功能材料实验教学体系的构建

日新月异的现代技术发展需要很多新型材料的支持，自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。目前，国内高校材料专业实验教学中心大多按“材料科学与工程”一级学科建立的，而材料学科专业覆盖无机非金属材料、金属材料、高分子材料以及新型功能材料等多个领域，相关本科专业在课程体系和实验教学条件要求方面也是千差万别，按一级学科建设实验中心很难满足材料学科快速发展的要求，如何强化材料实验教学中心的特色发展、内涵发展，是众多高校特别是地方高校亟待解决的一个问题［1－2］。天津理工大学功能材料实验教学中心在强化大材料学科专业基础和基本技能实验平台建设的基础上，围绕新材料、新能源等领域，进一步突出了实验平台的内涵建设，在功能材料方面逐步建立具有“理念新颖、管理规范、设备先进、队伍合理、资源共享、开放服务”特质的实验教学中心。

1 功能材料实验教学理念

根据功能材料专业特点，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［3］。多模块选择为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，自主选择实验课程模块［4－5］。

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。

2 实验教学体系建设

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“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，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。

图1 实验教学体系图

在实验教学平台方面，建立了上述人才培养体系相适应的三级实验教学平台: 学科基础训练实验平台、专业方向实验教学平台和创新设计教学平台。

( 1) 学科基础训练实验平台: 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。根据功能材料专业特点，开出的学科基础和专业基础实验主要包括: “安全教育”( 4 学时) ，“粉体材料制备、成型及烧结”( 10 学时) ，“金属材料制备及金相组织观察”( 12 学时) ，“结晶及晶体生长形态观察”( 4 学时) ，“XRD 在材料分析中应用”( 6 学时) ，“扫描电镜的材料形貌组织观察”( 4 学时) ，“透射电镜在材料研究中的应用”( 4 学时) ，“热分析仪( DSC) 在材料相变分析中应用”( 4 学时) ，合计48 学时。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/qikandaodu/2021/0302/427.html