首页 -> 2008年第7期
材料科学与工程实践教学体系的建立与实施
作者：王金淑 李洪义 刘 伟 张国珍 毛倩谨
关键词：材料学科；实践教学
北京工业大学材料科学与工程学院以“厚基础、宽知识、重能力”为宗旨，以“材料科学与工程”一级学科为大专业招收培养本科生。与此同时，针对我院的本科生少、研究生多的特点，进行了一系列的实践教学改革，其中一大亮点就是将实践教学与科研凝结成一个整体，将大量的科研设备与仪器作为培养学生的平台，在锻炼同学们动手能力的同时，为我院的科研队伍注入了新鲜血液，形成了教研互助的新局面。
一、实践教学体系的形成及设置
要培养高素质创新性人才，特别是培养材料科学与工程类的高素质人才，先进的实验教学基地是必不可少的硬件设施。
为适应材料科学技术的飞速发展及其“大学科”一体化发展的趋势，适应当代社会对新材料及相应人才培养的需求，我院加强对学生综合能力的培养，特别是对其动手能力的培养。在理论课程授课的同时，以理论与实践相结合为指导思想，单独设置了六个实验平台：光学分析实验平台、材料工程基础实践平台、材料性能实验平台、材料现代分析方法实验平台、测试技术实验平台和计算机应用实验平台。这些实验平台是作为材料学科面向21世纪人才培养新方案的重要组成部分而诞生的新教学内容，与专业基础课“材料科学与工程导论”、“材料科学基础”、“材料工程基础”、“材料性能学”、“材料现代分析方法”5门学院主干课程相配套，但又作为独立的教学环节存在。因而，在课时安排、内容选择等方面均比过去的课程实验有大幅度的增加，各自都有独立的教学大纲与学时要求，并且其教学环节被列入了“211工程”建设验收教学评优考核的一项重要内容，受到了各方面的高度重视。各平台实验主要对象为全院本科生，同时也面向研究生和教师开放。依托上述各实验平台我院开设了“材料工程基础综合实验”，课程的实验设计体现了“大材料”的概念，贯穿材料科学与工程“四要素”主线，从不同角度深入分析不同类型材料(金属材料、无机非金属材料和高分子材料)存在的共性规律及核心本质。
“材料工程基础综合实验”由五大综合实验构成，涵盖金属、无机非金属、高分子等领域的基本实验技能及基础理论。各综合实验独立设置课程大纲及要求，在思路、要求上与过去单纯的课程辅助实验有着本质的区别。综合实验配备多名指导教师，制订切实可行的实验计划、教学大纲、实验指导书、多媒体课件等实验教学文件。理论学习结束后，在教师的指导下，学生在实践中直接动手，不断进行调整、充实、提高。每次实验结束后均要求学生撰写实验报告，在培养动手能力的同时，还锻炼了学生的总结概括能力。与此同时，针对上述情况，我院在各方面进行了相应的调整，例如：考虑到现行专业课内容拓宽、深度降低的状况，根据实际应用的需要适当补充了相关的基础知识；增加了综合性、创新性实验：加强了实验结果分析讨论部分，特别是加强了对学生分析处理、归纳总结原始数据能力的培养，让学生参照毕业论文的分析讨论要求，综合所学的知识完成实验报告，做到学以致用、融会贯通，为后续的学习打下了坚实的基础，更为重要的是提高了大家对材料专业的学习兴趣。从而有利于培养面向21世纪材料科学与工程学科高素质创新性人才。
二、实践教学体系的建设
早在“九五”期间，为满足北京市经济发展的需求，培养新型材料类复合型人才，我院就加强了对实践教学的领导与建设，并纳入了“211工程”整体建设规划。在原有的基础上，投资478万元，组建了包括材料光学分析实验模块、材料性能实验模块、材料工程测试技术基础实验模块、材料工程基础实践模块、材料现代分析方法实验模块和计算机在材料科学中的应用实验模块等在内的材料学院中心实验室，作为本院本科生专业基础实验室。“十五”期间又分别投资150万元和200万元，购入大量教学仪器用于完善充实各个实验模块，并用于本科教学，极大地提高了专业基础实验教学效果。为实践教学与“材料工程基础综合实验”课程提供了硬件设施。同时，专业实验室也依托学科建设和教育部重点实验室建设，从而有了更为广阔的发展。本院材料学已成为国家重点学科，学院目前拥有实验室面积4000多平方米，拥有一批先进的仪器设备。这些都为学生的实践学习和科研提供了良好的硬件设施，在本科生的实践教学中发挥了重要作用。
三、运行及发展
材料科学与工程实践教学体系经过一系列的建设与完 善，学生普遍反映在实践的培训中取得了很大的收获：不仅加深了对课堂理论知识的理解，更为重要的是提高了自身的动手能力，学会了计算机处理实验结果的方法，进行了分析、处理实际问题的演练等，极大地提高了大家对材料专业的兴趣。同时结合学校推出的创新基金，我院组织本科生利用现有的科研与教学设施提前进行科研工作的系统训练，科研能力得到大幅度提高。
材料科学与工程学院实践教学体系的搭建及其运行取得了丰硕的成果，得到了各方面的充分肯定，已成为我院实施“精品教育工程”的一部分，为学校通过“211工程”建设验收、在教育部本科教学工作水平评估中获得优秀做出了应有的贡献。仅2004—2007年，我院本科生与导师合作发表学术论文就达20余篇，论文数量和质量在全校排名均为第一。
材料科学与工程实践教学体系有如下三个特点：第一，实验教学平台在课程设置上与相应理论课程的授课是相互独立的，但其内容与相关理论课程是有机联系在一起的，由此形成了新型实验教学环节。第二，实践教学体系着力于培养“大材料”学科学生基本技能，通过分级综合实验教学平台训练，使学生逐步掌握基本实验技术并熟悉相应设备。第三，实验教学平台强化综合性或设计性实验安排，着力培养学生设计性思维、综合分析问题能力、创新能力和集体协作精神。学生对实践教学体系的设置反映很好，极大地提高了他们对本专业的学习兴趣。同时也为我院的科研队伍注入了新鲜血液。
实践教学体系从组建之初就结合本院及学校发展情况，制订了“教学、科研互相促进型”这一具有前瞻性的战略目标。针对我院材料学科于2002年由北京市重点学科升级为国家重点学科以及2007年顺利通过复评的机遇，2003年学校将建设项目名由原来的“本科实验教学基地建设”扩展为“重点专业建设——新材料人才培养和产学研基地”，因而随着教育改革的不断深入，实验平台建设不但没有随着时间推移而落伍，而是更能体现新时代的内涵。
(资助项目：北京工业大学教育教学重点项目(2007-A-02))
[责任编辑：余大品]