新工科背景下轻化工程专业实验教学体系研究

马晓坤，关 昶，王海东，梁春爽

（吉林化工学院 石油化工学院，吉林 吉林 132022）

以互联网产业化、工业智能化、工业一体化为代表，以人工智能、清洁能源、无人控制技术、量子信息技术为主的全新技术革命，拉开了第四次工业革命的序幕。为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，2017年，教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》[1-2]。国家积极推广实施“大众创新，万众创业”“中国制造2025”“互联网+”等重大发展战略，培养符合新经济、新产业、新技术发展要求的工程技术人才[3-4]。

“新工科”计划的提出，为高等院校人才培养模式改革指明了新的方向，围绕着知识型、技能型、创新型人才的培养目标，各个高校也对人才培养的模式进行了不同方向的探索与实践。在全面推进新时期工程教育改革和发展的过程中，要树立创新型、综合化、全周期的工程教育“新理念”；同时，构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”；不断探索实施工程教育人才培养的“新模式”；打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”；建立并完善中国特色工程教育的“新体系”。在“新工科”形势下，改造升级传统工科专业，对加快推进我国从工程教育大国走向工程教育强国具有重要的现实意义[5-6]。

1 轻化工程专业实验教学的现状及存在的问题

1.1 教学模式单一，学生缺少实验兴趣

传统大学轻化工程专业实验教学都是基于专业知识理论讲授，在重要知识点上设计相关实验课程。实验教师通常简单讲解实验课程的实验原理、实验目的，并对简单的实验操作方法及步骤进行介绍和示范。同时，实验教师会根据实验目的对所需的数据进行重点说明，提示数据处理及相关的纤维整理样品。学生在实验过程中，很多预习都是简单地抄袭实验手册，也多以模仿的形式进行实验操作，缺乏实验兴趣，没有探索精神。这种学习状态很难让学生将专业知识和动手能力有机结合在一起，学生在面对专业技术问题时也很难提出创新的方案。

1.2 实验设备老旧，亟待改进

高校的专业实验课程一般都是隶属于各个学院，通常仅向本专业的学生开设。实验室通常都是与教师的科研实验室进行共享的，这样在实验空间和实验设备方面很难实现公共实验课程的规模性和综合性。一方面，由于实验设备需要集中采购，在实验经费有限的条件下，通常一次性采购后要用很多年，在实验过程中经常会出现设备破损，在维修不及时的情况下，只能进行分组实验，导致部分学生产生依赖性，在组队时出现“等靠”现象。另一方面，统一采购的仪器可能因为设备功能性不强，不能满足实验需求，造成了一定程度的闲置和浪费。

1.3 实验课程设置缺少与工程实践的结合

轻化工程专业课程主要围绕纤维制备原理、纤维染整工艺、纤维染整分析等几大部分进行。因此，专业课程大多设置纤维鉴别、纤维测定、纤维丝光效果测定、印花实验等相关实验，对于当前特种纤维的认识比较薄弱，特别是在碳纤维性能测试方面有很多的知识盲点。吉林化工学院作为吉林省老牌化工类高校，化工优势突出，产学研合作优势显著，与吉林化纤、吉林石化公司等企业和机构有多年的合作经历和经验，因此，“新工科”形势下轻化工程专业实验课程的设置亟待与工程实践相结合。

1.4 实验课程考核形式缺少系统性，学生重视程度低

通常，实验课程都是采取以实验报告为主体进行评价的方式来给出学生的最终成绩。在实验报告的批阅过程中，会发现很多雷同的错误，学生对实验课程的重视程度明显没有专业考试课程强，很多学生都是应付实验、以得学分为目的而盲目学习。这种形式对学生的考核较片面，不能准确地反映学生对知识的掌握情况，更无法体现学生运用知识解决问题的能力。

2 轻化工程实验课程改革研究

2.1 丰富实验课堂教学方法，提高学生兴趣

轻化工程实验课程的讲授过程通常是以突出学生的实践操作为主体，以最终的数据结果或性能对比来巩固轻化工程专业知识点。因此，在实验教学过程中，教师授课的时长是有限的，需要用更加直观、简洁的方式让学生快速掌握实验步骤和数据结果处理方法。可以将网络教学充分应用于轻化实验课程的讲授上，利用百度秒懂百科、实验教学视频，画面直观、形象生动地向学生演示知识点和实验操作。采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践获得知识。

2.2 实验课程考核系统化，提高学生重视程度

高校的实验课程多以考察课的形式进行评价和量化，很难让学生像重视必修课程一样重视实验课程。实际上，实验课程的开设是将专业知识点的精华与生产生活实际进行结合后的一种再教育过程。实验课程的考核也更需要系统化，学习通的课程设置就可以改善这一问题。设置课程后，可以将上述方案中形成的电子教案、多媒体教学材料上传到学习通中，并将学生的预习情况以提问的形式进行量化考核，这样就能够更好地监控学生在实验课程前进行预习的情况。在此基础上，还可以对每个学生在实验课程中的操作态度、操作标准化、合作协调性等进行打分。最后，让学生在“作业”模块上传自己的实验报告，将整个实验教学课程中所需考核的点在学习通中进行全面的考核，这样的实验成绩才会公平、透明、完善，更加有利于提高学生对实验课程的重视程度，具体的考核体系如表1所示。

表1 轻化工程实验课程考核体系

2.3 实验设备管理一体化，提高使用效率

轻化工程专业实验设备的选购具有独特性，因此，应该注重设备的更新和维护，在实验课程开设前规定好仪器的使用范围和维护方法，将仪器的维护作为实验考核成绩的一部分，这样就可以让学生更加小心地操作，提高实验仪器的使用效率。个别通用的实验仪器，特别是玻璃仪器，比如乌氏黏度计、移液管、量筒、烧杯等，损耗和破损是很难避免的，要有清晰的使用进出账目，有利于及时补充和替换，确保多个班级多组实验的顺利进行。对于较为贵重的测试分析仪器，可以协调全校的资源配置，进行测试仪器的共享化，将实验课程开设的经费进行合理化配置。

2.4 实验教学设计与应用相结合，提高专业知识认知度

在“新工科”背景下，轻化工程实验课程建设应与学生的毕业要求有机结合，要围绕着轻化专业就业的需求，积极从合作企业的人才需求入手，制定人才培养方向和人才培养目标，提高专业人才的就业优势。传统的轻化工程专业实验课程设有“纤维鉴别实验”“纤维纤度测定”“棉织物丝光效果测定”“织物印花实验”“织物抗静电剂合成及应用实验”“织物染色工艺实验”等一系列有关纤维性能的测试实验。在“新工科”背景下，应用型本科院校的课程体系改革必须与时俱进，将现代高性能纤维和新型纤维制备技术应用到轻化工程专业实验课程中。因此，在选修课程上，针对高性能碳纤维表面改性工艺进行了知识点覆盖，同时，为了提高学生对表面改性必要性的认识，开设了“纤维毛丝率测定实验”。针对先进的静电纺丝技术，在实验课程上开设了“静电纺丝法制备聚合物纤维实验”，让学生可以更快速地与新材料和新技术进行知识接轨，更加有利于提高学生在就业竞争中的综合实力。

3 结语

随着高等教育教学改革的不断推进，在“新工科”背景下，教育应覆盖学生4年教育教学的始终。实验作为工科专业的重要教学环节，应当在课程教学中与时俱进，融入新工科教学理念，不断加强实验课程与工程实际的结合。轻化工程专业实验作为一门特有的专业基础课，在“新工科”背景下，应该不断丰富教学方法，结合网络教学，系统管理实验设备，增加新的实验知识点，为培养新型轻化工程人才不断改革。