分析材料科学与工程专业综合实验教学体系的改革

随着当前社会经济的迅猛发展，仅仅掌握书本上理论知识已经远远满足不了社会上各企事业单位对人才的要求，往往要求招来能用的人才，而不仅仅是具有潜力，需要通过长期的相关培训达到能用的要求; 也就是说，目前，各企事业单位对高校毕业生的实践能力、动手能力、创新能力及解决问题的能力等要求越来越高。然而，目前业界普遍观点为:

大学生动手能力差、不善于思考、解决实际问题能力薄弱及团队协作精神淡薄。出现这种现象的原因主要是高校对学生综合技能的培养重视不够。目前，国家提倡应用型大学建设，对综合实验教学的要求就进一步提高。许昌学院新材料与能源学院是依托于河南省微纳米能量储存于转换重点实验室的基础上，旨在培养理论知识扎实、专业技能擅长、创新意识够强且综合能力过硬的新型材料科学与工程相关的应用创新型人才。通过开设模块化的综合实验教学，学生反响情况优良，且材料科学与工程相关行业单位对我院毕业生认可度高，已有不少企业每年定向来我院招聘毕业生，他们提出我院毕业生物超所值。

因此，近年来，综合实验教学环节受到各高校和相关教务人员的高度重视，很多高校对综合实验教学改革也，进行了深入的研究，取得了一定的成效。许昌学院新材料与能源学院自2011 年成立材料科学与工程专业以来，我专业积极响应学校建设新型应用型大学的号召，对材料科学与工程综合实验进行了大胆的尝试和改进，取得了一定的效果。

1 课程培养目标

学生通过完成本课程实验，对材料科学基础前期所学的基本理论从实际操作过程中得到更深入的理解和巩固; 掌握材料的原料制备、成型、烧制、物性分析及性能测试等相关专业技能; 培养和提高学生的实践动手能力、创新思维能力，提高学生的综合素质，为学生今后正确设计材料、生产材料和合理应用材料打好基础; 为学生较早地参加企业实习和开展创新实验创造有利的条件，同时为适应新时代人才需求标准，培养出具有宽广扎实的专业技术基础和较强的创新操作能力的材料科学专业技术人员。

2 综合实验体系的建设与改革

该综合实验课程体系改革以模块化综合实验为核心，以学生课前预习-教师课前考察-教师指导-教师操作演示-学生操作-现场考核-综合考评的教学模式进行。综合实验分为三个模块综合实验，每个模块综合实验分为5 个子实验，每个子实验为4～ 5 个课时，共60～ 75 课时。每个模块综合实验由1 ～ 2 名实验老师负责，学生平均分为三大组，以此轮流做三个模块综合实验。每一大组学生分为几个小组，确保每个小组人数为£1 ～3 人，保证每位同学均亲自动手操作实验。2. 1 综合实验主要内容对于综合实验内容的设定，要根据所在学校及专业教师的主要研究方向，通过凝练研究方向，提炼出具有代表性的综合实验模块化课程。我院在前期基础上凝练出了三个具备代表性和具有一定研究基础的综合实验模块。主要模块内容，包括锂离子电池模块、功能陶瓷模块和传统陶瓷模块。其中，锂电模块子实验包括配料与混合、磷酸钛锂的固相法合成及XRD 分析、产物的差热热重分析、锂离子电池电极制备、锂离子电池组装与测试; 功能陶瓷模块子实验包括粉体粒度测定、粉体干压成型、粉体微波烧结、材料热膨胀系数测定、材料抗弯强度测定; 传统陶瓷模块子实验包括陶瓷坯体的制备及素烧、陶瓷釉料的制备素烧坯体上釉、陶瓷釉烧实验、釉烧试片色空间坐标测试、釉烧试片的电镜观察。每个子实验开课前任课教师需给所带学生讲解实验背景知识及注意事项，通过教师演练后每位学生亲自动手操作并回答老师提出的问题。改变传统实验教学学生被动实验的现象，让学生充分意识到综合实验对其以后研究或工作的重要性，提高学生对综合实验的兴趣，让学生感受到可以通过综合实验提高其动手能力和创新思维能力。

2. 2 综合实验考核评价制度

无论任何课程，最终总要考虑的一个问题就是如何考核学生是否学会了相应的知识，归根结底就是如何考试。一般而言，理论课程常常选择卷面考试的形式， ☻有些选修课程可能让学生写一个简单的小论文。但这些传统的考核方式并不适合于材料科学与工程专业综合实验的考核，综合实验的考核一定要通过考核了解到学生对相关实验的掌握情况及学生的实际动手操作能力。要达到这样的目标需要找到一种切实可行的新的考核方式。在前期教学基础上，我院提出对于综合实验考核评价，采用一对一考核制，即分批次，每个学生在做完相关实验及分析后，均需准备相关的PPT 材料，进行现场给综合实验指导相关老师答辩，在答辩期间相关老师根据学生问答问题情况及对该生平时实验动手能力进行考核，综合学生的综合实验小论文撰写情况给予与其表现相当的分值。通过一些措施提高实验考核的公正性及严格要求，当小部分学生没有达到已制定要的相关要求的情况下，应严肃处理，可采取理论考试类似的办法，可以给学生一次补考的机会，补考不过必须重修，重修不过不授予学位证等措施。总体而言，就是要让学生感受到材料科学与工程的综合实验课程不是玩玩而已，是要靠真才实学才能拿到学分，想拿到学分而且还对综合实验的模块课程不熟知是完全不可能的。要培养学生对材料科学与工程专业综合实验有一种敬畏的心理，提高学生对待学习的耐心和对待实验的创新。

2. 3 综合实验改革效果

学生经过材料科学与工程模块化综合实验的学习，能够熟练掌握每一个模块实验的制备流程和分析测试。通过锂电模块的学习，经过考核的学生均对国内外目前的电化学储能方面的基本情况有个比较清晰的认识，能够自主制备锂电正负极材料及组装相关纽扣电池，对以后他们从事电化学储能方面的研究和工作具有十分重要的意义。通过近几年的综合实验教学改革，材料科学与工程专业的学生在专业操作技能、创新能力及解决工程实际问题等方面均得到提高。关于功能陶瓷模块的学习，材料科学❣与工程专业学生能够从粉体的制备及造粒到材料的成型与烧制，以及材料的性能测试和表征都有非常充分的认识和学习，对学生以后从事功能陶瓷相关行业或研究领域具有一定的指导作用。对于传统陶瓷模块的学生，学生能够亲身体会到从泥巴到精美的陶瓷艺术品的演变，从中不仅可以让学生感受到传♂统陶瓷的魅力而且还能提升学生对传统文化的喜爱，为学生以后从事传统陶瓷行业或相关研发做铺垫。近两年来，我专业每位学生均参与老师科研项目研究，学生第一作者发表材料科学与工程相关学术论文数篇，其中13 级一位学生以第一作者发表一篇锂电相关SCI 文章。连续两年均获得国家大学生挑战杯奖项，一项银奖，一项铜奖。另外，近几年来，河南黄河旋风股份有限公司、河南大宋官窑股份有限公司等企业定向来我专业招聘数名毕业生，对我专业毕业生综合专业素能均比较认可。我院毕业生于2015 年成立了许昌纳钧陶瓷科技有限公司，目前处于试运行阶段，成功创业。

3 结论

材料科学与工程专业为老牌工科专业，伴随企事业单位对毕业生要求不断提高，综合实验教学体系需转变思路，跟进时代步伐，我们结合教师科研方向开设了三大模块综合实验，提出了新的综合实验开设模式和考评方式。通过三大模块综合实验的学习，学生能够熟练掌握不同模块实验所用材料的制备、成型、烧制、性能测试及物性分析等专业技能，提高了学生实际工程中解决问题的能力，培养了学生的创新思维能力。