楊昌躍, 蔡緒福，周天楠，錢(qián)祉祺，趙長(zhǎng)生

(四川大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610065)

多層次、模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與改革

楊昌躍, 蔡緒福，周天楠，錢(qián)祉祺，趙長(zhǎng)生

(四川大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610065)

針對(duì)四川大學(xué)高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)新的人才培養(yǎng)方案的指導(dǎo)思想，構(gòu)建了多層次、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。以培養(yǎng)提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生從知識(shí)的積累向能力的轉(zhuǎn)化從而去發(fā)現(xiàn)知識(shí)和創(chuàng)造知識(shí)為目的，介紹了高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法、手段等方面做出的一些改革措施。

高分子材料與工程；構(gòu)建；多層次；模塊化；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

高等學(xué)校是培養(yǎng)人才的重要基地，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)共同構(gòu)成了學(xué)生培養(yǎng)體系的支柱。如何在新的教育形勢(shì)下，改革優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，使實(shí)驗(yàn)課與理論課有機(jī)銜接，更有效地激發(fā)學(xué)生的潛能是各高校均在實(shí)踐的[1]，四川大學(xué)高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)按照培養(yǎng)“強(qiáng)基礎(chǔ)、寬專(zhuān)業(yè)、高素質(zhì)、創(chuàng)新型、復(fù)合型”人才的要求，把多層次、模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法、手段等方面所做的一些改革進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建與改革的思路及方案

遵循“精選基礎(chǔ)、重視應(yīng)用、培養(yǎng)能力、突出創(chuàng)新”的基本思路，以提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力為總目標(biāo)，以學(xué)科發(fā)展前沿為依托，提高學(xué)生的發(fā)展規(guī)劃，著力于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果[2]。強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，大力加強(qiáng)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有主動(dòng)性、創(chuàng)新性、系統(tǒng)性、高效性、科學(xué)性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容上注重基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用能力相結(jié)合，科研與教學(xué)相結(jié)合，傳統(tǒng)知識(shí)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展相結(jié)合，并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要貼近生活、貼近實(shí)際，才能有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。構(gòu)建形成以知識(shí)—能力—素質(zhì)-創(chuàng)新為主線構(gòu)建科學(xué)的、合理的、規(guī)范的高分子材料與工程多層次、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

四川大學(xué)高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)把原有的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化整合，更新為以“三級(jí)平臺(tái)、輔助平臺(tái)、五模塊”的方式實(shí)施，如圖1所示。

2.1 三級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)體系

(1)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其基本要求是使學(xué)生通過(guò)該系列實(shí)驗(yàn)理解和掌握高分子材料與工程的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)及訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能。實(shí)驗(yàn)裝置趨于微型化、多功能化[3]，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)應(yīng)用能力為目的。

(2)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，解決實(shí)際問(wèn)題的能力為主。實(shí)驗(yàn)裝置趨于模塊化、系列化，注重學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練。

(3)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。主要為有興趣和能力的優(yōu)秀本科生進(jìn)行創(chuàng)新課題研究，強(qiáng)化創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2.2 輔助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

輔助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)即信息化資源共享平臺(tái)。主要是高分子材料與工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)等。其中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要是計(jì)算機(jī)模擬，包括工業(yè)生產(chǎn)和加工、錯(cuò)誤再現(xiàn)、爆炸燃燒、高能耗、高成本等無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室實(shí)施的過(guò)程。以加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和工程化意識(shí)培養(yǎng)[4]。

2.3 五個(gè)模塊

我們根據(jù)高分子材料與工程的四要素：制備與合成、加工與成型、結(jié)構(gòu)與性能和組分、應(yīng)用和環(huán)境，積極改革原有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置中重點(diǎn)突出基本能力、綜合和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，內(nèi)容安排上將專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)融合為一體，避免交叉重復(fù)。對(duì)過(guò)去孤立、分散、體系不合理、內(nèi)容相對(duì)滯后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)整合，開(kāi)發(fā)出一批綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。并且將最新的和典型的科研成果及具有現(xiàn)代工程和社會(huì)應(yīng)用的成功案例經(jīng)過(guò)凝練、整理融入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中[5]。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容思維新、知識(shí)新、結(jié)構(gòu)新的前提下，重新設(shè)置了高分子材料的制備與合成實(shí)驗(yàn)、高分子材料的加工與成型實(shí)驗(yàn)、高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能和組分實(shí)驗(yàn)、高分子材料的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和高分子材料的環(huán)境評(píng)估實(shí)驗(yàn)五個(gè)模塊。五個(gè)模塊把相關(guān)內(nèi)容和各個(gè)環(huán)節(jié)相互串聯(lián)起來(lái)，用一條“系統(tǒng)鏈”貫穿全過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)課程體系制定和規(guī)劃中，將五個(gè)模塊的內(nèi)容分別放入“三級(jí)平臺(tái)、輔助平臺(tái)”中，針對(duì)不同層次實(shí)驗(yàn)對(duì)象的培養(yǎng)，“三級(jí)平臺(tái)”形成從低到高、從基礎(chǔ)到專(zhuān)業(yè)、從傳授知識(shí)到綜合能力的培養(yǎng)，逐級(jí)提高并創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)課程體系。

圖1 高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)多層次、模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段的改革

3.1 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段

堅(jiān)持以“學(xué)生”為中心，對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)變?yōu)橐龑?dǎo)，取消實(shí)驗(yàn)教學(xué)中單向知識(shí)傳輸?shù)谋撞?，淘汰抱著走的教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)課堂上實(shí)行多向交互教學(xué)，提倡學(xué)生自主性和探究式實(shí)驗(yàn),不斷提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和求知欲望，激發(fā)學(xué)生思考和提出問(wèn)題。著重培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、獲取信息的能力。

3.2 綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段

堅(jiān)持開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生個(gè)性發(fā)展提供條件，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方法、設(shè)備，同時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境從時(shí)間、空間、管理上開(kāi)放[6]，學(xué)生可選擇擬訂的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也可自選面向新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自己查資料，自擬方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置或操作提出建議，并且對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題和現(xiàn)象提出預(yù)案。為了強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣學(xué)生可對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行相互點(diǎn)評(píng)和相互指導(dǎo)，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果給予正確的解釋和分析，不斷地激發(fā)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)熱情，拓展學(xué)生實(shí)驗(yàn)空間，提高學(xué)生綜合適應(yīng)能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力。

3.3 研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一部分來(lái)自科研課題組，教師提出有一定科學(xué)價(jià)值的，與社會(huì)發(fā)展相關(guān)的科研項(xiàng)目?jī)?nèi)容，另一部分由學(xué)生自己提出研究題目和內(nèi)容。兩方面的內(nèi)容都由學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案和制定工作計(jì)劃，再與指導(dǎo)教師溝通確定，然后進(jìn)行創(chuàng)新訓(xùn)練和科學(xué)研究，激發(fā)學(xué)生追求、獲得自由探索、嘗試和創(chuàng)造的能力，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，啟發(fā)學(xué)生的科研思路。開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.4 利用信息化資源共享平臺(tái)

充分利用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，建設(shè)具有擴(kuò)展性、兼容性、前瞻性的高分子材料與工程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)分析技術(shù)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的管理和共享平臺(tái)。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)學(xué)生可下載實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資料，包括制作和引進(jìn)的高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)視頻、優(yōu)秀的多媒體實(shí)驗(yàn)課件和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)管理軟件，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和基本操作，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)學(xué)習(xí)文獻(xiàn)查閱、學(xué)習(xí)科研選題、了解教師科研團(tuán)隊(duì)工作、自選實(shí)驗(yàn)課程和項(xiàng)目、預(yù)約儀器使用時(shí)間等。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)生動(dòng)靈活再現(xiàn)典型的破壞性實(shí)驗(yàn)、特大型實(shí)驗(yàn)。例如，工程化大型材料加工、大規(guī)?；どa(chǎn)、高?；驑O端環(huán)境的實(shí)驗(yàn)、不可及或不可逆的實(shí)驗(yàn)等。為學(xué)生工業(yè)模擬、工程化、實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了場(chǎng)地和孵化條件[7]，創(chuàng)造有利于學(xué)生個(gè)性發(fā)展的良好氛圍，同時(shí)讓學(xué)生感受大工業(yè)、大工程的氣氛[8]。 培養(yǎng)學(xué)生的工程思維方式和創(chuàng)新思維能力。

4 實(shí)驗(yàn)考核方法的改革

4.1 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核方法

各門(mén)實(shí)驗(yàn)課程根據(jù)自身特點(diǎn)制定相應(yīng)的考核方法和標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌考核實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，除強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的重要性外，更加重視對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、綜合和判斷，特別是實(shí)驗(yàn)后的思考和認(rèn)識(shí)，要求學(xué)生使用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于失敗的實(shí)驗(yàn)反而給予更大的鼓勵(lì)，只要學(xué)生能分析失敗的原因，同時(shí)提出自己的見(jiàn)解和改正方案也能評(píng)為優(yōu)異的成績(jī)。

4.2 綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)考核方法

對(duì)于綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)側(cè)重考查學(xué)生擬定實(shí)驗(yàn)方案解決問(wèn)題的途徑，自主尋找靈活運(yùn)用設(shè)備可能的方法，查閱文獻(xiàn)情況，自己動(dòng)手以及提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、綜合判斷能力、解決問(wèn)題策略的理解性及其思考過(guò)程的積極性和科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)論文水平給予綜合評(píng)定。

4.3 研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)考核方法

在創(chuàng)新訓(xùn)練和科學(xué)研究中學(xué)生應(yīng)敢想、敢說(shuō)、敢做，不過(guò)高關(guān)注研究成果，而是重點(diǎn)考查學(xué)生研究能力的訓(xùn)練，創(chuàng)造性思維、勇于探索和嘗試的精神。不設(shè)立具體指標(biāo)，對(duì)學(xué)生從選題、文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、具體實(shí)驗(yàn)操作、分析和討論等科研活動(dòng)和解決問(wèn)題策略的創(chuàng)新性、條理性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

4.4 信息化資源共享平臺(tái)實(shí)驗(yàn)考核方法

信息化資源共享平臺(tái)面向整個(gè)材料學(xué)科群的學(xué)生，實(shí)行資源共享和全天候開(kāi)放，學(xué)生隨到、隨學(xué)、隨練，沒(méi)有時(shí)間和空間限制。學(xué)生只要達(dá)到規(guī)定的上網(wǎng)、上機(jī)時(shí)間就算合格。

5 結(jié)束語(yǔ)

多層次、模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系把各種實(shí)驗(yàn)有機(jī)串聯(lián)起來(lái)，注重縱向知識(shí)體系和橫向知識(shí)的相互浸透，涵蓋了高分子材料的各個(gè)環(huán)節(jié)，涉及有關(guān)高分子材料的基礎(chǔ)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)各個(gè)方面，形成了連貫的實(shí)驗(yàn)“鏈”。設(shè)計(jì)了一個(gè)綜合性、創(chuàng)新孵化性、工程實(shí)踐性和系統(tǒng)化[9]的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。教學(xué)中把實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程能力培養(yǎng)、科研訓(xùn)練與創(chuàng)新項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，為培養(yǎng)工程型和研究型人才制定了不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和考核手段，學(xué)生在就業(yè)或進(jìn)一步深造時(shí)有更廣闊的選擇面。

[1]楊鳴波，楊偉，楊其，等.強(qiáng)化基礎(chǔ)、引導(dǎo)思考、結(jié)合前沿、提倡綜合-“聚合物成型加工基礎(chǔ)”課程改革實(shí)踐與體會(huì)[J].高等教育發(fā)展研究，2010(2):29-32.

[2]劉獻(xiàn)君.論“以學(xué)生為中心”[J].高等教育發(fā)展研究，2012(8)：1-6.

[3]常建勛，趙長(zhǎng)生.分層次培養(yǎng)本科學(xué)生創(chuàng)新能力的改革與實(shí)踐[J].高等教育發(fā)展研究，2010(1)：30-32.

[4]馮其紅，胡偉，王增寶.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式培養(yǎng)大學(xué)生的工程實(shí)踐能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(2)：130-132.

[5]任顯誠(chéng)，楊鳴波，楊偉，等.以案例分析考試導(dǎo)引材料專(zhuān)業(yè)課教學(xué)[J].高等教育發(fā)展研究，2010(3):25-29.

[6]王錦成，郭燕，陳月輝，等.多模塊立體式實(shí)踐教學(xué)體系的探索與改革[J].高分子通報(bào)，2012(10)：90-94

[7]董薇，孫國(guó)富，徐靜莉.高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐[J].高分子通報(bào)，2013(5)：93-95.

[8]葉楓.深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不斷培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27(10)：103-105.

[9]劉宇艷，劉宇婷，劉立洵，等.高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)化實(shí)驗(yàn)體系的建立[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28(1)：9-11.

Structure and Reform of Multi-layer and Multi-module Experimental Teaching System

YANG Changyue, CAI Xufu, ZHOU Tiannan, QIAN Zhiqi, ZHAO Changsheng

(College of Polymer Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

According the new talent cultivation plan of polymer material and engineering in Sichuan University, the experimental teaching system is constructed with the multi-module and multi-layer. The aim of experiment teaching reform is to improve students’ engineering practice ability and technology innovation ability. The purpose of this reform is to achieve the transformation from the knowledge accumulation to ability in order to make student find and create knowledge. This paper introduces reform measures of the experimental teaching contents, methods, and means.

polymer material and engineering；construct；multi-layer; multi-module；experimental teaching；reform

2014-04-10

楊昌躍(1967-)，男，本科，工程師，主要從事實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、高分子材料的分析測(cè)試以及聚氨酯水乳液的研究。

G642.0；G642.423

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.039