材料科學(xué)與工程實驗中心建設(shè)的思考與實踐

1、材料科學(xué)與工程實驗中心建設(shè)的思考與實踐毛潭楊越曹雷剛蒙毅李弘【摘要】以北方工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程實驗中心的建設(shè)為例，對實驗中心的建設(shè)情況進(jìn)行了總結(jié)及歸納，提出了構(gòu)建以“大材料學(xué)科共同的知識和技能為根底的實驗中心建設(shè)思路，建立了獨立的專業(yè)實驗教學(xué)體系與配套的實驗中心管理模式，以期為材料類專業(yè)實驗教學(xué)的改革和實踐有所幫助?！娟P(guān)鍵詞】材料科學(xué)與工程；實驗中心建設(shè)；實驗教學(xué)TheThinkingAndPracticeofMaterialsScienceAndEngineeringExperimentCenterofTheConstructionMAOTanYANGYueCAOLei-gangMENGY

2、iLIHongNorthChinaUniversityofTechnology，ShijingshanDistrictofBeijing100144【Abstract】TaketheconstructionofexperimentalcenterofmaterialscienceandengineeringinNorthChinaUniversityofTechnologyforexample，thepaperhassummarizedandinducedtheconstructiveconditionofexperimentalcenter，putforwardtheideaofbuildi

3、ngtheplatformofexperimentalcenterbasedonthecommonknowledgeandskillsof"bigmaterial"discipline，andsetuptheindependentprofessionalexperimentalteachingsystemandmatchedmanagementmodelofexperimentalcenter，exceptedtohelpthereformandpracticeofexperimentalteachingformaterialsmajor.【Keywords】Materia

4、lsscienceandengineering；Experimentcenterconstruction；Experimentteaching0引言實驗教學(xué)在高等教育中越來越重要，其對于大學(xué)生工程意識、創(chuàng)新思維、解決問題等能力的培養(yǎng)都起著重要的作用【1】。材料學(xué)科屬于實踐性比較強(qiáng)的學(xué)科，因此發(fā)揮實驗教學(xué)的作用對于培養(yǎng)材料專業(yè)創(chuàng)新性人才尤為重要，人們也不斷地進(jìn)行著實驗教學(xué)改革的研究和探索2-3。北方工業(yè)大學(xué)于2021年9月興辦材料科學(xué)與工程本科專業(yè)，2021年7月由國務(wù)院學(xué)位委員會批準(zhǔn)增列“材料工程碩士專業(yè)學(xué)位授權(quán)點，同年11月正式成立材料科學(xué)與工程系。2021年，根據(jù)北京市教委部署開設(shè)新材料方

5、向“雙陪方案招生工程。在材料系建設(shè)初期，材料專業(yè)傳統(tǒng)實驗工程依附理論課程嚴(yán)重，每個工程互相獨立，多項內(nèi)容重復(fù)，不利于教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合。因此我校在區(qū)域功能化調(diào)整優(yōu)化過程中，加強(qiáng)實驗教學(xué)資源的整合及實驗教學(xué)改革，推進(jìn)了材料科學(xué)與工程實驗中心的建設(shè)。在此背景下材料科學(xué)與工程實驗中心逐漸開展完善，筆者作為實驗中心的一名建設(shè)者和實踐者，現(xiàn)將中心建設(shè)的思考及實踐總結(jié)如下，以供同行交流和共同探討，以期為材料類專業(yè)實驗教學(xué)的改革和實踐有所幫助。1實驗中心建設(shè)理念與改革1.1建設(shè)依據(jù)及目標(biāo)我校材料科學(xué)與工程系是基于學(xué)校建設(shè)“大學(xué)科背景下的成立及開展的，是以培養(yǎng)新世紀(jì)材料領(lǐng)域?qū)ｉT人才為宗旨，構(gòu)建大材料學(xué)科共同的知

6、識和技能平臺實驗室，不斷促進(jìn)實驗教學(xué)過程管理標(biāo)準(zhǔn)化，提高實驗教學(xué)質(zhì)量和效益，構(gòu)建相應(yīng)的實驗教學(xué)課程體系和實驗室管理體系。1.2建設(shè)規(guī)劃實驗中心的建設(shè)堅持“以學(xué)生為本，引導(dǎo)學(xué)生個性開展，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，加強(qiáng)條件建設(shè)和制度管理。1加強(qiáng)材料科學(xué)與工程專業(yè)的體系建設(shè)【4】；根據(jù)專業(yè)開展的要求，建立和完善材料類課程的實驗教學(xué)體系，形成專業(yè)必修課程、專業(yè)選修課程、分層分流課程等多層次的教學(xué)體系，同時加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的建設(shè)。2加強(qiáng)實驗教學(xué)的建設(shè)及改革【5】；深入開展實驗教學(xué)研究，更新實驗內(nèi)容，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗比例，營造有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，同時加強(qiáng)實驗教學(xué)隊伍的建設(shè)

7、。3加大實驗室開放的力度，完善實驗室的科學(xué)管理【6】；開放實驗是指為學(xué)生提供一定數(shù)目的課外選做實驗工程，使學(xué)生有更多獨立實驗的時機(jī)，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。4在實驗教學(xué)中引入科研應(yīng)用工程，鼓勵學(xué)生參與教師的科研實驗；為個性開展創(chuàng)造條件，通過引入科研應(yīng)用工程鼓勵學(xué)生參與科研實驗，有利于培養(yǎng)學(xué)生科研應(yīng)用意識，提高科學(xué)思維創(chuàng)新能力。2實驗中心的建設(shè)與實施2.1實驗教學(xué)體系的構(gòu)建材料科學(xué)工程是研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、性能、制備與加工等內(nèi)容極其廣泛的一門學(xué)科。而實際上，各類材料如無機(jī)非金屬、金屬、高分子、復(fù)合材料等，雖然分支各異，都它們都具有共同的或相似的學(xué)科根底、科學(xué)內(nèi)涵、研究方法及設(shè)備。因此，材料

8、科學(xué)與工程學(xué)科除滲透交叉綜合開展的趨勢外，更加趨向于一體化大學(xué)科的開展趨勢。我校材料系的課程體系分專業(yè)課程體系和實驗教學(xué)體系兩大體系。具體培養(yǎng)方案如下：endprint公共根底課包括數(shù)學(xué)、英語、計算機(jī)、物理、化學(xué)、專業(yè)導(dǎo)論等；專業(yè)根底課包括程物理化學(xué)、電工電子、機(jī)械設(shè)計、工程力學(xué)、材料力學(xué)、材料科學(xué)根底、材料研究方法、熱工根底、材料腐蝕與防護(hù)、金屬、無機(jī)非金屬、高分子材料等；公共選修課有素質(zhì)教育等多門課程；專業(yè)選修課包括專業(yè)英語、功能材料、工程材料學(xué)、材料外表工程、材料信息學(xué)、有限元分析、金屬塑性成型工藝及過程模擬、材料科學(xué)根底提高、材料研究方法提高等課程；分層分流選修課分為兩個方向：材料制備

9、方向及材料檢測方向，包含材料制備科學(xué)與技術(shù)、有色金屬熔煉與鑄錠、材料分析技術(shù)、無損檢測技術(shù)等課程；大局部課程都配有實驗教學(xué)體系及內(nèi)容，同時還有本科認(rèn)識實習(xí)、課程設(shè)計等工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。綜上所述，我校材料系的課程體系以公共根底課、專業(yè)根底課和公共選修課、專業(yè)選修課、分層分流選修課、工程實踐環(huán)節(jié)為框架，涵蓋了材料的制備與加工、組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能等四個要素。2.2專業(yè)實驗室的建設(shè)實驗中心搭建以大材料學(xué)科共同的知識和技能為平臺的實驗室，構(gòu)建以課程根本知識專業(yè)綜合設(shè)計創(chuàng)新為層次的實驗教學(xué)體系。課程根本知識實驗教學(xué)體系效勞于專業(yè)理論課程的實驗教學(xué)，即工程實踐中的根底實驗局部；專業(yè)綜合實驗教學(xué)體系獨

10、立于專業(yè)理論課程的平臺實驗教學(xué)，包括課程設(shè)計、材料綜合實驗、畢業(yè)設(shè)計論文等；設(shè)計創(chuàng)新實驗教學(xué)體系效勞于學(xué)生自主設(shè)計創(chuàng)新的平臺實驗教學(xué)。為了既滿足材料科學(xué)與工程專業(yè)工程實踐中的根底實驗和專業(yè)實驗的要求，也要為材料綜合實驗教學(xué)水平的提高和學(xué)生自主設(shè)計創(chuàng)新創(chuàng)造必要的條件，專業(yè)實驗室分為根底實驗室和專業(yè)實驗室。根底實驗室為物理實驗室、化學(xué)實驗室。專業(yè)實驗室那么根據(jù)材料制備工藝材料成分材料組織結(jié)構(gòu)材料性能結(jié)構(gòu)體系，下設(shè)分為以下幾個實驗室：材料制備實驗室負(fù)責(zé)實驗課程：材料制備科學(xué)與技術(shù)8學(xué)時、有色金屬熔煉與鑄錠4學(xué)時；材料成分測試實驗室負(fù)責(zé)實驗課程：材料腐蝕與防護(hù)4學(xué)時、材料分析技術(shù)8學(xué)時、無損檢測技術(shù)4

11、學(xué)時；材料組織結(jié)構(gòu)分析實驗室負(fù)責(zé)實驗課程：材料科學(xué)根底4學(xué)時、材料研究方法4學(xué)時；材料物理性能表征實驗室負(fù)責(zé)實驗課程：材料力學(xué)4學(xué)時、材料力學(xué)性能8學(xué)時、材料物理性能4學(xué)時；材料計算機(jī)模擬實驗室負(fù)責(zé)實驗課程：材料科學(xué)根底提高8學(xué)時、材料研究方法提高4、學(xué)時材料綜合實驗32學(xué)時；這樣形成了相對獨立又相互聯(lián)系的實驗教學(xué)系統(tǒng)，這種設(shè)置可以滿足材料科學(xué)與工程專業(yè)課程實驗的需要，同時規(guī)劃中充分考慮實驗室對科研工作的支持，結(jié)合學(xué)校教師相關(guān)的科研課題，也能為材料綜合實驗教學(xué)、學(xué)生自主設(shè)計創(chuàng)新以及科研開發(fā)創(chuàng)造必要的條件。3實驗教學(xué)隊伍建設(shè)與管理體制創(chuàng)新實驗中心實驗人員及管理人員的素質(zhì)在實驗教學(xué)中至關(guān)重要，同時

12、有效的管理體制也不可或缺。為此，實驗中心大力加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，具體措施如下：1有方案引進(jìn)高學(xué)歷的青年教師充實實驗教學(xué)隊伍；2鼓勵青年骨干教師從事實驗教學(xué)工作，實驗教師及技術(shù)人員采取雙肩挑聘任制；3鼓勵實驗技術(shù)人員在職攻讀博士或進(jìn)修培訓(xùn)，提高學(xué)歷層次；4定期進(jìn)行實踐教學(xué)觀摩及參加教學(xué)根本功比賽，提高實驗教學(xué)質(zhì)量；5對于重大設(shè)備，組織專業(yè)培訓(xùn)，做到專用設(shè)備專人管理；我校材料系現(xiàn)擁有一支高素質(zhì)、高水平的師資隊伍，是一個充滿活力、團(tuán)結(jié)向上的集體，多年獲得校級先進(jìn)集體的榮譽稱號?，F(xiàn)有教授5名，副教授2名，講師11名，包括長城學(xué)者2名，北京市優(yōu)秀拔尖人才1名，北京市優(yōu)秀教師1名，北京市中青年骨干教師多名。

13、17名專任教師中15人擁有國內(nèi)985院校及國外名校授予的博士學(xué)位，其中專職研究生導(dǎo)師及副導(dǎo)師12人。該系所有教師都在實驗中心兼任各實驗室的教學(xué)和管理工作，全面實現(xiàn)的雙肩挑機(jī)制，建立了一支年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)合理穩(wěn)定，實驗經(jīng)驗豐富，勇于創(chuàng)新的實驗教學(xué)隊伍。實驗中心實行院、系兩級管理制度。系主任負(fù)責(zé)中心的實驗室建設(shè)，責(zé)任教師負(fù)責(zé)實驗教學(xué)管理與其他日常工作的管理。實驗中心儀器設(shè)備、經(jīng)費和人員統(tǒng)一管理，而實驗教師與實驗室管理人員相對別離，其教學(xué)質(zhì)量通過網(wǎng)上評教和教學(xué)檢查等方式進(jìn)行考核。另外，實驗中心實行開放式運行，特別是鼓勵中高年級本科學(xué)生、研究生，利用課余時間進(jìn)行探索性實驗等課外科技活動，或

14、深入教師科研工程，研究新實驗及工程。鼓勵學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)業(yè)、大學(xué)生科技活動等相關(guān)科研工程，并提供儀器和實驗環(huán)境，包括根底實驗設(shè)施及大型儀器實驗設(shè)備，以求最大限度地提高設(shè)備的利用率，效勞于教學(xué)和科研工作。4實驗教學(xué)效果及成果與未來開展思路我校材料科學(xué)與工程實驗中心經(jīng)過近年來的整合、優(yōu)化和開展，已建立了較為完善的運行體系?，F(xiàn)實驗中心總面積達(dá)600m2，現(xiàn)有和在建大型儀器近10臺，所屬儀器設(shè)備共計約400臺件，固定資產(chǎn)總值近3000萬元。實驗中心下設(shè)有12個實踐教學(xué)與測試效勞平臺和5個研究室，承擔(dān)相關(guān)3個本科專業(yè)和3個研究生專業(yè)的教學(xué)任務(wù)，開設(shè)專業(yè)課22門，學(xué)位課8門，實驗教學(xué)課14門，根本都是相關(guān)

15、專業(yè)的必修課程和重點課程，涵蓋普通驗證類、提高類和研究類實驗近百項，每年實驗學(xué)生數(shù)達(dá)200人，年實驗教學(xué)工作量達(dá)3萬人時，全部實驗室常年開放。近3年，實驗中心教師指導(dǎo)學(xué)生獲得校內(nèi)科技立項數(shù)十項。曾參與科技活動的學(xué)生習(xí)成績突出、科研能力強(qiáng)，多名學(xué)生保送名校攻讀碩士學(xué)位，在進(jìn)入碩士階段學(xué)習(xí)后也能夠較快融入導(dǎo)師的科研工作。近年來，越來越多的本科生利用課余時間在實驗中心參與科研訓(xùn)練和創(chuàng)新性實踐活動，并屢次在校級、市級競賽中獲獎。2021年7月，我校本科生在材料系實驗教師的指導(dǎo)下參加全國金相技能大賽，從133所參賽高校中脫穎而出，獲得了團(tuán)體第二名的好成績，同時獲得包括“萊卡特別獎、一等獎在內(nèi)的多個個人獎

16、項。endprint實驗中心通過科研與教學(xué)互動，科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)工程，不斷更新研究性、綜合設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗工程，提升實驗教學(xué)水平和質(zhì)量，成為材料科學(xué)與工程系本科生與研究生實踐教學(xué)的主要基地，也是材料系大型分析儀器科學(xué)研究的重要平臺。實驗中心主要面向航天、軍工、電子、冶金、高端裝備制造等新材料應(yīng)用領(lǐng)域，承擔(dān)著多項國家863方案、國家支撐方案、國家自然科學(xué)基金等縱向課題及大量的橫向軍工課題，局部研究成果到達(dá)國內(nèi)外先進(jìn)水平，所研發(fā)的多種新材料、新技術(shù)及其裝置已獲得實際應(yīng)用，累積發(fā)表高水平論文百余篇，獲授權(quán)創(chuàng)造專利數(shù)十項，多項科研成果獲得省部級獎勵。同時，實驗中心積極與校內(nèi)外各單位建立了廣泛的

17、聯(lián)系與合作，逐漸成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、產(chǎn)出高質(zhì)量科研成果的基地。實驗中心的建設(shè)和改革是一項系統(tǒng)，長期的工程，需要各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和全體教師不懈的努力。目前，我校材料科學(xué)與工程實驗中心的建設(shè)只是初具規(guī)模，因此，實驗中心的建設(shè)及未來的開展需要進(jìn)一步深化改革、細(xì)化改革，在實驗教學(xué)理念、實驗教學(xué)模式、實驗教學(xué)體系、實驗方法與創(chuàng)新、實驗室管理模式和實驗技術(shù)隊伍的建設(shè)等方面進(jìn)一步深入研究，牢固樹立并切實貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的開展理念，構(gòu)建以“大材料學(xué)科共同的知識和技能為根底的平臺實驗中心，發(fā)揮實驗室的最大成效，推進(jìn)材料學(xué)科可持續(xù)開展，為培養(yǎng)具有國際競爭能力的優(yōu)秀人才做出更大的努力，真正實現(xiàn)教學(xué)改革的總目標(biāo)。【參考文獻(xiàn)】【1】焦玉國，馬映君.改革實驗室管理體制，加強(qiáng)實驗室建設(shè)J.實驗室研究與探索，2021，283：267-269.【2】吳敏華，李志平.實驗教學(xué)示范中心建設(shè)與