实验教学

针对功能材料领域具有“理工交叉,理工结合”的学科特点,多年来我们按照“顶层设计”原则,以培养学生创新精神与实践应用能力为出发点,以学生的可持续发展为基本要求,深入研究分析了天津市及其周边地区新材料和新能源产业的人才需求特点,不断进行实验内容、实验手段、实验方法的改革和创新,构建了“学科基础实验平台、专业基础实验平台和专业方向实验平台”三级实验教学平台,建立了 “基础训练型、综合设计型、创新研究型”三个层次实验教学课程体系,逐渐形成了“厚基础+多模块选择,分层次、多元化培养”的实验教学培养模式,为学生知识、能力结构多样化和个性化发展提供了实验教学保障。三级实验平台、三个层次实验教学体系和人才培养模式的相互关系如图1所示。

1439302118118074.png

图1 实验教学体系图


(1)在实验教学质量标准方面方面,建立了多元化实验考核体系和实验教学质量标准。

“实验教学质量标准”,是为通过实验教学使学生获得一定的知识、能力和素质,而对实验教学各环节提出的具体要求。中心制定的“功能材料实验教学中心实验教学质量标准”由实验准备、授课情况、教学文件、实验纪律、实验项目开出率等几部分组成(附件1)。

1)实验准备:主要包括仪器设备准备情况、指导教师备课情况、试讲和预做情况以及学生的预习情况的评价标准。

2)实验授课情况:包括指导教师授课情况、实验过程指导情况、处理实验过程中出现的问题情况、学生独立操作情况等方面。

3)教学文件:包括实验大纲、实验讲义、实验报告等教学文件。

4)实验纪律:包括遵守课表情况、上下课情况、课堂秩序与学生出勤情况。

5)实验项目开出率:包括按照实验教学计划、大纲所要求的实验课时及项目开课,实验项目开出率;综合性、设计性实验比例;实验教学内容更新与创新。

该标准针对不同类型的实验采用不同的考核办法,统筹考核实验过程和实验结果,注重对学生独立分析和解决问题能力的考核。对于专业基础实验主要从实验预习、实验操作过程、实验报告和实验考试等方面进行考核;对于综合系列化实验实主要从实验方案设计的合理性、实验过程的规范性、实验结果的准确性、实验报告的综合分析水平等方面进行综合考核;对于创新设计实验的考核主要是从项目的创新点、中期检查、课程论文报告、创新成果的答辩演示及文章发表和专利申请情况等方面综合评定。在教学质量保证方面,强化对课程体系与教学内容的评价和评估制度、领导和教师听课制度、同行评议制度、学生定期反馈制度及教学督导制度等。建立了期中、期末评估制度,定期和学生座谈,向学生调查实验教学效果,对学生反应的问题及时解决,促进实验教学内容的更新和教学水平的提高。

(2)在人才培养模式建设方面,按照工、理结合培养人才的要求,逐步构建“厚基础+多模块选择,分层次、多元化培养”实验教学人才培养模式。

厚基础:是指在专业基础实验教学课程设置上,既要考虑对学生的基本实验知识和技能训练,还要重视对学生的材料科学基础、材料物理基础、材料化学基础、材料工程基础等方面的专业基础能力的培养,使学生具有深厚的材料科学、材料工程以及物理和化学等方面的专业基础和实践能力。

多模块选择:在构建专业实验教学体系时,分别设置了光电功能材料、新能源材料、纳米功能材料和金属功能材料等多个专业方向实验课程模块,各模块之间既相互独立,又多层次衔接,学生可以根据自己的个人兴趣,专业发展定位,就业取向,自主选择1-2个实验课程模块。

分层次、多元化培养:本着既培养应用型人才、也培养创新性人才的原则,根据培养对象的知识、能力情况、学习兴趣和就业取向等,将人才培养规格分为学术型人才、研究开发型人才和应用技术型人才三个不同的层次,并制订出与各层次人才培养相适应的培养方案和实验课程体系,多元化培养人才。学术型人才在确保学科基础和专业基础实验的同时,加大综合性、设计性、创新性实验课程的比例,并要求毕业设计(论文)的选题要来源于国家及省(部)级基础研究项目,强化创新能力和创新意识的培养;研究开发型人才在专业基础实验课程上选择高学分、在专业实验方向课程上选择低学分,该类人才基础宽厚,专业淡化,既可继续深造学习,又可直接进入社会建设;应用型人才在专业基础实验课程上选择基本学分,在专业方向实验课程上选择高学分,强调毕业设计(论文)的工程应用性,一般要求从企业生产实际问题中选题。该类人才基础广泛,专业扎实,毕业后一般直接投入社会建设工作。此外,为了强化对部分优秀学生有针对性的培养,我们正在探索实施多种卓越人才培养计划,包括卓越创新人才培养计划、卓越工程师教育培养计划以及4+2本-硕一体化培养计划等,并制订出与之相适应的人才培养方案和多元化培养目标,使各层次优秀学生脱颖而出。

“厚基础+多模块选择,分层次、多元化培养”实验教学人才培养模式,为学生个性发展创造了空间,可以充分激发学生学习的积极性、主动性和创造性, 使学生知识、能力结构多样化,在全面发展的同时充分发展其个性。

(3) 在实验教学平台方面,建立了上述人才培养模式相适应的三级实验教学平台---学科基础通用实验平台、专业基础教学平台和专业方向教学平台。

学科基础通用实验平台:面向1-2年级学生开设学科基础和专业基础课程方面的实验,主要包括材料微观组织与结构分析、材料物理性能、材料化学性能、材料成形加工与热处理方法以及计算机在材料科学与工程中的应用等。专业基础实验教学主要是对学生进行大材料学科方面的基本知识、基本操作和基本实验方法的训练,侧重于培养学生的基本实验知识和技能。

专业基础教学平台:面向2-3年级学生。从系统性和综合性出发, 分别从光电功能材料、新能源材料、纳米功能材料和金属功能材料四个方面设置了功能材料综合实验模块,实验内容包含材料成分设计、材料制备与加工、材料的组织结构表征、性能测试与分析、材料的工程应用评价5个方面,对学生进行专业基础综合性系统训练,主要着力于学生的专业知识、技术、实验方法和手段的综合应用训练和工程意识的培养。

专业方向教学平台:该实验平台主要依托学科拥有的“显示材料与光电器件”省部共建教育部重点实验室、“光电显示材料与器件”天津市重点实验室、“金属材料近净成形”天津市技术工程中心、“先进动力电池与储能技术”2011协同创新中心、“新能源材料与低碳技术研究院”、纳米材料与技术研究中心等科研平台而构建,围绕功能材料领域,结合具体的专业实验课程,设置多个专业方向实验单元,实验教学内容与学科前沿、工程应用以及发明创造密切联系,面向3-4年级本科生及研究生开放,重点构建学生的创新素质和实践能力。

(4) 在实验体系方面,构建了与上述人才培养模式相适应的“基础训练型、综合设计型、创新研究型”三层次实验教学体系。

基础训练型实验:主要对学生进行大材料学科的基本知识、基本操作和基本技能训练,是进一步学习的基础,侧重培养学生动手能力和实验技巧。

综合设计型实验:主要对学生进行功能材料各专业方向的专业基础知识、技术、实验方法和手段进行综合应用训练,侧重培养学生知识综合能力和分析解决问题的能力。

创新研究型:以实验中心、学科重点实验室、科研室( 课题组) 为依托单元, 结合国家和部省级科研项目、企业合作项目、大学生科技创新计划、学生科技立项等课题或通过创新设计型实验专题立项,让学生在教师指导下自主选题、自主设计、自主实验,进行系统的课题研究过程和研究方法训练,侧重于对学生进行科学研究方法和创新能力的培养,并强化对学生的个性化培养。

(5) 实验教学课程体系建设

改变原有的实验教学局限于验证原理、单纯掌握操作技术且依附于理论教学的状况,以培养学生创新精神和实践能力为核心,对原有的实验教学内容进行了优化与整合,不断融入新材料和新能源领域的新技术、新工艺、新产品方面的最新成果,积极开展实验教学内容的研究与更新,减少演示性、验证性实验,增加工艺性、设计性、综合性、创新性实验的比例,构建了一个基本实践能力与操作技能、专业技术应用能力与专业技能、综合实践能力与综合技能有机结合的实验教学课程体系。实验课程体系的设置情况如表1所示:


表1 实验课程体系的设置情况

课程实验类型

课程实验内容

课程实验目的

选  择

自由度

学分

比例

专业基础、基本技能实验

材料微观组织与结构分析、材料物理性能、材料化学性能、材料工程基础等

学生必须掌握的专业基本知识、基本操作规范、基本实验方法和和基本实验技能

培养计划中规定的必须学习的课程

30%

综合系列化实验

材料成分设计、材料制备与加工、材料的组织结构表征、性能测试与分析、材料的工程应用评价等

按照专业方向设计“光电功能材料、新能源材料、纳米功能材料和金属功能材料”4个实验模块,着重培养学生综合运用知识和分析解决问题的能力

根据专业培养计划,限选1-2个实验模块

50%

设计创新性实验

教学计划内推荐的加强基础、丰富知识、拓展技能和培养个性的创新性实验课程

培养学生的创新素质和实践能力

根据专业方向选修

20%

在教学计划外,为了拓展知识与技能、体现素质与能力的个性化设计课程

促进学生知识、能力结构多样化发展,使培养的学生专业方向有特色、个人能力有特长

根据兴趣、爱好和个性发展的要求,自主选题、自主设计、自主实验。


 

(6)在实验教学质量标准方面,建立了多元化实验考核体系和实验教学质量保障方法。

针对不同类型的实验采用不同的考核办法,统筹考核实验过程和实验结果,注重对学生独立分析和解决问题能力的考核。对于专业基础实验主要从实验预习、实验操作过程、实验报告和实验考试等方面进行考核;对于综合系列化实验实主要从实验方案设计的合理性、实验过程的规范性、实验结果的准确性、实验报告的综合分析水平等方面进行综合考核;对于创新设计实验的考核主要是从项目的创新点、中期检查、课程论文报告、创新成果的答辩演示及文章发表和专利申请情况等方面综合评定。在教学质量保证方面,强化对课程体系与教学内容的评价和评估制度、领导和教师听课制度、同行评议制度、学生定期反馈制度及教学督导制度等。建立了期中、期末评估制度,定期和学生座谈,向学生调查实验教学效果,对学生反应的问题及时解决,促进实验教学内容的更新和教学水平的提高。


联系我们
联系人:刘德宝
电话:022-60214008
手机:15122966960
传真:022-60214028
邮编:300384
地址:天津市西青区宾水西道391号
QQ:397020808
电子邮件:ycl@tjut.edu.cn