多层次、模块化实验教学体系的构建与改革

杨昌跃, 蔡绪福，周天楠，钱祉祺，赵长生

(四川大学 高分子科学与工程学院，成都 610065)

多层次、模块化实验教学体系的构建与改革

杨昌跃, 蔡绪福，周天楠，钱祉祺，赵长生

(四川大学 高分子科学与工程学院，成都 610065)

针对四川大学高分子材料与工程专业新的人才培养方案的指导思想，构建了多层次、模块化的实验教学体系。以培养提高学生工程实践能力和科技创新能力为实验教学改革目标，以实现学生从知识的积累向能力的转化从而去发现知识和创造知识为目的，介绍了高分子材料与工程专业在实验教学内容、方法、手段等方面做出的一些改革措施。

高分子材料与工程；构建；多层次；模块化；实验教学；改革

高等学校是培养人才的重要基地，理论教学和实践教学共同构成了学生培养体系的支柱。如何在新的教育形势下，改革优化实验课程体系，改革实验教学内容和教学方式，使实验课与理论课有机衔接，更有效地激发学生的潜能是各高校均在实践的[1]，四川大学高分子材料与工程专业按照培养“强基础、宽专业、高素质、创新型、复合型”人才的要求，把多层次、模块化实验教学体系的构建与实验教学内容、方法、手段等方面所做的一些改革进行简要探讨。

1 实验教学体系构建与改革的思路及方案

遵循“精选基础、重视应用、培养能力、突出创新”的基本思路，以提高学生创新意识和创新能力为总目标，以学科发展前沿为依托，提高学生的发展规划，着力于学生的学习能力和学习效果[2]。强化专业基础实验技能训练，大力加强综合设计型实验，使实验教学具有主动性、创新性、系统性、高效性、科学性。在实验教学的内容上注重基础理论知识与实践应用能力相结合，科研与教学相结合，传统知识与现代科学技术发展相结合，并且实验教学内容要贴近生活、贴近实际，才能有效激发学生的实验兴趣。构建形成以知识—能力—素质-创新为主线构建科学的、合理的、规范的高分子材料与工程多层次、模块化的实验教学体系。

2 实验教学体系的构建

四川大学高分子材料与工程专业把原有的基础实验平台、专业实验平台、专业综合实验平台根据实验内容和培养目标进一步优化整合，更新为以“三级平台、辅助平台、五模块”的方式实施，如图1所示。

2.1 三级实验平台体系

(1)专业基础实验平台。其基本要求是使学生通过该系列实验理解和掌握高分子材料与工程的基本概念、基础知识及训练学生的基本实验技能。实验装置趋于微型化、多功能化[3]，以培养学生实验应用能力为目的。

(2)综合设计型实验平台。以培养学生综合运用所学的理论知识和基本实验技能，解决实际问题的能力为主。实验装置趋于模块化、系列化，注重学生综合能力的训练。

(3)研究创新型实验平台。主要为有兴趣和能力的优秀本科生进行创新课题研究，强化创新人才的培养。

2.2 辅助实验平台

辅助实验平台即信息化资源共享平台。主要是高分子材料与工程虚拟仿真实验、网络教学实验等。其中虚拟仿真实验主要是计算机模拟，包括工业生产和加工、错误再现、爆炸燃烧、高能耗、高成本等无法在实验室实施的过程。以加强学生的创新意识、创新能力和工程化意识培养[4]。

2.3 五个模块

我们根据高分子材料与工程的四要素：制备与合成、加工与成型、结构与性能和组分、应用和环境，积极改革原有实验平台层次的实验教学内容，在实验内容设置中重点突出基本能力、综合和创新能力的培养与训练，内容安排上将专业基础实验和专业实验融合为一体，避免交叉重复。对过去孤立、分散、体系不合理、内容相对滞后的实验项目进行适当整合，开发出一批综合设计型实验项目。并且将最新的和典型的科研成果及具有现代工程和社会应用的成功案例经过凝练、整理融入实验内容中[5]。在实验内容思维新、知识新、结构新的前提下，重新设置了高分子材料的制备与合成实验、高分子材料的加工与成型实验、高分子材料的结构与性能和组分实验、高分子材料的应用实验和高分子材料的环境评估实验五个模块。五个模块把相关内容和各个环节相互串联起来，用一条“系统链”贯穿全过程。在实验课程体系制定和规划中，将五个模块的内容分别放入“三级平台、辅助平台”中，针对不同层次实验对象的培养，“三级平台”形成从低到高、从基础到专业、从传授知识到综合能力的培养，逐级提高并创新的实验课程体系。

图1 高分子材料与工程专业多层次、模块化实验教学体系

3 实验教学方法与手段的改革

3.1 专业基础实验教学方法与手段

坚持以“学生”为中心，对于每个实验，将实验辅导变为引导，取消实验教学中单向知识传输的弊病，淘汰抱着走的教学模式。在实验课堂上实行多向交互教学，提倡学生自主性和探究式实验,不断提高学生的实验兴趣和求知欲望，激发学生思考和提出问题。着重培养学生的知识应用能力、实验动手能力、获取信息的能力。

3.2 综合设计型实验教学方法与手段

坚持开放式实验教学，为学生个性发展提供条件，开放实验的内容、方法、设备，同时实验环境从时间、空间、管理上开放[6]，学生可选择拟订的实验内容，也可自选面向新产品开发、工艺设计的实验。学生自己查资料，自拟方案，准备实验原料和实验仪器及设备，对实验装置或操作提出建议，并且对可能出现的问题和现象提出预案。为了强化实验教学效果和激发实验兴趣学生可对实验过程进行相互点评和相互指导，最后对实验的结果给予正确的解释和分析，不断地激发学生的专业热情，拓展学生实验空间，提高学生综合适应能力，培养学生综合分析能力。

3.3 研究创新型实验教学方法与手段

研究创新型实验内容一部分来自科研课题组，教师提出有一定科学价值的，与社会发展相关的科研项目内容，另一部分由学生自己提出研究题目和内容。两方面的内容都由学生提出实验方案和制定工作计划，再与指导教师沟通确定，然后进行创新训练和科学研究，激发学生追求、获得自由探索、尝试和创造的能力，启迪学生的创新意识，启发学生的科研思路。开发学生的创新思维。

3.4 利用信息化资源共享平台

充分利用计算机信息处理技术，建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的高分子材料与工程网络教学系统、学习分析技术、虚拟仿真实验的管理和共享平台。在网络教学系统学生可下载实验学习资料，包括制作和引进的高分子材料与工程实验技术教学视频、优秀的多媒体实验课件和网络教学实验课程，并结合实验预习管理软件，预习实验内容和基本操作，同时通过网络教学系统学习文献查阅、学习科研选题、了解教师科研团队工作、自选实验课程和项目、预约仪器使用时间等。通过虚拟仿真实验生动灵活再现典型的破坏性实验、特大型实验。例如，工程化大型材料加工、大规模化工生产、高危或极端环境的实验、不可及或不可逆的实验等。为学生工业模拟、工程化、实践创新能力的培养提供了场地和孵化条件[7]，创造有利于学生个性发展的良好氛围，同时让学生感受大工业、大工程的气氛[8]。 培养学生的工程思维方式和创新思维能力。

4 实验考核方法的改革

4.1 专业基础实验考核方法

各门实验课程根据自身特点制定相应的考核方法和标准，统筹考核实验过程与实验结果，除强调实验过程的重要性外，更加重视对实验结果的分析、综合和判断，特别是实验后的思考和认识，要求学生使用专业术语表达实验结果。对于失败的实验反而给予更大的鼓励，只要学生能分析失败的原因，同时提出自己的见解和改正方案也能评为优异的成绩。

4.2 综合设计型实验考核方法

对于综合设计型实验侧重考查学生拟定实验方案解决问题的途径，自主寻找灵活运用设备可能的方法，查阅文献情况，自己动手以及提出问题、分析问题和解决问题的能力。指导教师对学生的综合应用能力、综合判断能力、解决问题策略的理解性及其思考过程的积极性和科学性、实验论文水平给予综合评定。

4.3 研究创新型实验考核方法

在创新训练和科学研究中学生应敢想、敢说、敢做，不过高关注研究成果，而是重点考查学生研究能力的训练，创造性思维、勇于探索和尝试的精神。不设立具体指标，对学生从选题、文献调研、实验设计、具体实验操作、分析和讨论等科研活动和解决问题策略的创新性、条理性进行全面评价。

4.4 信息化资源共享平台实验考核方法

信息化资源共享平台面向整个材料学科群的学生，实行资源共享和全天候开放，学生随到、随学、随练，没有时间和空间限制。学生只要达到规定的上网、上机时间就算合格。

5 结束语

多层次、模块化实验教学体系把各种实验有机串联起来，注重纵向知识体系和横向知识的相互浸透，涵盖了高分子材料的各个环节，涉及有关高分子材料的基础知识、专业基础知识、专业知识各个方面，形成了连贯的实验“链”。设计了一个综合性、创新孵化性、工程实践性和系统化[9]的实验教学体系。教学中把实验教学、工程能力培养、科研训练与创新项目有机结合，为培养工程型和研究型人才制定了不同的实验教学方法和考核手段，学生在就业或进一步深造时有更广阔的选择面。

[1]杨鸣波，杨伟，杨其，等.强化基础、引导思考、结合前沿、提倡综合-“聚合物成型加工基础”课程改革实践与体会[J].高等教育发展研究，2010(2):29-32.

[2]刘献君.论“以学生为中心”[J].高等教育发展研究，2012(8)：1-6.

[3]常建勋，赵长生.分层次培养本科学生创新能力的改革与实践[J].高等教育发展研究，2010(1)：30-32.

[4]冯其红，胡伟，王增宝.改革实验教学模式培养大学生的工程实践能力[J].实验室研究与探索，2013，32(2)：130-132.

[5]任显诚，杨鸣波，杨伟，等.以案例分析考试导引材料专业课教学[J].高等教育发展研究，2010(3):25-29.

[6]王锦成，郭燕，陈月辉，等.多模块立体式实践教学体系的探索与改革[J].高分子通报，2012(10)：90-94

[7]董薇，孙国富，徐静莉.高分子科学实验教学培养学生创新能力的研究与实践[J].高分子通报，2013(5)：93-95.

[8]叶枫.深化实验教学改革不断培养创新人才[J].实验室研究与探索，2008，27(10)：103-105.

[9]刘宇艳，刘宇婷，刘立洵，等.高分子材料与工程专业系统化实验体系的建立[J].实验技术与管理，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

杨昌跃(1967-)，男，本科，工程师，主要从事实验室管理、实验教学、高分子材料的分析测试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