材料化学辅修英语专业新工科型创新实验的探索

       刘  凡  鄢国平^*  陈  思

（武汉工程大学 材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205）

[摘  要]针对目前地方高校教育存在大学生实践能力和创新创业能力较弱等问题，以材料化学辅修英语专业为例，进行地方高校材料类专业大学生新工科型创新实验的构建与实施。以可生物降解的高分子材料—聚乳酸为对象，以材料的“原料制备-高分子合成-结构表征-理化性能测试-3D打印与加工工程-机械性能测试-产品设计-老化降解”等全链条环节为主线，建立以学生为中心的创新实践教学体系，全面贯彻党的教育方针，实施素质教育，培养出符合未来新兴产业与新经济需要的、多样化、实践能力与创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型现代化新工科人才，为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支持。

[关键词]地方高校；新工科；创新实验；材料化学辅修英语专业

[基金项目] 2019年度湖北省教育厅“名师工作室”项目（鄂教师函〔2019〕3号）；2020年度武汉工程大学教学研究项目E+实验区专项项目“‘E+’实验区人才国际化的内容框架、逻辑理路与实践探索”（X202074）；2021年度武汉工程大学研究生教育教学改革研究项目“地方高校研究生多层次分类培养模式的改革研究与实践”（2021JYXM14）。

[作者简介] 刘 凡（1988-），女，湖北武汉人，博士，武汉工程大学材料科学与工程学院讲师，主要从事功能高分子材料与工程研究；鄢国平（1970-），男，湖北武汉人，博士，武汉工程大学材料科学与工程学院教授，博士生导师（通信作者），主要从事功能高分子材料与工程研究；陈 思（1989-），女，湖北武汉人，博士，武汉工程大学材料科学与工程学院副教授，主要从事功能高分子材料与工程研究。

[中图分类号] G643.2 ［文献标识码］A ［文章编号］  

当前世界正迎来新一轮的技术革命与产业变革，大规模数据、智能化生产（3D 打印）与无线网络等高新技术的发展将推动经济增长，带来社会变革。传统高等院校的专业建设和人才培养均是以学科建设为基础进行教育教学，培养人才的专业知识背景单一，难以适应经济社会发展的需要。教育部正在推进新工科建设，并与“双一流”建设相结合，探索工程教育的中国模式与经验，支撑服务创新驱动发展，助力高等教育强国建设。高等院校积极加速新工科型学科建设与专业建设，对传统工科专业进行升级改造，实施新工科型人才培养，从单纯“以学科为基础”向注重“以市场为导向”转变，适应经济社会发展的要求，承担高等教育引领社会进步的责任和义务，因此新工科建设需实行跨学科多专业的改革，提前预测未来人才市场需求，快速改造升级现有专业，及时调整完善现有学科，培养出符合未来新兴产业与新经济需要的、多样化、实践能力与创新能力强、引领未来技术和产业发展、具备国际竞争力的高素质复合型现代化新工科人才，为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支持。[1-5]

新材料和生物医药技术是我国、湖北省“十四五”规划的重点发展领域，武汉城市圈“两型社会”的建设与中部崛起战略实施，使湖北省经济建设进入前所未有的高速发展期，同时为功能材料的发展提供坚实的基础，对材料类创新型人才的需求必将急剧增加。然而，目前我国地方高校教育与人才培养存在还不完全适应经济社会发展需要、专业结构不尽合理、办学特色不够鲜明、大学生实践能力和创新创业能力较弱等问题，因此必须进行地方高校材料类专业大学生创新实验教学与创新能力培养模式的改革，提高教育现代化水平，提升大学生创新能力与科技研发能力。

一、新工科型创新实验的构建

材料化学与材料加工工程是材料科学与工程学科两个重要的发展方向。许多高校均设置了材料化学专业，材料化学是所有材料类专业的基础与源泉以及发展的内因，具有强大活力与发展前景。目前本校材料化学专业已成为湖北省一流专业与重点建设专业，拥有材料科学与工程（工科）一级重点学科、博士点、硕士点，高分子化学与物理（理科）二级重点学科、硕士点，获批省“荆楚卓越工程师协同育人计划”项目。

材料化学专业培养石油化工材料、新型先进功能材料、3D打印材料、智能材料、生物医用材料、纳米材料及高性能复合材料等领域的人才，坚持“加强基础，拓宽口径，重视实践，培养能力”的建设思路，不断完善人才培养体系，已建立湖北省“荆楚卓越工程师协同育人计划”材料化学专业（3D打印材料方向）、材料化学辅修英语专业、2+2材料化学中外交流班，实行四个专业并行、多层次、一体化人才培养模式，而且各专业对学生培养侧重点不同，进行专业定位与教育教学的改革与调整，提高专业办学水平和人才培养质量。以学生为本，相信每一位学生均是人才、可成栋梁之大才；并按照分类培养、因材施教的方式，培养国际化融合型创新、高端科技创新、高素质管理经营复合型、卓越工程师等各类材料化学人才。

其中材料化学辅修英语专业（原英语+材料化学双学位专业）探索地方高校材料类专业人才培养模式，努力培养新时期高素质国际化、融合型创新人才[6]。针对目前地方高校教育存在的缺陷与不足，以材料化学辅修英语专业为例，进行地方高校材料类专业大学生新工科型创新实验的构建与实施，全面贯彻党的教育方针，实施“湖北省拔尖创新人才培育计划”、“战略性新兴(支柱)产业人才培养计划”和“荆楚卓越工程师协同育人计划”，坚持以人为本，建立一套完整的、科学的、适合专业发展方向的创新实验教学体系，建设创新特色的实验课程，实施素质教育与本科教学改革工程，提高教育现代化水平，培养与提升大学生创新能力与科技研发能力，培养出高水平、高质量、适合市场需要、掌握专业所需的基本技能、能从事新产品研发及材料工业生产、质量控制与技术管理的材料类创新型人才，提升材料类专业建设水平与创新人才培养水平，培养德智美全面发展的创新型社会主义建设者与接班人，办好人民满意的教育。

二、新工科型创新实验的实施方法

以生物降解高分子材料—聚乳酸为例，以材料的“原料制备-高分子合成-结构表征-理化性能测试-3D打印与加工工程-机械性能测试-产品设计-老化降解”等全链条环节为主线，进行地方高校材料类专业大学生新工科型创新实验的构建与实施，进行全面素质教育，创造创新教育与学习条件，培养大学生的创新意识与创新能力，提升大学生科研创新能力，培养出具有知识创新和技术创新能力的高素质新工科型人才。

采用的主要实施方法为：

（1）改革教学计划，加强专业创新课程的建设。

将材料的设计与合成制备、结构表征、性能测试、加工成型与应用、技术改进等各方面的知识结合起来，并纳入教师新的科研成果，建设专业创新课程。实行材料化学专业课程双语教学、启发式和讨论式教学，采用线下线上教学与视频教学，将科研文献资料设置成教学内容，由学生查找英文科研文献，阅读分析，制作纸质版报告与Powerpoint报告，在课堂上做口头宣讲，学生质疑问答，老师点评讲解，建立教师主导、学生为主体的教学方式。体现知识-能力-创造的培养规律，以巩固基本知识和训练基本技能为基础，以创新能力培养为导向，实现材料、化学、英语、化工知识和技能综合训练，达到培养科学思维和创新意识的目的。[7,8]

（2）编写创新实验教材。

转变教学方式，编写创新实验教材。编写创新教学计划、实验指导书、实验项目卡片、教学大纲和教案、实习指导书、多媒体课件等，培养学生实验设计、科研、综合分析、解决问题与创新能力。

（3）构建创新实践教学环节。[9,10]

实施以学生为中心的创新实践教学体系，着重培养学生创新思维与创新意识、综合运用知识、独立分析和解决问题的能力，增强学生的创新能力和创业能力，全面提高人才培养质量。将创新实验划分为五大模块：聚乳酸合成与理化性能测试、热加工工程、3D打印与产品研制、机械性能对比测试、老化降解性能测试，并在每个模块设计具体实验。学生可根据专业特点与兴趣爱好自主选修，不仅可以进一步掌握基础知识与实验方法，而且可以改变验证实验的枯燥乏味、生搬硬套的教学，从而提高学习兴趣、实验创新意识与创新能力。

（4）在企业进行放大性实验与产品生产实习。[11]

聘请校外实践教学指导导师，与国内高新技术企业（包括武汉市东亚合成汽车部件有限公司、湖北派克密封件有限公司、武汉赛特工程塑料有限公司、湖北三江航天江河橡塑有限公司、湖北嘉一三维高科股份有限公司和湖北济安堂药业有限公司等）合作，联合建立校外实践教学基地。学生赴企业进行实习锻炼，并通过“订单式”校企联合培养与“宜化模式”毕业设计训练，提升工程实践能力与社会竞争力。

（5）建立高效、科学的评价机制。

改革现行考试制度，采取灵活多样的考试方法，建立有利于学生创新能力培养的激励机制，实行知识、能力和素质的综合考评，促进学生积极主动提高创新意识与创新能力。

三、新工科型创新实验实施的意义

通过材料化学辅修英语专业新工科型创新实验的实施，提高教育现代化水平，提升大学生创新与科学研究能力。

（1）以立德树人为引领，以学生为中心，以应对变化、塑造未来为理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养多元化、创新型卓越工程人才。创新实验内容涉及材料从无到有、从有到用、从用到无的全方位历程，以材料“设计-制备-性能-加工-应用-老化”全链条环节为主线，让学生获得材料全生命周期相关知识的全面学习与技能训练，培养与提升实践与创新能力。

（2）建立大工程观、成果导向、可持续发展、环境保护、绿色工程教育与全面工程教育的培养理念。以可生物降解高分子材料—聚乳酸为例建立创新实验，将可持续发展战略与科学发展观贯穿在实验过程中，与材料化学、物理、加工工程、化学工程与工艺、机械工程、自动化控制、计算机操作与软件应用、3D建模与设计、3D打印、生物医学等相关领域知识相融合，对学生进行全面工程教育与培训，培养学生的综合素质、工程能力与创新能力。

（3）鼓励学生参加科技活动，进一步培养其创新与实验能力。突破原有实验模式，从“示范性”、“验证性”实验向“设计性”、“综合性”实验转变，激发学生的学习和创新兴趣，鼓励改进实验设计，参与具体实验环节，培养实验设计、实验操作、综合分析、解决问题与创新能力。

（4）推广“卓越工程师协同育人计划”，探索实验创新模式，探索实践创新能力与课程体系之间对应关系，建立新工科型创新实验与实施的指导理论。并运用于材料类大学生的教学中，培养多样化、创新型卓越工程科技人才。自实施以来材料类专业学生主持国家省级大学生创新创业项目与大学生校长基金项目40余项，发表学术论文40余篇，申请专利20余项，获得各级竞赛奖励80余项。采用以点及面，从局部到全面的实施方法，寻找好的思路与方法，获取经验教训，并进行及时改进，逐渐扩大到其他理工科专业进行借鉴与实施，为全校以及地方兄弟高校各专业的人才培养模式改革提供新的思路。

四、结论

通过材料类专业新工科型创新实验课程的建设，探索实践与创新的新模式，实施以学生为中心的创新实践教学体系，充分调动学生的学习积极性、主动性和创造性，着重培养学生综合运用知识、独立分析与解决问题的能力，提高其学习兴趣、实验创新意识与能力，增强创新与创业能力，全面提高人才培养质量，为国家培养出高水平、高质量、适合市场需要的创新型人才。

[参考文献]

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J]．高等工程教育研究,2017,3,1-6.

[2] 林健.面向未来的中国新工科建设[J]．清华大学教育研究，2017,2,26-35.

[3] 陆国栋,李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J]. 高等工程教育研究,2017,3,20-26.

[4] 林健.深入扎实推进新工科建设——新工科研究与实践项目的组织和实施[J]．高等工程教育研究,2017,5,18-31.

[5] 熊晓燕,王训腾. 对地方高校按类招生下专业分流实践的思考[J].教育教学论坛，2012,23:132-133.

[6] 刘煜.“E+”双专业一体化复合型人才培养模式创新实验区实践与探索——以武汉工程大学“E+”国家人才培养模式创新实验区为例[J].教育专刊:理论研究, 2012,017(5):52-53.

[7] 吴艳光,杜飞鹏,张云飞,鄢国平,郭庆中.基于应用型人才的材料化学专业实践教学的思考[J]. 广州化工，2017,45(6):202-203.

[8] 张云飞,杜飞鹏,郭庆中,喻湘华,李亮,鄢国平.以功能材料为特色的材料化学专业教学改革与实践[J].广州化工，2016,44(23):143-144.

[9] 张云飞,郭庆中,张桥,李亮,鄢国平.面向应用型人才培养的材料化学专业实践教学与改革[J].广州化工，2017,45(8):170-171.

[10] 张云飞,李亮,鄢国平.材料成型工艺课程教学探索与实践[J]. 教育教学论坛,2017,24:106-107.

[11] 张云飞,蒋灿,陈思,杜飞鹏,郭庆中,李亮,鄢国平.材料化学专业实习基地建设与实践教学改革[J].广州化工,2019，47(5):142-144.

Exploration of Emerging Engineering Innovation Experiment for Major of Material Chemistry Minoring English

Fan Liu, Guoping Yan*, Si Chen

(School of Materials Science and Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430205, China)

Abstract: In view of the weak practical ability, innovation and entrepreneurship of the undergraduates in local colleges and universities, an emerging engineering innovation experiment for students in the major of material chemistry minoring English was constructed and implemented. A student-centered innovative practical teaching system was further established. Poly(lactic acid), as a biodegradable polymer material, was selected as an object. Meanwhile, a whole chain links of materials such as "preparation of raw materials-polymer synthesis-characterization-tests of physical and chemical performance-3D printing and processing engineering-mechanical performance test-product design-aging and degradation" was established as the main content. This innovation experiment was put into effect to fully implement the party's education policy, carry out the comprehensive quality education and cultivate the diverse, composite, high practical and innovative ability, high-quality modern emerging engineering talents, who meeting the needs of future emerging industries and new economy, and then having high international competitiveness. It will provide intellectual and talent support for the China's industrial development and international competition.

Key Words: Local colleges and universities, Major of material chemistry minoring English, Emerging engineering, Innovation experiment