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探討建設面向全校開(kāi)放的材料科學(xué)與工程實(shí)驗教學(xué)平臺論文
材料是人類(lèi)文明的物質(zhì)基礎，應用非常廣泛，人們的衣食住行都離不開(kāi)材料。但是材料如何分類(lèi)、如何辨別、又是如何制備的，對很多人來(lái)說(shuō)都很陌生，“隔行如隔山”成為一種相當普遍的現象。高等教育的綜合化是各國教育改革的主要內容。廈門(mén)大學(xué)作為綜合性大學(xué)，倡導不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同學(xué)派觀(guān)點(diǎn)的交流、滲透。實(shí)驗教學(xué)可幫助學(xué)生感受、理解知識的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程，學(xué)習和掌握必要的工程技術(shù)、測量方法、先進(jìn)設備和科學(xué)的基本研究方法，培養學(xué)生收集、處理信息和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。因此實(shí)驗教學(xué)對于培養學(xué)生的創(chuàng )新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng )業(yè)精神有著(zhù)不可替代的作用。
廈門(mén)大學(xué)材料科學(xué)與工程實(shí)驗教學(xué)中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“材料實(shí)驗教學(xué)中心”)是材料學(xué)院的專(zhuān)業(yè)基礎教學(xué)實(shí)驗室。經(jīng)過(guò)七年多的建設，已初具規模，初步建立了包括材料合成、材料加工與制備、材料熱處理、材料組成與結構表征、材料性能測試五大類(lèi)實(shí)驗室，為培養具有創(chuàng )新能力的人才提供堅實(shí)的保證。2012年，材料實(shí)驗教學(xué)中心成為“國家級專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)示范中心”建設項目之一。如何使材料實(shí)驗教學(xué)中心不僅服務(wù)于材料學(xué)院，同時(shí)為廣大師生和地方經(jīng)濟做貢獻，全面提升實(shí)驗中心的示范輻射作用一直是該中心考慮的重要問(wèn)題。
1 以學(xué)生為本構建多學(xué)科、多層次的實(shí)驗教學(xué)體系
程專(zhuān)業(yè)是國家級特色專(zhuān)業(yè)和福建省專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)�，F有國家級精品課程1門(mén)，福建省精品課程2門(mén)，福建省教學(xué)名師2人，福建省教學(xué)團隊2個(gè)�；诋斍案咝录夹g(shù)對于材料學(xué)科的廣泛需求，材料實(shí)驗教學(xué)中心在建設之初就規劃構建一個(gè)面向全校的材料實(shí)驗教學(xué)公共平臺。該平臺針對不同學(xué)科、不同層面的學(xué)生，以“課程套餐”形式推出高級套餐(A)、中級套餐(B)以及初級套餐(C)3個(gè)層次的實(shí)驗課程組。課程套餐A—專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程，適合于本專(zhuān)業(yè)的本科生和部分外專(zhuān)業(yè)考入我院的研究生;課程套餐B—材料基礎實(shí)驗課程，適合于相近專(zhuān)業(yè)(如化學(xué)、化工、建筑、計算機、機電等理工科)的本科生;課程套餐C—材料通識實(shí)驗課程，適合于全校各專(zhuān)業(yè)，包括文科和藝術(shù)類(lèi)學(xué)生。
1.1 課程套餐A：全程化、三層次、一體化的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)
為適應國民經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展對材料專(zhuān)業(yè)人才的需求，材料學(xué)院將實(shí)驗課與理論課分離，建立全程化、三層次、一體化的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)體系。全程化是指從一年級開(kāi)始，實(shí)驗教學(xué)貫穿始終，4年不間斷;三層次是指實(shí)驗教學(xué)內容分為基礎層次、綜合層次和創(chuàng )新層次;一體化是指實(shí)驗教學(xué)與科研平臺一體化。
課程套餐A已順利運行9年，由專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗、綜合實(shí)驗、創(chuàng )新實(shí)驗組成。專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗由9個(gè)實(shí)驗91個(gè)實(shí)驗項目組成，涵蓋材料合成、材料加工、材料熱處理、材料物理性能、材料力學(xué)性能、材料分析測試等內容，學(xué)生根據專(zhuān)業(yè)方向特點(diǎn)修學(xué)其中的54～60個(gè)實(shí)驗(必修)。綜合實(shí)驗由高分子材料、生物材料、金屬材料以及無(wú)機非金屬材料4個(gè)方向組成，每個(gè)方向分別提供3個(gè)較成熟的前沿研究小課題，共組成12個(gè)綜合實(shí)驗模塊，每個(gè)學(xué)生選擇兩個(gè)不同方向的模塊進(jìn)行修習，每個(gè)模塊均包含材料制備、樣品制備、性能表征以及論文寫(xiě)作等方面，全面提高學(xué)生的綜合實(shí)驗能力和分析能力。創(chuàng )新實(shí)驗包括院級、校級、省級、國家級、區域級以及國際級多個(gè)層次，每個(gè)項目期為1～2年。院級的“天生我才”創(chuàng )新實(shí)驗由學(xué)有余力的大一學(xué)生跟導師充分溝通后提出申請，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家評審給予資助，項目期為2年，參與學(xué)生數約占總招生數的30%～45%。對于通過(guò)中期檢查的優(yōu)秀項目，則推薦參與“廈門(mén)大學(xué)基礎創(chuàng )新科研基金”“廈門(mén)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練計劃”、福建省或全國大學(xué)生“挑戰杯”創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)競賽等，促進(jìn)學(xué)生自主創(chuàng )新興趣和能力的培養，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。
1.2 課程套餐B：學(xué)科間交叉和融合的基礎實(shí)驗教學(xué)
隨著(zhù)學(xué)科的發(fā)展，學(xué)科間的交叉、融合和相互借鑒的趨勢越來(lái)越占主導地位。材料學(xué)科是與化學(xué)學(xué)科、生命學(xué)科、能源學(xué)科、物理學(xué)科、計算機學(xué)科等緊密交叉和聯(lián)系的學(xué)科。材料學(xué)院學(xué)生在學(xué)期間除了修習本院開(kāi)設的理論課程和實(shí)驗與實(shí)踐課程外，還必須修習校內多個(gè)學(xué)院開(kāi)設的理論課程和實(shí)驗與實(shí)踐課程，包括計算機基礎、C程序設計基礎、無(wú)機化學(xué)、分析化學(xué)、無(wú)機及分析化學(xué)實(shí)驗、大學(xué)物理、電子技術(shù)、電工與電子技術(shù)實(shí)驗、機械制圖、大學(xué)物理實(shí)驗、物理化學(xué)、物理化學(xué)實(shí)驗、有機化學(xué)、有機化學(xué)實(shí)驗、機械制造實(shí)訓、電氣實(shí)訓、電子與工藝實(shí)訓等課程，為他們在今后的工作和學(xué)習中的創(chuàng )新奠定堅實(shí)基礎。同樣，其他相關(guān)學(xué)院的學(xué)生也需要了解與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的材料學(xué)科的理論和實(shí)驗與實(shí)踐知識。材料實(shí)驗教學(xué)中心開(kāi)設的套餐B實(shí)驗課程，根據這些學(xué)科的特點(diǎn)，挖掘材料與各學(xué)科的結合點(diǎn)，整合實(shí)驗內容，為這些學(xué)科開(kāi)設菜單式的材料類(lèi)基礎實(shí)驗教學(xué)課程，包括材料科學(xué)基礎實(shí)驗、材料工程基礎實(shí)驗、材料分析及測試基礎實(shí)驗。通過(guò)相關(guān)學(xué)科間的相互學(xué)習和交流，提高學(xué)生各學(xué)科知識間的融會(huì )貫通，有利于創(chuàng )新人才的培養。同時(shí)有利于相關(guān)學(xué)科充分利用現有實(shí)驗資源避免重復建設，使有限的實(shí)驗教學(xué)資源發(fā)揮更大的共享程度和規模效益。
1.3 課程套餐C：科普與創(chuàng )新兼顧的通識實(shí)驗教學(xué)
課程套餐C面向全校包括文科和藝術(shù)類(lèi)所有專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)放，包含材料通識基礎實(shí)驗和材料設計創(chuàng )新實(shí)踐兩個(gè)層次。
(1)材料通識基礎實(shí)驗層次。該實(shí)驗課程的設置有講究，必須兼具知識性、實(shí)用性、趣味性、藝術(shù)性和可操作性強的特點(diǎn)。如生活與藝術(shù)中的材料學(xué)實(shí)驗系列實(shí)驗課程，包含有趣味陶瓷工藝品制備實(shí)驗、趣味記憶合金工藝實(shí)驗、寶石鑒賞實(shí)驗、3D打印與生活等不同模塊的內容，學(xué)生可以根據自己的興趣點(diǎn)和開(kāi)課時(shí)間選擇相應的模塊修學(xué)。該實(shí)驗課程的開(kāi)設吸引了包括英語(yǔ)、金融、工商管理、會(huì )計、美術(shù)、物理、化學(xué)、計算機、建筑等院系學(xué)生的參與，反響熱烈。通過(guò)科普型的通識實(shí)驗課程，培養他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及嚴謹的科學(xué)態(tài)度;同時(shí)讓學(xué)生了解日常生活中常見(jiàn)的各類(lèi)材料是如何制備、如何加工，又是如何鑒別的。
(2)材料設計創(chuàng )新實(shí)踐層次。通過(guò)舉辦“廈門(mén)大學(xué)材料設計大賽”“全國大學(xué)生材料設計大賽”等創(chuàng )新實(shí)踐活動(dòng)，吸引全校各專(zhuān)業(yè)甚至是全國的大學(xué)生參與�！皬B門(mén)大學(xué)材料設計大賽”已成功舉辦5屆，每年的主題不一樣。在“變廢為寶”創(chuàng )新實(shí)踐中，各參賽隊通過(guò)積極利用生活中的廢棄材料設計出一個(gè)個(gè)精美藝術(shù)品或實(shí)用產(chǎn)品;在“瘋狂的雞蛋”中則指定用30根吸管現場(chǎng)制作護蛋裝置，挑戰一個(gè)生雞蛋落地的不碎高度和裝置的簡(jiǎn)潔度�！叭珖髮W(xué)生材料設計大賽”偏向材料及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生，根據給定的主題展示材料的特殊性能。如“形狀記憶合金材料”主題中，主要考慮材料的形狀記憶能力或超彈性，同時(shí)兼顧作品的觀(guān)賞性;“熱塑性聚合物基導電復合材料”主題中，則主要考慮材料的斷裂強度和導電性，觀(guān)賞性較佳的作品可酌情加分。通過(guò)多層次的趣味性競賽活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力。
2 以能力培養為核心 構建符合培養創(chuàng )新型人才要求的實(shí)驗教學(xué)模式
材料實(shí)驗教學(xué)中心在完成實(shí)驗教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，積極做好實(shí)驗室的開(kāi)放工作，給大學(xué)生科技創(chuàng )新和開(kāi)放實(shí)驗項目提供支持，給碩士研究生和博士研究生的課題研究和培養提供便利條件，同時(shí)結合地方企業(yè)的需求開(kāi)展聯(lián)合企業(yè)需要的人才。
2.1 建立教學(xué)科研協(xié)同發(fā)展的實(shí)驗教學(xué)模式
材料實(shí)驗教學(xué)中心依托的材料學(xué)院，現有教育部高性能陶瓷纖維重點(diǎn)實(shí)驗室、福建省防火阻燃材料重點(diǎn)實(shí)驗室、福建省特種先進(jìn)材料重點(diǎn)實(shí)驗室、福建省固體表面涂層材料技術(shù)開(kāi)發(fā)基地、福建省陶瓷纖維工程技術(shù)研究中心、福建省高校生物醫學(xué)工程重點(diǎn)實(shí)驗室、福建省高校特種陶瓷重點(diǎn)實(shí)驗室、廈門(mén)市高性能金屬材料重點(diǎn)實(shí)驗室、廈門(mén)市生物醫學(xué)工程技術(shù)研究中心、廈門(mén)市防火阻燃材料重點(diǎn)實(shí)驗室、廈門(mén)大學(xué)生物醫學(xué)工程中心、廈門(mén)大學(xué)材料設計與應用工程研究中心等12個(gè)部、省、市重點(diǎn)實(shí)驗室、工程研究中心和技術(shù)開(kāi)發(fā)基地，科研力量雄厚，但存在科研實(shí)驗室面積擁擠，基礎實(shí)驗儀器設備配備不足的問(wèn)題，不利于碩士研究生和博士研究生的培養。實(shí)驗教學(xué)中心則擁有相對寬敞的實(shí)驗空間、基礎儀器設備臺套數充裕的優(yōu)勢，但高精尖端的儀器設備匱乏，不利于學(xué)生創(chuàng )新課題和開(kāi)放課題的開(kāi)展。材料學(xué)院一貫堅持重點(diǎn)實(shí)驗室和實(shí)驗教學(xué)中心“一體化” 的發(fā)展模式，打通教學(xué)科研實(shí)驗室壁壘，科研實(shí)驗室和實(shí)驗教學(xué)中心在教學(xué)和科研方面各有側重，但又有機融合。實(shí)驗教學(xué)中心在滿(mǎn)足本科實(shí)驗教學(xué)之余，對課題組、研究生和博士生開(kāi)放，支持科學(xué)研究和高層次人才培養。每年利用材料實(shí)驗教學(xué)中心資源開(kāi)展課題研究的碩士和博士生研究生達400多人，除了有材料學(xué)院、物理機電學(xué)院、建筑學(xué)院、化學(xué)化工學(xué)院等校內院系外，還有廈門(mén)口腔醫院、廈門(mén)仙岳醫院、華僑大學(xué)等其他單位。而課題組和重點(diǎn)實(shí)驗室有意識地將一些科技成果及時(shí)轉化為綜合實(shí)驗和創(chuàng )新性實(shí)驗項目，讓學(xué)生了解材料學(xué)科的最新發(fā)展前沿和研究熱點(diǎn)。此外，這些實(shí)驗室的高精尖端儀器設備也對學(xué)生開(kāi)放，全面促進(jìn)學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗與實(shí)踐能力的培養。
2.2 形成校企聯(lián)合培養人才的實(shí)驗教學(xué)模式
校企合作是拓展實(shí)踐教學(xué)空間、提高學(xué)生應用能力的有效途徑。通過(guò)校企全方位與多層次的合作，有效地解決了高校工科教育中理論與實(shí)踐脫節、實(shí)驗設備水平滯后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展、封閉培養環(huán)境與人才成長(cháng)過(guò)程不適應等問(wèn)題。材料實(shí)驗教學(xué)中心目前在廈門(mén)鎢業(yè)股份有限公司、廈門(mén)虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司、廈門(mén)集美職業(yè)技術(shù)學(xué)校機電LED實(shí)訓中心、新加坡三達(廈門(mén))集團、廈門(mén)翔鷺化工有限公司、泉州信和新材料、泉州華碩實(shí)業(yè)有限公司等多家企業(yè)建立了長(cháng)期、穩定的專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐實(shí)習基地。學(xué)生通過(guò)實(shí)習了解工業(yè)化產(chǎn)品的制造工藝流程、工序和生產(chǎn)管理，增強所學(xué)理論知識與實(shí)際應用間的聯(lián)系，有利于縮短學(xué)生畢業(yè)后到企業(yè)工作的適應時(shí)間;而企業(yè)通過(guò)接納學(xué)生實(shí)習，有利于推廣產(chǎn)品和提高企業(yè)知名度，并有針對性地選拔和招聘工程技術(shù)人員。此外，企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要研發(fā)新產(chǎn)品或解決碰到的問(wèn)題，常以小課題的方式轉化成學(xué)生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)課題。如2010年“天生我才”創(chuàng )新項目“核殼結構聚合物納米微球負載納米銀抗菌涂料的研究” 是泉州紅瑞興紡織有限公司的研發(fā)項目;2013年廈門(mén)大學(xué)科研基礎創(chuàng )新基金“新型大功率曲面LED封裝散熱用硅氧碳自由膜基板的關(guān)鍵技術(shù)研究” 是廈門(mén)陽(yáng)光恩耐照明有限公司提出亟須解決的技術(shù)難題。每年企業(yè)與材料學(xué)院簽訂的合作項目40多項，在解決實(shí)際企業(yè)問(wèn)題的同時(shí)鍛煉和培養了高科技人才。材料學(xué)院在制訂人才培養方案和實(shí)驗課程的開(kāi)設上，聘期企業(yè)技術(shù)專(zhuān)家參與，培養適合社會(huì )和企業(yè)需要的本科、研究生多層次創(chuàng )新性人才;企業(yè)通過(guò)設置“大平-容華乃梅獎學(xué)金”“海堡獎學(xué)金”“OTI-利明獎學(xué)金”“KPP鞋底科技獎學(xué)金”“大洋氣霧劑獎學(xué)金”“三達獎學(xué)金”等多項獎學(xué)金，通過(guò)良性校企合作支持創(chuàng )新人才的培養。
3 建立自主開(kāi)放式的管理模式
實(shí)驗室建設和管理的規范化、信息化和開(kāi)放化是
當前我國高校實(shí)驗室建設的發(fā)展趨勢。材料實(shí)驗教學(xué)中心于2011年開(kāi)始著(zhù)手實(shí)驗室信息化的試點(diǎn)建設，逐漸形成了一套適用于材料實(shí)驗教學(xué)中心管理運行體制的智能化管理體系，包括以下內容。
(1)在實(shí)驗室門(mén)上安裝自動(dòng)控制的智能鎖，實(shí)驗室門(mén)口安裝智能數據采集終端機，保證所有出入實(shí)驗室人員都是被授權的有序的出入。
(2)在每個(gè)實(shí)驗室房間內安裝視頻監控設備，保證實(shí)驗室的運行和即時(shí)動(dòng)態(tài)是在可視、可控的條件下進(jìn)行的。
(3)在儀器貴重或臺套數少的實(shí)驗室安裝教學(xué)投影系統，儀器的顯示可以同步到投影屏幕上，避免學(xué)生擁擠而影響實(shí)驗效果，同時(shí)可實(shí)現實(shí)驗原理、儀器構造、實(shí)驗數據的實(shí)時(shí)大屏幕采集顯示等功能。
通過(guò)實(shí)驗室管理平臺中硬件設備與管理軟件系統的相互聯(lián)動(dòng)，對實(shí)驗室與儀器設備的使用實(shí)現從預約、安全準入、培訓、審核、身份認證、時(shí)間認證、實(shí)驗過(guò)程監督等自動(dòng)化管理，全面提高實(shí)驗室空間和儀器設備的開(kāi)放度和使用率。通過(guò)材料實(shí)驗教學(xué)中心的開(kāi)放管理，校內兄弟院系和校外企事業(yè)單位(如化學(xué)化工學(xué)院、物理機電學(xué)院、建筑學(xué)院、薩本棟微機電中心、能源研究院、歷史系、廈門(mén)口腔醫院、廈門(mén)仙岳醫院、廈門(mén)三達膜技術(shù)股份有限公司、三明科飛技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司、華僑大學(xué)等)，共享材料實(shí)驗教學(xué)中心的臺式掃描電子顯微鏡、接觸角測量?jì)x、萬(wàn)能拉伸實(shí)驗機、箱式電阻爐、拋光機、材料顯微鏡、激光粒度儀等儀器設備，提高實(shí)驗教學(xué)中心的輻射作用和影響力。
4 結束語(yǔ)
材料實(shí)驗教學(xué)中心的建設逐步完善，面向全校師生、面向地方行業(yè)開(kāi)放迫在眉睫。針對不同專(zhuān)業(yè)背景的學(xué)生開(kāi)設分層次、分體系的實(shí)驗教學(xué)課程，針對不同的人才培養需求采用相對應的實(shí)驗教學(xué)模式以及智能化的實(shí)驗室開(kāi)放管理系統只是實(shí)驗中心建設的一部分內容。今后，材料實(shí)驗教學(xué)中心還將繼續加大儀器配置、實(shí)驗環(huán)境、師資隊伍、實(shí)驗教學(xué)管理機制等多方面的投入，逐步形成自我改進(jìn)、持續完善、良性循環(huán)的實(shí)驗教學(xué)中心。
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