent Designing Experimental System by College Students Based on Group Innovation

ZHU Chao，PENG Xianghong
(School of Chemistry and Environmental Engineering,Jianghan University,Wuhan 430056,Hubei,China)

Beginning with the feature of the major of polymer material&engineering and the developing strategy of Jianghan University which is serving for local area,based on comprehensive experiment curriculum and product designing curriculum of polymer material&engineering，from the aspects of design concept，chief goal，team arrangement and study areas,introduces the independent designing experimental system based on group innovation.The implement of the system will improve the students′group innovation ability and creative ability in engineering.

teaching reform；group innovation；independent designing experimental system；poly?mer material and engineering

TQ016；G642

A

1673-0143（2014）04-0094-04

2014-05-22

武漢市教育局教研資助項(xiàng)目（2011009）

朱超（1968—），男，副教授，博士，研究方向：功能高分子。