具有化工特色的高分子材料专业实践教学探索_汪瑾.pdf

ISSN 1006 7167CN 31 1707/TESEACH AND EXPLOATION IN LABOATOY第 41 卷 第 12 期Vol41 No122022 年 12 月Dec 2022DOI:10 19927/j cnki syyt 2022 12 050具有化工特色的高分子材料专业实践教学探索汪瑾，殷俊，徐佩，唐龙祥(合肥工业大学 化学化工学院，合肥 230009)摘要:为了培养“能动手、会创新”的工程人才，在高分子专业实践教学中，立足合肥工业大学工程素质教育中心、化工类工程实践创新基地、高分子材料工程示范实训中心等实践教学平台，探讨了国家战略发展新形势下本专业工程人才培养的新模式。以专业实践课程工程师基础训练的教学设计为例，解析对人才工程能力的培养及评价。通过构建“基础型、提高型、研究型实验教学”三层次、“实验、课程设计、工程实践训练、生产实习、毕业论文、科技创新训练”六模块的实践教学体系，力求实现具有化工特色的高分子材料专业人才的培养。关键词:高分子材料;实践教学;化工特色;教学设计中图分类号:G 642文献标志码:A文章编号:1006 7167(2022)12 0262 03esearch on Practice Teaching of Polymer MaterialSpecialty with Chemical Engineering FeatureWANG Jin，YIN Jun，XU Pei，TANG Longxiang(School of Chemistry and Chemical Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China)Abstract:It is imperative to train college students who are“hands-on and innovative”for the reform of higherengineering education in China Based on platforms of Engineering Quality Education，Chemical Engineering Practice，and Innovation Base，Polymer Materials Engineering Training Center of Hefei University of Technology，the mode ofengineering talents training for polymer materials specialty under the new situation of national strategic development ispresented and discussed，and the training and evaluation of talentsengineering ability are analyzed by taking the designof professional practical courses as an example By constructing a practice teaching system with three levels of“basic，advanced and research experimental teaching”and six modules of“experiment，curriculum design，engineering practicetraining，production practice，graduation thesis，scientific and technological innovation training”，the personnel trainingof polymer materials professionals with chemical engineering characteristics is realizedKey words:polymer material;practice teaching;chemical engineering feature;teaching design收稿日期:2022-01-25基金项目:安徽省高等学校省级质量工程项目(2017sxzx05)作者简介:汪瑾(1971 )，女，安徽阜阳人，博士，副教授，主要从事高分子材料专业的教学科研、实验教学中心的管理工作。Tel:0551-62905660;E-mail:jinwang hfut edu cn0引言当前世界处在新一轮科技革命和产业变革时期，在国际形势多变、大国竞争加剧的环境下，我国更是提出了“实现从高等教育大国向高等教育强国转变”的教育理念，显示出我国高等教育开始注重内涵发展，即大学要保持持久的创新精神1。如何实现这一转变，是每个高等教育者需要思考的问题。我国无论是在科研经费投入还是高等教育规模上都处于世界前列，2020 年我国科研经费投入总量达到了 24 426 亿元，占GDP 的比重达 2.4%，居我国历史最高，总量居世界第二2。但是我国科技与国际发达国家相比还面临差距拉大的严峻挑战，还存在诸多“卡脖子”关键技术亟第 12 期汪瑾，等:具有化工特色的高分子材料专业实践教学探索待突破。要想解决这些问题，必须要提升企业技术创新能力，而人才是创新的主体。我国高等工程教育改革与发展至今已历经五大阶段:起步探索期、快速发展期、调整优化期、创新发展期、新工科建设期3。自1999 年起的高校扩招就体现了工科类高校和工科学生数大幅增加的特征，显现出国家日益重视高等工科类应用人才的培养。然而在高校一贯“唯论文”的束缚下，材料专业不仅是学生包括很多教师都存在“重理科、轻工科”的思想，由此导致人才培养与产业需求存在“两张皮”的问题4-5。所以不仅要调整设置培养创新的实践课程体系，而且要建立合理的评价体系，推动新工科发展，培养学生成为对社会有用的“能动手、会创新”工程人才。真正的教育变革就是教育评价改革，2020 年 9 月国务院出台的深化新时代教育评价改革总体方案 也为广大教育工作者指明了方向，以成果为导向的评价标准6 已得到国际工程教育的广泛认识。笔者所在的高分子材料与工程专业可追溯至 1958 年的“高分子工学”专业，专业自建立起就设立于化工学院，本文从专业历史沿革研究其发展定位，探讨具有化工特色的高分子材料专业实践课程体系建设，旨在建立高素质复合型的新工科人才培养模式，为国家新技术、新产业、新经济的发展提供支撑。1实践教学体系建设1.1实践教学存在的问题实践教学在其课程设置上普遍存在着缺乏连贯性和系统性、综合性与设计性比例不合理、实验评价机制不完善等问题7-8。而基于学生实践能力培养的角度分析，现阶段实践教学还存在以下主要问题:主观意识上不够重视，不能真正认识到实践课程的重要性，而是看作副课;实际条件受限，由于经费短缺或实验场地狭小等现实问题，实践课程内容单一且水平不高;实践时的安全无法满足，危险化学品、高温高压等实践项目对材料专业特别是涉及化学化工类仍极具挑战性;外部条件严峻，由于企业安全生产的压力，加之诸如新冠疫情这类突发公众事件的影响，工厂实习环节越来越难以实现。以上因素均导致实践课程难以达到教学目标的预期效果。1.2分层次、多模块设计实践教学体系基于获取专业基础知识、培养专业视野和大工程观、培养运用专业知识分析问题和解决问题、培养运用计算机工具进行综合设计的先进实验教学理念，在不断的教学实践中发展和完善后，本专业构建了三层次、六模块的实践教学体系，如图 1 所示。其中3个层次包括:基础性实验教学层次。主图 1三层次六模块实践教学体系要以验证性实验为主，旨在培养学生的专业基本技能;提高型实验教学层次。主要以综合性实验为主，旨在培养学生独立思考和综合设计的能力;研究型实验教学层次。主要以设计性、创新性的实验为主，旨在培养学生的综合创新能力。实验内容由浅到深、由易到难、由单一到综合，系统地涵盖了从事高分子材料与工程专业所需的基本技能、综合分析问题和解决问题的能力及创新意识等方面。针对工程师素质和能力结构的要求，将实践教学体系划分为实验、课程设计、工程实践训练、生产实习、毕业论文和科技创新训练等 6个模块，形成基本技能、专业技能层层推进的新格局。其中，实验、工程实践训练课程中的设计性、综合型实验占 60%以上，工程实践训练和课程设计的课内总学时达 294 学时，工程实践训练内容涵盖高分子合成、材料加工、材料配方设计及性能检测等方面，课程设计包括化工设计、高分子专业课程设计。工程实践训练、课程设计、毕业论文、科技创新训练模块的培养使学生树立了工程观，强化了专业工程实践能力和创新能力的培养，提高了学生综合分析和解决问题的能力。1.3注重实践教学内涵建设实验教学不是简单的动手能力的培养，还应在实验实训过程中获得解决问题和分析问题的能力9。培养学生具有解决复杂工程问题能力，既要通过整个“培养体系”实现，但更要落实到培养的各个环节中。使学生经历复杂工程(系统)建设，并在建设过程中体现知识、技术、方法的综合应用;并要构成体系，从简单到复杂，从小规模到大规模10。本专业通过以下两个方面强化实践教学的内涵建设，并形成了本专业的实践教学特征(见图 2)。(1)工程实践训练真实化。通过高分子工程实践训练课程，选用贴近工业化生产水平的高分子聚合反应和高分子加工实验所用设备，以达到较为真实的工程训练情景。此外，依托多年形成的行业合作优势，走362第 41 卷图 2专业实践教学特征“产学研”合作教育的途径，校企双方互动，相互渗透，使学生进入真实的技术开发环境，为本科生实践性教学环节提供了良好的支撑。(2)工程实践训练系统化。凭借我校工科专业齐全、技术力量强的优势，依托我校的“工程素质教育中心、化工类工程实践创新基地、高分子材料工程示范实训中心”等实践教学平台，本科生在大学 4 年中先后经历机械工程知识及技能、化工知识及技能、专业知识及技能的一系列、全方位的培养与培训，进一步夯实了学生的工科基础。此外，将专业课程设计拓宽为高分子合成工艺设计、加工工艺设计、塑料制品模具设计 3个方向，多方面培养高分子专业学生的工程设计能力。2基于成果导向的教学设计成果导向教育并没有一个固定的模式，必须在教学实践中加以调节才能达到良好的效果11-12。从解决复杂工程问题的毕业要求出发，以工程实践训练课程工程师基础训练的教学设计(见图 3)和教学实施为例，探讨成果导向教育在高分子材料与工程专业中实践课程体系评价中的应用。成果导向的教学设计遵循反向设计原则，即以产出为导向，其宏观设计的逻辑起点是内外需求，其微观设计(即课程教学设计)的逻辑起点是毕业要求13。图 3实践教学课程设计内容在课程目标设计上，本课程从知识目标上要求学生掌握高分子材料的配方与生产工艺设计、材料制备与性能检测方法;从能力目标上要求学生能够基于专业科学原理并采用科学方法对高分子材料工程问题进行研究，并获得高分子材料体系基本设计的能力;从素质目标上要求学生遵守工程职业道德和规范，并具有自主学习和适应发展的能力。在教学内容设计上，根据 2018 年教育部发布的材料类教学质量国家标准14 的要求，“完成至少 1种材料的制备，包括原料的选择、配方计算、工艺方案设计、制备、相关性能测试及结构分析等全过程训练”，本课程开设两个实验项目内容“聚丙烯结晶行为及其对相关性能的影响”和“功能性聚合物复合材料的制备及性能”，通过配方设计和一定加工工艺制备样品，分别研究不同成核剂对聚丙烯结晶行为及其力学、热性能等的影响以及功能助剂对聚合物复合材料的导电及介电性能的影响。在教学评价设计上，本课程基于预习、实际操作、提问与讨论、实验报告几方面对学生进行综合评价，其中实验报告内容包括文献综述、实验过程、实验数据记录、结果与讨论、结论和参