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实验教学体系与内容
发布时间:2016年12月01日    点击次数:


1、“科教协同、产教融合”的实验教学育人模式

中心整合优质资源,调整实验教学体系,着力推进“科教协同、产教融合”的实践育人模式。将各专业实验室及实验项目整合为“平台+模块”的实验教学体系,建立了以基础性实验、综合性实验、工程实践和研究创新实验为主线的实验教学平台,并将实验内容进行分类、模块化。及时将优质的科研资源转化为实验教学资源。科研项目转化为实验项目,科研仪器设备转化为实验教学设备,科研平台转化为研究创新实验平台,科研成果转化为创新创业项目。积极融合社会优质资源,校企联合培养材料类工程人才。聘请企业工程师为学生工程实践、创新创业实验的指导教师,将生产实习、毕业设计、创新研究、创业实践等实验教学内容在企业内实施。

科教协同、产教融合的实践教学模式

科教协同育人实验教学模式的保障措施:

本中心在高性能高分子材料、节能环保建筑材料、特种功能材料以及新能源材料与器件等研究方向具有明显的优势与特色。近五年来,中心教师承担各级各类科研项目280余项,其中国家级50余项、省部级70余项,总经费约7000万元。发表SCI索引研究论文310余篇,获授权国家发明专利50余项。在科学研究过程中,积累了大量优质的科研队伍、科研项目、科研仪器设备、科研场所等人力、物力资源。中心为了将大量优质科研资源转化为教学资源,科学研究与本科教学相结合,协同育人,形成具有鲜明专业特色的“科教协同育人”实验教学模式,采取了以下措施:

1)科研课题项目化。将科研课题中的特色研究实验通过凝炼转化为本科创新实验项目,并实验内容拍摄成视频在中心网站展示,让学生通过视频浏览实验内容,选做感兴趣的实验。已有20余项科教协同创新实验项目供学生选择。(创新实验项目名称详见5-1信息化建设)

2)知名学者导师制。中心组建了大学生创新创新训练营和暑期夏令营,由知名学者、教授担任指导教师,滚动增加了大批由科研课题凝练而成的创新创业、社会调查等项目,以学生为主体开展课外科技创新实践,取得了丰硕成果。(详见3-3-6学生课外科技活动成果及获奖情况)

3)科研小组进团队。中心实施科研素质提升工程,从大学二年级开始遴选学有余力、对科研感兴趣的学生组建科研兴趣小组,并通过双向选择,让学生尽早进入教师科研团队,参与科研课题。每年组建30个左右的科研兴趣小组,本科生约100人,占年级人数的30%。

4)科研设备本科化。中心除将100多台套大型科研测试平台仪器设备全部对本科教学开放外,还鼓励将研究室中的本科创新实验通过自制设备的方式改造成更多学生可利用的实验,制定了将具有自主知识产权的自主设计实验转化自制实验设备、创新实验转化为专业实验的制度。已经组建了电子器件设计创新工作室、塑料模具设计工作室,将用于科研的仪器设备适度扩大、改制,每年为60余本科生提供创新设计实验及毕业设计实践。

产教融合育人实验教学模式的保障措施:

中心充分利用社会资源,将优质的行业、企业资源转化为教学资源,选择与专业密切相关的企业,先后建立了兴山峡晶光学水晶共性技术研发中心、富邦科技肥料用环境友好型缓控释材料研发中心、索瑞电气计量设备功能材料研发中心、金升阳压电材料及应用研发中心、湖北新蓝天硅烷衍生物开发及应用实验室、思泰利医用高分子材料研发中心等校企合作研发平台,在日新科技股份有限公司、富思特新材料科技发展股份有限公司、三洋塑胶科技有限责任公司、扬子江汽车集团、华工科技产业股份有限公司、武汉三源特种建材有限公司等多家企业建立了省级、校级实习实训基地,为中心产教融合育人提供了有力支撑。

1)“定单式”人才培养。根据社会发展与行业需求,校企共建人才培养方案、共建课程、共建双师型教学队伍、共建实习实训基地,培养产业人才。中心配合“新能源材料湖北省战略新兴支柱产业人才培养计划”,聘请企业教师,制定了企业实训、生产见习、生产实习等实践教学计划以及实习实训基地运行、维护制度,为产业人才的“定单式”培养提供了有力保障。

2)校企双导师制。中心为完成实践教学目标,除配备校内指导教师外,还聘请企业高级工程师或高管做为实践教学指导教师,在实习实训、创新创业等实践教学过程中对学生进行指导。中心现已聘请了30多位企业导师,在以后的实践教学中还将滚动增加企业导师人数。

3)VIP项目教学法。中心依托校企研发平台,将企业需求分解成小的科研项目(VIP项目),以学生为主体、教师指导的方式进行。既解决了企业的实际问题,或为企业提供了技术储备,又给学生提供了创新创业训练的机会,很好的实现了产教融合。中心将VIP项目教学与科研兴趣小组进团队相结合,已经完成或正在进行的创新创业训练项目近30余项。

2、“三四五”立体化实验教学体系

中心在产教研融合模式下推进协同育人,建立了“三四五”立体化实验实践教学体系。其中“三”是指在校企联合进行人才培养,建立校内实验、园区实训、企业实习的三类实践教学点;“四”是指实验教学层次平台化、实验教学内容模块化,建立基础性、综合性、工程实践和创新创业等四个实验教学层次;“五”是指培养学生五种实践能力,即专业基本技能、专业核心能力、研究创新能力、社会适应能力以及创新创业能力。

建立“校内、园区、企业”三类实践教学点。校内实验是以校内实验平台为主,包括理化基础、计算机设计基础、工程图学等基础性实验、材料专业类实验及研究创新类实验。园区实训是以大学生创新创业训练营、暑期夏令营以及大学生乐创园(湖北大学)等为基础,从事创新创业、课外科技创新活动。企业实习是以校企共建实习实训基地和研发平台为依托,从事课程实践、生产见习、生产实习以及部分设计创新类实践教学。

搭建四个层次递进、模块化的实验教学平台。中心根据实验教学体系内容的不同,搭建了基础性实验平台、综合性实验平台、工程实践平台和研究创新平台四个层次递进的四个实践教学平台,而且各实验平台根据教学内容进行模块化设计,如图14所示。四个实验教学平台自上而下、 循序渐进。在基础性实验平台中开设的四大模块的实验教学为专业基础性实验,对全体学生为必修实验。在综合性实验平台中开设的实验课程,根据实验教学大纲中拟定的系列实验,可由学生选择的实验为限选实验。在工程实践平台中开设的实验课程,以导师为指导、学生为主体,具有探索性的实验项目;实践环节是根据课程的要求而设定的,涵盖了大学四年基础实践(实验教学)、社会实践(社会服务、社会调查)、教学实践(生产实习、金工(电子)实习、认识实习)和综合实践(包括毕业设计、课程设计、课外科技活动)的教学内容。而在研究创新平台下开设的实验实训项目,则以学生课外科技活动的方式,以大学生创新创业平台、学科科研平台以及各种课外科技活动平台为依托,由学生自行申报的课题,在导师的指导下独立完成,培养学生的科学研究能力。

四个层次的实验教学平台及内容模块

注重培养学生五种实践能力。通过建立的“三四五”立体化实验实践教学体系,旨在提升学生专业基础能力、专业核心能力、研究创新能力、创新创业能力,以及社会适应能力等五种实践能力的培养。各能力培养及其实践环节如图15所示。

专业基础能力的培养以化学基础、物理基础、设计基础和工程基础为核心要点,按本专业课程的教材章节体系由浅入深地对学生所学的理论、原理、知识、技能等进行验证性教育和训练,如实验操作、课堂讨论、课上或课后作业、课堂与课后的技术操作训练等等。若干次由浅入深的教育和训练的叠加,则是学生的实践能力由低到高的养成过程。

专业核心能力的培养以材料合成、材料结构、材料性能和材料加工为核心要点,相对于理论性与知识性密集的课堂教学而言的,是课堂教学的组成部分或课堂教学在新的层次上的延伸。研究创新能力培养以优秀学业生计划、科研兴趣小组计划、大学生课外科技活动和器件设计、模具设计等为核心要点,以社会生产、生活的实践为依托对所学的理论、原理、知识、技能等进行综合性教育和训练,有助于扩展深入认知领域,培养学生独立思考,大胆探索,勇于创新的科学精神。

社会适应能力培养以园区实训、企业实训、暑期实践和毕业设计为为核心要点,主要开展以下两方面的内容:一是学生在校就读期间结合专业培养方向和专业特长志愿组织起来的面向社会服务于人民群众的一些实践性活动;二是学校根据社会需要或自身需要有计划组织的、较为集中时间、集中地点而进行社会性实践活动,其活动指向不一定都同专业培养方向结合学生参加社会性实践同社会主体直面接触、通力配合完成某一项任务,所受到的影响是多方位、多层次、多频率的,更有助于大学生实践能力的培养和增强。

创新创业能力培养以产品工厂设计、大学生创新创业项目、VIP开放实验项目、本科生创新创业园等为核心要点,以校园科技文化活动为载体,以科技竞赛为依托,培育学生科技创新能力。依托校园各种科技竞赛,充分发挥“挑战杯”课外学术科技作品竞赛、创业计划大赛、大学生就业创业论坛等大学生创新创业课外活动,推动学生积极参与到创新创业的课外活动中来,培养学生的科技创新能力。

五种实践能力的培养

3、实验教学质量标准

实验教学是学生学习科学知识和培养实践能力的重要环节,为保证实验教学质量,中心制定了实验教学质量标准,从实验教学目标、教师基本要求、实验工作人员要求、学生基本要求及实验教学考核与成绩评定要求,具体如下:

(一)实验教学目标要求

实验教学目标应该包括以下内容:①培养学生动手能力和创新意识;②巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能;③培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作能力。

(二)指导教师基本要求

1)实验指导教师必须认真备课,按学校规定的格式,撰写实验教案,明确实验教学的重点和难点,并遵照实验教学大纲实施教学。

2)实验开始前,实验指导教师必须提前10分钟到达实验教学场所,核对学生到课情况,检查学生预习情况。不预习或预习不合格者,不得参加实验。

3)实验指导教师在实验前应该简要讲解实验目的、要求、步骤及注意事项。

4)实验过程中,实验指导教师应该加强巡视,指导学生的操作、实验现象观察和数据采集,发现问题及时纠正;学生实验结束后,指导教师必须审查学生的实验记录和实验数据,合格者签字认可,不合格者督促其重做。

5)实验结束后,实验指导教师认真填写《实验教学记录薄》。

6)首次开设的实验项目,必须在实验前认真试做,确保实验课程的顺利进行;首次指导实验的教师,必须参加实验指导课岗前培训,合格后方可指导实验。

7)实验指导教师应在规定的时间内批改全部学生的实验报告,不合格者责令其重写。批改要求:①实验报告必须体现批改痕迹,指出错、漏之处。;②一律用红色圆珠笔或水笔批改,不得用其它颜色笔批改;③实验报告上的成绩必须与记分册上的成绩一致;④实验报告批改必须有指导教师的签名。

8)全部实验结束后,实验指导教师须将学生实验成绩、记分册等装入学校规定的试卷袋存档;学生的实验报告(按学号顺序)交由实验室存档。

(三)实验室工作人员基本要求

1)实验开始前,实验室工作人员应该按照实验项目要求,做好检查实验设备、预备实验材料、排除事故隐患等准备工作。开放实验室要做好开设实验项目的准备工作。

2)实验结束后,实验工作人员应检查验收实验设备器材,发现问题立即查明原因,并按学校有关规定做出处理。

(四)学生基本要求

1)实验前认真预习。做综合性、设计性实验前,应认真阅读与实验相关的文献资料,理解实验原理,熟悉仪器性能,拟订实验方案,经教师认可后,方可进行实验。

2)遵守实验室各项规章制度和设备的操作规程,保持环境卫生、注意安全。

3)服从教师指导,认真观察实验现象、记录实验数据,在规定时间内认真分析、整理和处理实验结果,撰写实验报告,不得抄袭或臆造。

4)严格遵守考勤制度,不迟到、不早退,不擅离实验岗位。

(五)实验教学考核与成绩评定

1)学生应在安排的时间内全部完成规定的实验项目(学时数),缺三分之一实验项目(学时数)者,不得参加本课程成绩评定。

2)实验平时每次成绩的评定主要依据考勤、预习情况、实验操作、实验报告和实验数据处理能力,并适当考虑实验态度和遵守实验纪律情况。

3)实验课程的成绩评定办法:

①实验课程的考核办法由教研室与实验中心共同研究制定。

②实验课程的考核内容包括实验理论和实验操作两部分,应以实验操作部分为主。

③实验课程成绩评定由考核成绩和平时每次的实验成绩综合确定,应以平时每次的实验成绩为主。

④实验课程成绩及格者取得相应学分,不及格者必须重修。

4)课程实验的成绩评定办法

课程实验是课程教学内容的组成部分,课程实验成绩应该纳入课程考核的总成绩中。单独进行实验考核的,考核成绩应按实验学时占总学时的比例,记入该课程的总成绩;未安排单独考核的,则该课程考试试卷中,实验内容的比例应与实验学时占总学时的比例相当,并将学生的实验情况记入平时成绩。

5)各教研室可结合具体情况,按学校的要求,制订实验课程和课程实验的成绩评定细则。

践环节

4、主要校内实验课程及实验项目

1)化学基础实验

无机化学实验

cis-二甘氨酸合铜(Ⅱ)水合物的制备

明矾KAL(SO4)2·12H2O的制备

硫酸亚铁铵的制备

无机颜料(铁黄)的制备

KNO3的制备和提纯

粗食盐的提纯

三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及配离子电荷数的测定

由胆矾制备五水硫酸铜

有机化学实验

测定晶体熔点

分馏仪器及操作

萃取仪器及操作

乙酰苯胺的制备

乙酸乙酯的制备

蒸馏及沸点的测定

重结晶提纯法

减压蒸馏装置及操作

正丁醚的制备

从茶叶中提取咖啡碱

2)高分子材料与工程专业实验

高分子化学实验

甲基丙烯酸甲酯的本体聚合(有机玻璃的制备)

乙酸乙烯酯的溶液聚合

乙酸乙烯酯的乳液聚合(白乳胶的制备)

苯乙烯的珠状聚合

低分子量双酚A型环氧树脂的制备

低分子量双酚A型环氧树脂的后处理

水质稳定剂--低分子量聚丙烯酸钠的制备

三聚氰胺--甲醛树脂的合成

聚乙烯醇缩丁醛的制备

苯丙复合乳液的制备

高分子物理实验

聚合物的动态力学热分析

旋转粘度计测定聚合物流体的流变性能

表面张力及界面张力的测定

聚合物差热热重同时热分析法

粘度计测定聚合物的分子量

扫描电子显微镜观察物质表面微观结构

动态光散射仪测定乳液的粒径

熔体流动速率的测定

偏光显微镜法观察聚合物球晶

电子拉力机测定聚合物的应力-应变曲线

聚合物的蠕变性能实验

熔体流动速率的测定

邵氏硬度测定、简支梁冲击实验

高分子成型加工实验

转矩流变仪实验

聚丙烯注射成型

低密度聚乙烯吹塑薄膜

聚氯乙烯模压成型

高密度聚乙烯中空吹塑

聚丙烯挤出造粒实验

聚乙烯发泡成型

天然橡胶硫化模压成型

3)材料化学专业实验

专业基础实验

漆膜一般制备方法(刷涂)

金属铝的表面处理——阳极,氧化法

涂料干燥时间的测定

漆膜厚度的测试,

漆膜硬度的测试

涂料粘度的测定(旋转粘度计)

涂料细度的测定

铝的点蚀试验

建筑涂料涂层耐洗刷性能的测定

钢铁的磷化

涂料比重的测定

涂料固体含量的测定

漆膜附着力的测定

漆膜耐冲击性能测试

漆膜光泽度的测定

铵盐电镀锌

涂料遮盖力的测定

涂料最低成膜温度的测定

用循环伏安法研究氧化银电池中银的电化学行为

表面张力和界面张力的测定

材料成型与加工实验

天然橡胶硫化模压成型实验

聚乙烯发泡成型实验

高密度聚乙烯中空吹塑成型实验

ABS塑料化学镀铜

聚丙烯挤出造粒实验

盐雾腐蚀法测镀层耐蚀性能

聚氯乙烯模压成型实验

聚丙烯注射成型

材料合成与制备实验

有机玻璃的制备

乙酸乙烯酯的溶液聚合

白乳胶的制备

苯乙烯的珠状聚合

低温燃烧合成超细粉体实验

苯丙涂料的制备

水质稳定剂--低分子量聚丙烯酸钠的制备

纳米二氧化硅粉体的制备

三聚氰胺--甲醛树脂的合成

多孔陶瓷的制备与加工

金属表面处理、溶剂纯化

4)无机非金属材料工程专业实验

专业基础实验

陶瓷的烧结

陶瓷电极的制备

压电陶瓷极化工艺

集料性能的评价

沥青三大指标测试

沥青混合料路用性能测试

水泥密度的测定

混凝土粗细集料性质测定(砂、碎石)

普通混凝土物理力学性能测定

材料制备实验

配料与混合

粉体的预烧合成

造粒与干压成型

水泥净浆的制备

水泥砂浆的制备

水泥混凝土的制备

沥青混合料试件的成型

沥青混合料体积指标测试

沥青混合料最佳沥青用量的确定

专业综合实验

压电陶瓷的压电性能测量

压电陶瓷的介电性能测量

压电陶瓷的力学性能测量

水泥净浆综合性能实验

水泥胶砂综合实验

凝土配合比的综合设计性实验

高粘度改性沥青的综合性能试验

多孔沥青混合料的配合比设计

多孔沥青混合料性能试验

5)材料物理专业实验

专业基础实验

单管交流放大电路实验

负反馈放大电路实验

直流差动放大电路实验

串联稳压电路实验

集成稳压电路实验

RC正弦波振荡电路实验

LC振荡电路及选频放大电路实验

门电路逻辑功能及测试

组合逻辑电路(半加器、全加器及逻辑运算)

触发器(D、RS、JK触发器)

集成计数器及寄存器

波形产生及单稳态触发器

555时基电路

专业综合实验

金相显微镜观察材料结构

陶瓷材料密度的测试

高频下接线对介电系数和损耗的影响

电介质材料的介电常数及损耗的频率特性

电介质材料的介电常数及损耗的温度特性

PTC热敏电阻器伏安特性测试

PTC陶瓷热敏电阻器的温度特性测试

四探针方法测量半导体的电阻率

ZnO压敏电阻综合特性参数的测试

压电陶瓷d33的测量

陶瓷材料维氏硬度的测量

椭偏仪测试薄膜材料的厚度

功能材料制备实验

电子陶瓷粉料的配料、球磨与混合

电子陶瓷粉料的预烧合成

粒度分布测试实验

造粒与干压成型

电子陶瓷的烧结实验

陶瓷电极的制备

压电陶瓷极化工艺研究

溶胶凝胶法制备薄膜

水热法制备纳米颗粒

铁电厚膜的制备

共沉淀法制备纳米材料

化学气相沉积法制备纳米材料

冷等静压成型

6)新能源材料与器件专业实验

专业基础实验

铵盐电镀锌

循环伏安法研究氧化银电解池中银的电化学行为

电化学法生成Fenton试剂及其对染料降解脱色

电化学法制备聚苯胺

锂离子电池电极材料的制备

有机-无机杂化钙钛矿异质结太阳能电池致密层的制备

有机-无机杂化钙钛矿异质结太阳能电池介孔层的制备

有机-无机杂化钙钛矿异质结太阳能电池活性层的制备

专业综合实验

太阳能电池、燃料电池的模拟实验

染料敏化太阳能电池的组装

染料敏化太阳能电池的应用及性能测试

锂离子纽扣电池的组装工艺

锂离子电池的性能测试

风力发电模拟实验

有机-无机杂化钙钛矿异质结太阳能电池对电极的制备及性能测试

电极材料的制备及成型工艺

染料敏化太阳能电池光电能量转换效率的测定

钢铁的磷化

染料敏化太阳能电池的内部阻抗分析

7)电子器件设计创新实验

铁电压电驱动电路设计实验

压电振动报警装置设计

高精度时钟信号源与秒计数显示(压电谐振特性)

压电超声波遥控开关

红外壁障传感

压电发电的环境振动能量收集与储存

太阳能手机充电器

8)模具设计创新实验

模具设计创新实验

盖形件模具设计(总装)

壳形塑件模具总装及流道设计

塑料模具拆卸与装配动画演示制作

塑料弯接管头制件及注塑成形工艺设计

三星数码相机后框注塑成形的moldflow模拟与Proe模具设计

基于Moldflow的行车记录仪关键膜的Proe注塑模具优化设计