汪 瑾， 殷 俊， 徐 佩， 唐龍祥

（合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，合肥 230009）

0 引 言

當(dāng)前世界處在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革時(shí)期，在國(guó)際形勢(shì)多變、大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)加劇的環(huán)境下，我國(guó)更是提出了“實(shí)現(xiàn)從高等教育大國(guó)向高等教育強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變”的教育理念，顯示出我國(guó)高等教育開(kāi)始注重內(nèi)涵發(fā)展，即大學(xué)要保持持久的創(chuàng)新精神［1］。如何實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，是每個(gè)高等教育者需要思考的問(wèn)題。我國(guó)無(wú)論是在科研經(jīng)費(fèi)投入還是高等教育規(guī)模上都處于世界前列，2020 年我國(guó)科研經(jīng)費(fèi)投入總量達(dá)到了24 426 億元，占GDP的比重達(dá)2.4%，居我國(guó)歷史最高，總量居世界第二［2］。但是我國(guó)科技與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家相比還面臨差距拉大的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，還存在諸多“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)亟待突破。要想解決這些問(wèn)題，必須要提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，而人才是創(chuàng)新的主體。

我國(guó)高等工程教育改革與發(fā)展至今已歷經(jīng)五大階段：起步探索期、快速發(fā)展期、調(diào)整優(yōu)化期、創(chuàng)新發(fā)展期、新工科建設(shè)期［3］。自1999 年起的高校擴(kuò)招就體現(xiàn)了工科類(lèi)高校和工科學(xué)生數(shù)大幅增加的特征，顯現(xiàn)出國(guó)家日益重視高等工科類(lèi)應(yīng)用人才的培養(yǎng)。然而在高校一貫“唯論文”的束縛下，材料專(zhuān)業(yè)不僅是學(xué)生包括很多教師都存在“重理科、輕工科”的思想，由此導(dǎo)致人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求存在“兩張皮”的問(wèn)題［4-5］。所以不僅要調(diào)整設(shè)置培養(yǎng)創(chuàng)新的實(shí)踐課程體系，而且要建立合理的評(píng)價(jià)體系，推動(dòng)新工科發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生成為對(duì)社會(huì)有用的“能動(dòng)手、會(huì)創(chuàng)新”工程人才。真正的教育變革就是教育評(píng)價(jià)改革，2020 年9 月國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》也為廣大教育工作者指明了方向，以成果為導(dǎo)向的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［6］已得到國(guó)際工程教育的廣泛認(rèn)識(shí)。筆者所在的高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)可追溯至1958 年的“高分子工學(xué)”專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)自建立起就設(shè)立于化工學(xué)院，本文從專(zhuān)業(yè)歷史沿革研究其發(fā)展定位，探討具有化工特色的高分子材料專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程體系建設(shè)，旨在建立高素質(zhì)復(fù)合型的新工科人才培養(yǎng)模式，為國(guó)家新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供支撐。

1 實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)

1.1 實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

實(shí)踐教學(xué)在其課程設(shè)置上普遍存在著缺乏連貫性和系統(tǒng)性、綜合性與設(shè)計(jì)性比例不合理、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)機(jī)制不完善等問(wèn)題［7-8］。而基于學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的角度分析，現(xiàn)階段實(shí)踐教學(xué)還存在以下主要問(wèn)題：①主觀(guān)意識(shí)上不夠重視，不能真正認(rèn)識(shí)到實(shí)踐課程的重要性，而是看作副課；②實(shí)際條件受限，由于經(jīng)費(fèi)短缺或?qū)嶒?yàn)場(chǎng)地狹小等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，實(shí)踐課程內(nèi)容單一且水平不高；③實(shí)踐時(shí)的安全無(wú)法滿(mǎn)足，危險(xiǎn)化學(xué)品、高溫高壓等實(shí)踐項(xiàng)目對(duì)材料專(zhuān)業(yè)特別是涉及化學(xué)化工類(lèi)仍極具挑戰(zhàn)性；④外部條件嚴(yán)峻，由于企業(yè)安全生產(chǎn)的壓力，加之諸如新冠疫情這類(lèi)突發(fā)公眾事件的影響，工廠(chǎng)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)越來(lái)越難以實(shí)現(xiàn)。以上因素均導(dǎo)致實(shí)踐課程難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的預(yù)期效果。

1.2 分層次、多模塊設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系

基于獲取專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)視野和大工程觀(guān)、培養(yǎng)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題、培養(yǎng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)工具進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，在不斷的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)展和完善后，本專(zhuān)業(yè)構(gòu)建了三層次、六模塊的實(shí)踐教學(xué)體系，如圖1 所示。

圖1 三層次六模塊實(shí)踐教學(xué)體系

其中3個(gè)層次包括：①基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次。主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，旨在培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基本技能；②提高型實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次。主要以綜合性實(shí)驗(yàn)為主，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和綜合設(shè)計(jì)的能力；③研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次。主要以設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)為主，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由淺到深、由易到難、由單一到綜合，系統(tǒng)地涵蓋了從事高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)所需的基本技能、綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新意識(shí)等方面。針對(duì)工程師素質(zhì)和能力結(jié)構(gòu)的要求，將實(shí)踐教學(xué)體系劃分為實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐訓(xùn)練、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文和科技創(chuàng)新訓(xùn)練等6個(gè)模塊，形成基本技能、專(zhuān)業(yè)技能層層推進(jìn)的新格局。其中，實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐訓(xùn)練課程中的設(shè)計(jì)性、綜合型實(shí)驗(yàn)占60%以上，工程實(shí)踐訓(xùn)練和課程設(shè)計(jì)的課內(nèi)總學(xué)時(shí)達(dá)294 學(xué)時(shí)，工程實(shí)踐訓(xùn)練內(nèi)容涵蓋高分子合成、材料加工、材料配方設(shè)計(jì)及性能檢測(cè)等方面，課程設(shè)計(jì)包括化工設(shè)計(jì)、高分子專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)。工程實(shí)踐訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文、科技創(chuàng)新訓(xùn)練模塊的培養(yǎng)使學(xué)生樹(shù)立了工程觀(guān)，強(qiáng)化了專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力。

1.3 注重實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不是簡(jiǎn)單的動(dòng)手能力的培養(yǎng)，還應(yīng)在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中獲得解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力［9］。培養(yǎng)學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力，既要通過(guò)整個(gè)“培養(yǎng)體系”實(shí)現(xiàn)，但更要落實(shí)到培養(yǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。使學(xué)生經(jīng)歷復(fù)雜工程（系統(tǒng)）建設(shè)，并在建設(shè)過(guò)程中體現(xiàn)知識(shí)、技術(shù)、方法的綜合應(yīng)用；并要構(gòu)成體系，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從小規(guī)模到大規(guī)模［10］。本專(zhuān)業(yè)通過(guò)以下兩個(gè)方面強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵建設(shè)，并形成了本專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)特征（見(jiàn)圖2）。

圖2 專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)特征

（1）工程實(shí)踐訓(xùn)練真實(shí)化。通過(guò)高分子工程實(shí)踐訓(xùn)練課程，選用貼近工業(yè)化生產(chǎn)水平的高分子聚合反應(yīng)和高分子加工實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備，以達(dá)到較為真實(shí)的工程訓(xùn)練情景。此外，依托多年形成的行業(yè)合作優(yōu)勢(shì)，走“產(chǎn)學(xué)研”合作教育的途徑，校企雙方互動(dòng)，相互滲透，使學(xué)生進(jìn)入真實(shí)的技術(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)境，為本科生實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)提供了良好的支撐。

（2）工程實(shí)踐訓(xùn)練系統(tǒng)化。憑借我校工科專(zhuān)業(yè)齊全、技術(shù)力量強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，依托我校的“工程素質(zhì)教育中心、化工類(lèi)工程實(shí)踐創(chuàng)新基地、高分子材料工程示范實(shí)訓(xùn)中心”等實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，本科生在大學(xué)4 年中先后經(jīng)歷機(jī)械工程知識(shí)及技能、化工知識(shí)及技能、專(zhuān)業(yè)知識(shí)及技能的一系列、全方位的培養(yǎng)與培訓(xùn)，進(jìn)一步夯實(shí)了學(xué)生的工科基礎(chǔ)。此外，將專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)拓寬為高分子合成工藝設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)、塑料制品模具設(shè)計(jì)3個(gè)方向，多方面培養(yǎng)高分子專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。

2 基于成果導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)

成果導(dǎo)向教育并沒(méi)有一個(gè)固定的模式，必須在教學(xué)實(shí)踐中加以調(diào)節(jié)才能達(dá)到良好的效果［11-12］。從解決復(fù)雜工程問(wèn)題的畢業(yè)要求出發(fā)，以工程實(shí)踐訓(xùn)練課程工程師基礎(chǔ)訓(xùn)練的教學(xué)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖3）和教學(xué)實(shí)施為例，探討成果導(dǎo)向教育在高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)中實(shí)踐課程體系評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。成果導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)遵循反向設(shè)計(jì)原則，即以產(chǎn)出為導(dǎo)向，其宏觀(guān)設(shè)計(jì)的邏輯起點(diǎn)是內(nèi)外需求，其微觀(guān)設(shè)計(jì)（即課程教學(xué)設(shè)計(jì)）的邏輯起點(diǎn)是畢業(yè)要求［13］。

圖3 實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

在課程目標(biāo)設(shè)計(jì)上，本課程從知識(shí)目標(biāo)上要求學(xué)生掌握高分子材料的配方與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、材料制備與性能檢測(cè)方法；從能力目標(biāo)上要求學(xué)生能夠基于專(zhuān)業(yè)科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)高分子材料工程問(wèn)題進(jìn)行研究，并獲得高分子材料體系基本設(shè)計(jì)的能力；從素質(zhì)目標(biāo)上要求學(xué)生遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，并具有自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，根據(jù)2018 年教育部發(fā)布的《材料類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》［14］的要求，“完成至少1種材料的制備，包括原料的選擇、配方計(jì)算、工藝方案設(shè)計(jì)、制備、相關(guān)性能測(cè)試及結(jié)構(gòu)分析等全過(guò)程訓(xùn)練”，本課程開(kāi)設(shè)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容“聚丙烯結(jié)晶行為及其對(duì)相關(guān)性能的影響”和“功能性聚合物復(fù)合材料的制備及性能”，通過(guò)配方設(shè)計(jì)和一定加工工藝制備樣品，分別研究不同成核劑對(duì)聚丙烯結(jié)晶行為及其力學(xué)、熱性能等的影響以及功能助劑對(duì)聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)電及介電性能的影響。

在教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)上，本課程基于預(yù)習(xí)、實(shí)際操作、提問(wèn)與討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告幾方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其中實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括文獻(xiàn)綜述、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果與討論、結(jié)論和參考文獻(xiàn)幾部分。本課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度（a）計(jì)算式為［15］：a ＝0.5X1＋0.25X2＋0.15X3＋0.1X4，其中，X1～X4分別為實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)際操作、提問(wèn)與討論、預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。預(yù)習(xí)、實(shí)際操作、提問(wèn)及討論的評(píng)價(jià)方式可考核學(xué)生對(duì)聚合物及復(fù)合材料的配方設(shè)計(jì)與加工工藝控制的工程實(shí)踐能力，進(jìn)而對(duì)“能搭建和操作實(shí)驗(yàn)裝置，安全開(kāi)展工程相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐”“能夠勝任團(tuán)隊(duì)成員的角色和責(zé)任，獨(dú)立完成團(tuán)隊(duì)分配”的畢業(yè)要求達(dá)成度形成支撐；實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)價(jià)方式可考核學(xué)生對(duì)聚合物及復(fù)合材料的制備、性能檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)的理解，進(jìn)而對(duì)“能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋?zhuān)⑴c理論模型進(jìn)行比較”“能夠根據(jù)現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具的局限性和適應(yīng)范圍，選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ哂糜诮鉀Q高分子化工與材料復(fù)雜問(wèn)題”的畢業(yè)要求達(dá)成度形成支撐。

3 結(jié) 語(yǔ)

本專(zhuān)業(yè)所在的化學(xué)化工學(xué)院擁有“化工類(lèi)工程實(shí)踐創(chuàng)新基地”，屬?lài)?guó)內(nèi)首批高?；ゎ?lèi)專(zhuān)業(yè)基本技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，可以承擔(dān)化工基本技能訓(xùn)練、反應(yīng)釜操作實(shí)訓(xùn)以及氣體吸收解吸、有機(jī)無(wú)機(jī)分離等化工單元操作實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)訓(xùn)練，不僅是本科教學(xué)評(píng)估、卓越工程師計(jì)劃、國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證等學(xué)科建設(shè)的有力支撐，更是工程師培養(yǎng)的搖籃。本專(zhuān)業(yè)在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目的選擇上確立為服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的定位，工程實(shí)踐訓(xùn)練做到真實(shí)化、系統(tǒng)化，從而形成了具有明顯化工特色的高分子工程人才培養(yǎng)模式。