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你適合學習材料專業嗎?
材料學包羅萬象,是國內外各行各業發展都離不開的一門基礎而重要的學科。目前據相關專家分析,我國在材料成型設計方面的人才缺口在20萬~30萬之間,并且呈逐年遞增趨勢,材料科學與工程專業的畢業生已經成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業都缺少高精尖人才,人才缺失問題已經成了眾多企業發展的桎梏。
材料行業對人才的需求是如此的迫切,那么也可以想象材料學的就業趨勢非常好,想要進入材料行業的學生也很多,那什么性格的人適合進入材料學院呢?筆者列出了如下的性格需求度表格,同學們不妨參考一下。
概述:材料學究竟是什么
材料學是一門跨學科的科學,涵蓋的范圍很廣,子學科多。所以想要回答“材料學究竟學什么”這一問題很難。總的來說,材料學就是研究材料結構、性質和性能,以制造出更好的材料或更好地使用材料的學科。
材料學具體分為三個大類:金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。因此,大部分高校會開設材料科學與工程專業,專業下又分出幾個方向,針對性地學習這三大類的知識,并且它還與其他一些工程科學相重疊,因此在各大院校,材料科學與工程都有若干分支。
從這三大類可以看出,材料學是典型的工科專業,課程安排和其他工科專業大同小異。大學一、二年級會安排基礎科目的學習,如高等數學、線性代數、概率統計與隨機過程、大學英語、C語言、大學物理、機械制圖、電子電工學這樣與材料生產設備相關的課程:到了大三大四,則會偏重專業課,比如材料物理、物理化學、有機化學、材料力學等,都是必須要學習的。
材料學由于應用廣泛。在眾多領域都有很大的發展空間。學生畢業后可在航空航天、冶金、機械、汽車、電子、信息、交通、化工和建筑等工業企業以及相關科研單位工作。學校不同,學科方向不同,就業的去向也不一樣,比如以研究鋼鐵為主的材料專業。學生畢業后大部分去的都是加工為主的企業,比如鋼鐵廠、汽車廠。
總體而言,材料學是比較基礎的學科,光是大學四年學不到特別專業的知識。所以很多同學會選擇考研深造,這個時候,不妨選擇一個前沿的并且熱門的方向,比如先進陶瓷、復合材料、納米材料、生物材料等。
核心專業:高分子材料科學與工程
從本世紀中葉。高分子材料逐漸登上了材料王國中的寶座。據2011年的最新統計,我國高分子材料的體積產量已經超過其他各類材料,塑料的體積產量已經超過鋼鐵體積產量,合成纖維的生產也超過全部有色金屬的總產量,這說明我國已經跨進了高分子材料時代。
高分子材料科學與工程的建立可以說只有二三十年的歷史。從“高分子”三個字,就知道這個專業需要用到化學方面的很多知識,在大多數院校中,都開設了無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學等,而且根據各個學校的側重點不一樣,有機化學、量子化學、結晶化學和熱力學、固體物理學、結晶學、統計物理學、聚合物流變學、高分子材料學、塑料成型工藝學、機械制造基礎、模具材料及制造等課程也都是需要學習的專業基礎課程。為了理解高分子材料中的許多物理現象。系統學習高分子物理學也是十分重要的。如果你只希望念完本科就畢業工作,高分子材料專業是個很不錯的專業,因為它的就業市場很大。
新興專業:生物功能材料
國家將生命科學和新材料科學列為21世紀重點發展的領域,而生物材料學作為一門只有十年歷史的新專業、站在生命科學和材料科學前沿的交叉學科,更是優先發展的重點。
生物功能材料專業是培養具有材料科學與工程、生物學和醫學等領域的相關知識,掌握生物材料的基礎和專業知識,能在生物材料的制備、改性、加工成型及應用等領域從事基礎研究、應用研究和技術開發等的綜合型高級技術人才。
不過很多人會納悶,生物材料到底拿來做什么呢?作用到底體現在哪里呢?答案很簡單—它們最常出現在牙科和整形外科。假牙、補牙材料、人造骨、人造關節都是生物材料的一種。例如為防止骨折,關節等部位要承擔體重的3—6倍的重量,而且一年要承受近200萬次重復荷重,因此要求人造的關節材料有優良的對生物適應性、疲勞強度和耐磨性等。
本專業畢業生的就業、繼續升學和出國深造的前景廣闊。可從事與生物材料、醫藥等領域相關的管理、產品研究開發、市場銷售、貿易等方面的工作。
院校推薦
到目前為止,我國設有材料類專業的高校有400多所,這400多所院校有自己的特色,因此,這些院校在學生的培養上也會有自己的特色。
比如,清華大學材料科學與工程專業注重學生的基礎,下設了五個方向:材料物理與化學、金屬材料、無機非金屬材料、復合材料和電子材料。不過在本科階段,五個方向的課程都大致相同。
北京科技大學的材料科學與工程專業是該校最強勢的學科,偏重鋼鐵材料研究,軟硬件設備足以讓冶金專業以外的學生眼紅。學校名師薈萃,科研實力強,本科生在校學習期間都可跟老師進實驗室做科研。
哈爾濱工業大學的材料學院則始終圍繞“高端”兩字,緊密圍繞國防尖端技術發展需要的新型材料、新型材料的精密和特種加工技術設置課程與內容。
北京化工大學的材料學是國家的重點學科,其高分子材料科學與工程專業是傳統強項,碳基復合材料、無機非金屬材料和金屬材料防護學科在全國具有很高的知名度。
材料類專業屬于工科,包括金屬材料工程、高分子材料與工程、無機非金屬材料工程等專業。不同的專業對應的工作各不相同,需要結合自身實際情況選擇就業。
材料類都是比較傳統的專業,相對于理科文科就業形勢要好很多,待遇中等偏上。工科較實用,國家政策比較照顧。
材料類行業發展比較慢,就業大體不難。不同的方向相差很大,高分子、生物材料、醫用材料較好,金屬和無機非金屬范圍廣,更容易找工作。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:功能高分子設計;雙語教學;探究式教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)26-0210-02
“十二五”規劃指出,目前我國新材料產業正處于強勁發展階段,新材料產業約占國內生產總值的15%,預計年增長速度保持在20%以上。而其中的高分子材料由于獨特的結構和易改性、易加工的特點,使其擁有其他材料不可比擬、不可取代的優異性能,從而被廣泛應用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域,并已成為現代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。而其中功能高分子材料興起于上個世紀60年代,是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域后開發涌現出的新材料,指在其原有優異力學性能基礎上,還具備化學反應活性、導電性、光敏性、生物相容性、選擇分離性、仿生性、磁性等特定功能的高分子及其復合材料,近年來在高分子材料領域占主導地位。
而功能高分子設計課程就是面向功能高分子材料方向本科學生的概論性課程,是一門研究與功能高分子相關的分子設計與合成方法的學科,主要包括各種特殊的功能單體的設計與合成、各種活性聚合方法及當前高分子設計相關范疇的最新研究成果和方向。目的是使學生在已有的有機合成和高分子化學課程的基礎上,進一步掌握功能高分子的單體設計與合成、活性聚合方法等理念與技能,培養學生初步具有設計功能單體和選擇聚合方法的能力,并了解本學科方向前沿新動向,為今后學生在功能高分子材料領域就業或繼續深造打下基礎。如何讓功能高分子設計課程的教學更適應時代的要求,滿足和諧社會創新人才培養的需求,是我們必須研究和探索的問題。
如今,國內高校的功能高分子設計課程教學所存在的問題主要表現為兩方面:(1)以漢語教學為主。功能高分子設計課程中,一部分重要內容為講述先進功能高分子材料,需要緊跟該領域前沿性發展情況,而最新的研究成果基本都會以英文的形式出現在國際刊物、國際會議資料以及互聯網上,查閱英文文獻是獲取這些最新信息的主要途徑,并且國外已有許多原版教材可直接作為圖書資料使用[1,2],導致學生僅被動依靠教師翻譯講述,無法自主獲取該領域最新的研究成果,致使學生對學科發展前沿了解不足,固步自封,也不利于提高學生的專業英語水平。(2)以“注入式”教學方法為主[3,4]。通常由教師在講臺上講授分析原理、目的、內容及測試實例,不利于激發學生興趣,導致學生主觀能動性發揮不夠,不利于培養學生的綜合能力和創新思維。綜上所述,傳統的漢語主講,注入式教學為主的功能高分子設計課程教學無法保證高質量的教學效果和質量,不利于培養既具有扎實專業理論功底,又具有良好外語水平的創新型復合人才,所以,筆者在32課時的課堂實踐基礎上提出了采用雙語教學和探究式教學相結合的方法,主要包括以下四階段的探索。
一、專業英語的有效學習
功能高分子類專業課的雙語教學旨在促使學生獲取專業知識的同時提高英文運用能力。其中的教學核心是培養學生運用英文思考、求知、交流專業知識的能力,為學生今后在專業領域運用英文進行交流以及科學研究打下基礎,不可舍本逐末過多地注重英文語法與詞匯的講解,所以稱之為英語的“有效學習”。
選取化學工業出版社的《高分子材料專業英語》,進行常用高分子單體、有機試劑及實驗器具單詞的教學,從共有詞頭和詞根出發,比如聚合“poly-”和烴“-ene”等,目的使學生在4個課時內可以做到看懂常用單詞,但并不盲目追求拼寫與語法。
二、團隊合作的開放討論
在完成初期的英語學習后,將學生分為6~8人小組,給出8~10個專題講座方向,讓學生進行小組內部討論,找出本小組最感興趣的方向,隨后委派代表在課堂陳述,最終制定6個專題。目的是教授學生感興趣的專題,而不是照本宣科地講述功能高分子領域的“老三篇”。比如學生提出專題為“導電高分子材料在電子類產品上的應用”,既與傳統專題“導電功能材料”相關,又與當今信息時代的大環境切合,可以有效提高學生的主觀能動性,使學生思維碰撞,激發學生興趣,促進創造思維的發展。
在此過程中,讓學生充分表現、合作與競爭,使教師指導和學生自主探究相結合,傳授知識和解決問題相結合,單一性思考和求異性思維相結合。要密切關注討論的進程和存在的問題,及時進行調整和引導;充分調動學生討論的積極性,及時發現優點,特別是善于捕捉后進生的“閃光點”,及時給予鼓勵。
三、英文文獻的小組pk
在確定專題以后,采取“2-1-1”的4課時講座模式,即教師進行2課時的專題講座,學生進行1課時的文獻閱讀與表述,最后進行1課時的課堂大討論,要求小組學生分工將文獻進行總結梳理,得出自己的結論和解釋。不同的學生或者團隊可以就同一問題提出不同的解釋或看法。他們要能夠將自己的結論清楚地表達出來,大家共同探討,使大家思維相互碰撞,努力撞擊出創造思維的火花。
以“感光功能高分子材料”為例,教師主要講述感光類高分子材料的光作用機理、感光基團、常見感光高分子材料,并通過英文前沿文獻的講述讓學生了解感光高分子材料的應用,隨后布置小組分工英文文獻閱讀,在下次課堂上讓各個小組代表進行文獻講述。文獻講述不需要全篇翻譯,注重理解該感光材料的合成方法和過程,以及其制備的目的和意義,并能通過小組討論與自主思考去試圖提出該文獻的創新點及不足之處,做到不迷信文獻。講述完成以后,教師帶領所有小組對各小組的表現對進行點評與提問,模擬答辯模式,很好地鍛煉學生的口頭表述能力和心理素質。最后進行小組相互評分,評出感光功能高分子材料專題文獻講述的第一名,充分提升同學們的競爭意識,引爆課堂氣氛。
四、功能設計的綜合應用
最后4課時為考核課時,考核目的為讓學生具備可以初步具備設計特定功能高分子材料的能力,比如選取“我身邊的綜合功能高分子材料設備”,讓每小組選取生活中常用的物件,指出其所含有的兩種或多種功能高分子材料,并通過小組討論、課程復習及資料查閱指出如何設計新型的功能高分子材料來取代傳統材料。例如,有小組圍繞“手機”進行協作,指出手機的表觀柔感涂層為感光功能高分子材料,具有快速、綠色、高效的特點,可采取無機填料與高分子復合的方法進行性能改進;而手機的內層電路板為導電高分子材料,可通過先進的印刷電子的方法快速制備一體化電路,降低制作成本。由此,讓學生從更深層面上理解功能高分子材料擁有廣泛應用性的特點,消除了學生“學而無以致用”的疑慮,顯著提高了學生的主觀能動性,有效培養了學生的綜合能力和創新思維。
總之,在功能高分子設計課程中,開展雙語教學與探究式教學相結合的方法對于人才培養是一項非常有意義的工程,在教學實施過程中,因材施教、循序漸進,從教學的準備、策略、方法和細節等各環節精心設計及有效實施,并不斷探索與改進。培養出既具有深厚的專業知識基礎,又具有良好專業外語的運用能力,同時洞悉學科前沿的創新性復合人才。
參考文獻:
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關鍵詞:材料類專業;卓越工程師;本科;課程體系
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)16-0237-03
高等院校的主要任務是根據國家科技與產業發展需求,培養服務于社會的專業人才。工程技術作為國民經濟發展的一個重要支點,為現代社會創造了大量的物質財富。大量優秀工程技術人才的培養,是我國成為科技與產業大國的重要前提。截止2010年,我國開設工科專業的本科高校1003所,占本科高校總數的90%;接受高等工程教育的本科在校生達到371萬人,研究生47萬人。但與此同時,長期以來我國許多高校一直是以高水平研究型人才培養為目標,忽視工程技術人才的培養,這與我國大學生教育早已走下神壇,逐漸成為大眾化教育的現狀相脫節。為此,2010年起,國家教育部提出卓越工程師教育培養計劃,旨在培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才,為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。高校本科教育不再是為研究型人才培養服務,而要將為社會培養高水平、國際化、創新型工程技術人才培養作為己任,讓學生學致以用、人盡其才[1,2]。同年,同濟大學作為國內首批試點高校,開始實施“卓越人才”培養計劃,積極致力于“卓越工程師”培養模式的實踐與探索,并作為主要單位發起成立了“卓越人才培養合作高校”聯盟。卓越工程師教育培養模式并不是否定研究型人才的培養,而是要求從適應國家發展需求出發,根據各高校自身特點和國家教育體系中所處位置確定合適的培養計劃,分層次地培養包括研究型人才和工程技術人才在內的各種所需優秀人才。本科教學作為卓越工程師計劃中的一個基座,肩負這兩種人才培養的重任,這就要求我們從實際出發,根據學校自身特點和學生發展方向制定適合社會人才需求的專業課程體系,以滿足優秀科技人才培養的需求。
一、材料類專業的沿革和課程體系現狀
材料學科主要研究材料的組成、結構、工藝、性能及應用之間的相互作用規律,進而展開涵蓋金屬、無機非金屬、高分子及復合材料等各類材料的科學級工程技術研究。材料科學研究是各種工程技術研究的基礎和重要保證,在我國幾乎所有的綜合性大學中都開設了材料類的本科專業。1998年,教育部在本科專業引導性目錄中提出了按材料科學與工程一級學科進行專業招生的思路,隨后130余所高校針對教育部有關材料科學與工程專業人才的培養要求,相繼開展了按材料科學與工程專業一級學科辦學工作[3]。材料類專業涉及面很廣,除了包含金屬、無機非金屬、高分子及復合材料等幾個領域外,大量新材料的涌現和引用拓展,又為該專業帶入了大量的知識面和研究方向。以一級學科開設本科專業,其優點在于可以拓寬學生的知識面和就業面,但也帶來專業課程涉及面太多、學生對于每個專業領域無法深入等問題。因此,如何搞好材料類專業課程體系建設,讓學生在對整個材料科學技術領域的基本理論知識有較好把握的同時,又能在某一領域學有專長,更好地適應國家科學與工程建設需要,就成為該專業教改建設中的一項重要任務[4,5]。從目前的各校材料類專業設置情況來看,大部分高校在堅持以材料科學與工程一級學科進行大專業方向進行專業教學的同時,也根據自身的特點開設了若干專業或專業方向,讓學生選擇某一專業方向領域進行深入學習。其專業方向設置較多的是以金屬、無機非金屬、高分子、復合材料等專業方向進行分類,也有以材料科學、材料工程、材料加工、功能材料、半導體材料、生態環境材料等多種形式進行分類。從其專業課程體系來看,一般都分為學科基礎(平臺)課程、專業課程和選修課程等幾類,學科基礎課程主要從材料科學的角度講授材料科學的基礎理論、材料組成―結構―性能關系、理化性能及其分析方法等;專業課程則包括深入介紹某一材料領域的科學理論和專業知識,而選修課程則可讓學生有選擇性地學習傳統材料理論及工程技術、新材料領域專業理論及技術等幾方面課程。表1列出了國內外部分高校材料類專業的專業課程分類和課程開設情況比較數據,從表中可以看出,根據高校的所處地位、培養目標和學生就業去向的差異,各校的專業課程體系設置有所不同。
對于一些“985工程”高校而言,其學生培養目標較注重材料科學研究領域,強調材料科學理論知識的傳授,相關專業基礎課程的學分占比較高,同時鼓勵學生通過選修課程選擇自己的側重專業方向。就專業課程開設情況而言,首先是有關材料學科領域的專業基礎或平臺課程的數量占專業課程總數的三分之一左右,其次是與傳統材料科學技術相關的課程,與新材料相關的專業課程占四分之一強左右。對于一些“211工程”院校而言,專業課程分類與前者相差并不大,專業基礎或課程的占比稍大些;而在專業課程開設中,與傳統材料相關的課程占比明顯增多,新材料相關課程數量則有所減少。而對于一些普通高校來說,這種傳統材料相關課程數高于新材料相關課程數的趨勢尤為明顯。這種課程設置的分布實際上與各類高校的學科定位以及畢業生未來主要服務方向相當,很大程度上滿足了國家各層次人才培養的需求。與此同時,比較一些國外知名高校的材料類專業的課程設置情況,可以發現其介紹材料科學研究領域的專業基礎類課程占據相當重的比例,明顯高于國內高校;同時新材料相關課程的開設數也高于傳統材料相關課程數,反映了歐美發達國家對新材料工業發展的偏重趨勢。重專業基礎教學有利于學生夯實專業基礎,無論今后選擇哪個主攻方向都容易上手。還有一個明顯的特點是,國外高校的實驗、實踐類課程較多,有利于培養學生的動手、實踐能力。
二、適應卓越工程師培養需求的專業課程體系建設
卓越工程師教育培養計劃的提出,目的是面向工業界、面向未來培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才,其培養層次包括本科、碩士研究生、博士研究生培養等幾個層次,而本科生的培養為整個培養體系的基礎。同濟大學作為一所國家“985”、“211工程”建設的著名工科高校,為國家培養了大批工程建設急需的各類人才,同時也培養了一批高水平科學研究型人才。其材料學專業作為國家重點學科,經過多年發展成為包含無機非金屬材料、金屬材料、高分子材料、復合材料、建筑結構與功能材料等5個專業方向的大材料學科模式,形成了自己的一定特色。因此,面向卓越工程師培養模式的課程體系建設,需要根據自身特點和畢業生去向,提出適應本科―碩士―博士研究生教育一體化培養要求的本科生專業課程體系,以滿足各種層次人才培養的需求。同濟大學材料科學與工程學院自成立以來,培養了一大批國家急需的各類專業人才,其畢業生服務于國民經濟各行各業。因此,本科專業課程體系的建設,也需通過分析其畢業生去向,把握自己的定位,以適應人才培養的需求。相比較于國內普通高校材料專業的本科畢業生就業去向[6],同濟大學作為“985”和“211工程”高校,其材料科學與工程專業的本科生畢業去向呈現明顯的特點,一是出國深造和攻讀碩士研究生的比例相當高,近三年,其數量占學生總量的50%~60%;二是服務于汽車、生物、電子信息及其他工業制造領域的學生數量相當多。即使在服務于傳統材料相關領域的學生中,由于近年來90%以上的就業學生都選擇留在上海等特大城市工作,而傳統的硅酸鹽等傳統材料工業因城市規劃等因素逐漸調整出這些特大城市,因此他們也主要服務于傳統材料應用企業而非制造企業。表2列出了資料統計的國內9所高校材料類專業本科生近幾年畢業去向[7]與同濟大學材料科學與工程專業近三年本科生畢業去向的對比數據,從中可看出高校種類和地域的鮮明特色。而在后端的同濟大學碩士研究生畢業去向中(表3),20%左右學生服務于傳統材料相關企業,5%~10%左右學生選擇繼續深造,其余大部分就業于新材料相關等其他工業領域。如果綜合考慮其本科―碩士―博士整個教育體系的就業情況,可以發現其90%以上的學生最終服務于工程技術領域,少部分學生最終從事教學與科學研究,這與卓越工程師計劃的培養目標相一致。
材料類專業的本科教學建設應該結合上述畢業生去向特點,按照課程體系既能滿足大批學生繼續深造的要求,又要滿足能直接服務于新材料和傳統材料應用相關行業、材料制造等多種行業的需求,建設材料科學研究和工程技術教育有機銜接,傳統材料與新材料課程教學相平衡,材料制造和應用教學相結合的本科課程體系。在整個本科課程體系中,學科基礎課程應該是本科教學的一個重要內容,它可以向學生傳授材料科學領域所需的基礎知識,打破無機非金屬材料與金屬材料、高分子材料的傳統界限,從大材料的角度讓學生掌握材料科學與工程技術研究的必備知識,也適應現代科技應用中材料復合的大趨勢。而在專業課程設置中,其課程體系的設置應能滿足學生未來去向的要求,因此其必修、限修、選修課程模塊應有不同的偏向。專業方向課程應該體現材料學科各專業方向的教學特點,深入介紹材料學及各專業方向的專業知識,包括金屬、無機非金屬、高分子與復合材料等方向的相關專業理論知識、制備技術、性能與應用等方面的課程介紹,讓學生有選擇性地選擇某一專業方向深入學習。專業限選課程則主要針對學生的興趣愛好,分別從科學與工程技術各領域分類介紹相關專業課程,以對接本科畢業生升學和就業的兩大出口。在材料科學領域的課程設置中,可以面向希望繼續研究生階段教育的同學,更多地從科學角度進行專業教學,通過增加專業理論類課程的開設數提高學生對材料科學領域的把握和素養,有些工程類的課程可以在研究生階段繼續講授。而在材料工程技術領域的課程設置中,則根據工程師培養的要求,著重介紹工程技術領域的課程;在具體課程設置中,應根據學生未來去向的特點,在掌握傳統材料制備工藝技術必要知識的前提下,更多地從材料性能與應用出發,介紹現代無機材料在各行各業的應用技術,以滿足學生在多種工程技術領域,從事材料應用相關技術工作的就業現狀要求。與此同時,在專業方向課程模塊中增加跨專業方向選修課程的開設,鼓勵學生提高對材料學科其他專業方向的了解。選修課程的設置則更多地從學生興趣出發,針對現代科學技術發展與學生就業興趣,分別從現代材料制備新技術、新材料、納米科技、生物技術、信息電子、汽車與交通產業、化工制造、現代科技管理等角度開設選修課程,適當增加新材料相關課程的比例。同時可以開設一門實踐應用型課程,邀請一些科學研究領域或工程技術領域的專家、技術人員以講座形式介紹材料科學與技術領域的最新發展,讓學生把握材料科技發展的脈搏。
通過學科基礎課程、專業方向課程、專業選修課程等的設置,不同類別課程之間相互支持,在扎實材料學科專業基礎知識的前提下,通過分類限選科學研究類或工程技術類專業課程與學生未來發展方向相適應,通過專業選修課程及跨專業方向課程擴寬專業視野而各有所側重,建立同時適應未來工程師或研究生培養的材料類專業本科課程體系,以滿足不同類型、不同層次人才培養的需求。
三、結論
具有創新性、國際性視野的卓越工程師培養體系建立是使我國由教育大國向工程技術大國轉變的一個關鍵,作為整個卓越工程師培養中的基礎環節,材料類專業課程的設置必須在適應學校自身特點和學生就業去向的情況下制訂特色鮮明的、本科―碩士―博士研究生課程設置有機統一的本科專業課程體系,以優秀工程型技術人才培養為主線,突出材料應用技術教育,同時兼顧材料科學研究類人才的培養需求,更好地為我國科學與工程技術發展輸送各種優秀人才。
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關鍵詞:高分子材料加工與成型;課程設計;指導方法;教學改革
高分子材料加工與成型課程設計是高分子材料專業系列課程中的重要組成部分,是學生在完成高分子材料成型與加工原理理論學習和工廠認識實習后的一項實踐項目,是學生對所學相關基礎知識的綜合運用與實踐[1-2]。通過這一實踐環節,使學生熟悉并了解文獻檢索相關知識,培養學生資料收集及運用、設計及配方計算、計算機CAD作圖的能力,為畢業設計打下基礎[3-4]。高分子材料加工與成型課程設計通常是在給定設計題目基礎上,根據設計要求,一人一題獨立完成。通常安排2~3周,需要一定的獨立思考能力和團隊合作精神。在指導學生完成課程設計的過程中,我們發現不少同學只會死記書本知識而不會靈活運用,在接受設計題目后茫然無措,不能有效收集資料。此外,對課程設計環節不重視,懶于思考,經常坐等其他同學接近完成后拿來機械模仿,不去思之所以然,導致設計說明書漏洞百出。因此,為了提高學生課程設計完成質量,激發學生學習興趣和主觀能動性,幫助學生熟悉工程設計流程并掌握正確的工藝計算規則,指導老師必須針對學生實際情況,探索合適的指導方法,以達到培養合格工程實踐人才的目的。現就課程設計的各個環節指導方法的改革和實踐總結如下。
1課程設計題目的選定及時間安排
在課程設計開始之前,首先要對學生情況進行摸底,了解學生對相關理論知識的掌握及靈活運用程度,以及對本專業領域主流產品實際生產流程、工藝參數、基本配方的熟悉程度,了解學生獲取文獻及生產資料的渠道和學生對課程設計的重視程度。在輔導學生時,通過啟發的方式引導學生提出問題并幫助其找到解決問題的思路。通過詳細的調研和輔導,了解學生的基礎,并使學生知道如何進行課程設計準備工作。在擬定課程設計題目時,盡量擬定學生感興趣且資料收集較為容易的題目。如我們在生產實習中曾經組織學生參觀株洲時代新材、株洲工業園金德管業,對改性塑料生產工藝、注塑、模塑和擠出加工成型方法積累了詳細的一手資料,學生對一些應用性強的產品如家電專用PP塑料、汽車內外飾件的工程塑料、給排水管等產生了濃厚興趣,我們擬定了一系列有針對性的題目供學生選擇,如“高鐵用PTFE滑塊產品工藝設計”“耐高溫聚乙烯管工藝設計”和“高鐵用尼龍扣件加工工藝設計”等。課程設計開始的時間選擇也極為重要。課程設計一般需要2~3周時間,程序為指導老師下達題目,進行具體安排和講述基本要求,確定考核方式,使學生充分了解課程設計的內容和需達到的任務指標。但是如果采用集中的2~3周時間,完成從選題到設計方案優化和完善以及設計說明書的撰寫,時間上較為緊迫。因此,需要機動靈活地安排設計各個環節的時間。同時,由于目前我校的高分子材料加工成型課程設計安排在理論課程結束后、期中考試周開始前,生產實習安排在學期初,雖然理論課程的學習和課程設計環節銜接緊密,有利于學生在對理論課程尚有深刻記憶時通過課程設計進一步加深理解,但即將開始的期中考試必然會分散學生的精力,占用不少時間,使課程設計完成的效率和質量難以保證。學期初的生產實習由于只是進入車間參觀,聽取工程師講解,生產實習結束后馬上是多門專業課程的學習,實習期間掌握的現場知識和工藝細節會隨時間流逝慢慢淡忘,對課程設計沒有起到應有的輔助作用。為了把生產實習、理論課程講授和課程設計有機地結合起來,我們改革了課程設計的教學過程,在學期初安排生產實習時,根據實習內容安排了課程設計的選題工作,使學生帶著課程設計的任務進行生產實習。在實習動員會議上,指導老師引導學生關注實際生產中原料配方、原料質量指標、設備參數、車間生產制度等與設計相關的問題,做好詳細記錄。學生在現場實習時,由于有確定的目標,可做到“帶腦”“帶心”參觀生產過程,與工程技術人員深入交流,有利于獲得更多的生產資料。實習結束后,要求學生在實習報告中添加和設計題目有關的生產工藝現狀與發展、工藝流程及控制方面的內容,使學生對將要進行的課程設計有一個總體認識。為了讓學生更好地消化理論知識,提高效率,課程設計集中的時間段可安排在期中考試結束后,一來學生可釋放復習迎考的壓力,心態最為放松,有利于課程設計環節的開展;二來老師結束理論課程也有更多的精力全程輔導。在組織課程設計的教學模式上,為了強化學生的獨立性,減少對教師和其他同學的依賴,在選題上盡量體現不同,如在產品規格、原料來源和質量指標、生產工藝選擇等方面存在差異。同時,指導教師需在統一的時間檢查進度,召集3次設計討論會議,時間節點設置在工藝計算部分初步完成、設計說明書初稿完成和圖紙初稿完成階段,在集體討論中,對相關環節出現的錯誤可及時更正。在學生分組上,應考慮不同學生的層次,在對學生性格、心理的充分了解上進行分組,如有的學生工作細致,追求完美,有的學生善于整理文獻,有的學生公式運用熟練,計算能力強,合理的分組能達到1+1>2的效果。
2課程設計應體現學生的自主性和教師輔導的有效性
在課程設計教學過程中,指導老師的輔導環節是十分重要的[5]。指導老師首先要消除學生面對選題時茫然無措、無從下手的心理,給學生詳細講解相關范例,幫助確定設計說明書框架并及時審閱相關內容。指導老師輔導可以采取在線隨時輔導和線下集中組織兩種方式相結合的形式。老師統一召集學生,以會議的形式對設計任務、設計說明書的內容和格式、圖紙的要求和數量進行統一規定,對學生普遍存在的問題進行統一解答。引導學生查閱和使用工具書,對往屆課程設計中出現的問題提前做好預警并提出解決的途徑。由于學生在知識儲備和接受水平上存在個體差異,開展有針對性的個別輔導十分必要。在線聊天工具是大多數學生使用頻繁且得心應手的工具,在線討論也可消除學生單獨會見老師的緊張。設計組的學生和指導老師可建立討論組,暢所欲言,開放和放松的氛圍也有利于激發靈感,減少失誤。學生遇到公式運用上的困難以及某些關鍵資料無法收集的情況,可以直接和老師進行一對一的討論,獲得及時有效的幫助。
3課程設計授課方式改革應體現科學性和學生獨立性
3.1課程設計在課程體系中有承上啟下的作用
課程設計是在學生已經掌握一定的基礎理論知識之后和開展畢業論文(設計)之前的實踐教學環節,具有承上啟下的作用[3]。首先,它以某一理論課程為基礎,如在學習了高分子成型加工原理這一門理論課后開始高分子成型工藝課程設計,學習了塑料成型加工設備后,相應地開始高分子設備課程設計等。根據課程所學內容對學生提出了設計任務和技術要求,又給學生動腦、動手的余地。這個環節對學生的畢業設計,乃至今后走上工作崗位后的實際工作都有著重要的影響。
3.2課程設計具有很強的綜合性
為了使學生獲得必要的工程設計能力,必須通過授課方式改革來體現科學性和學生的獨立性。如指導老師從往屆的設計中,挑選代表不同水平層次的設計,在課程設計開始前的課堂講授環節進行詳細的對比分析,幫助學生建立起一個設計質量標準。為了培養學生的獨立性,在設計時,務必使每位學生有不同的設計基本數據,如產量、原料組成和配方設計,生產工藝等,減少學生對其他同學的依賴,積極參與到設計的整個過程,能夠較好地提高學生的參與性、積極性,同時激發學生主動思考和創造。在課程設計過程中,工藝流程和設備類型的選擇都需要根據物料的物性參數和實際工藝條件來共同決定。
3.3課程設計授課需針對不同學習層次進行合理設計
在實際指導環節,由于學生的知識基礎和能力的差異,在獲取基礎工程數據、物性數據、方案設計、公式選用等方面都會有或多或少的困難,可對問題進行分析,采取不同的處理方法:1)針對少數同學遇到的非共性問題,單獨輔導,對認識不清的問題進行答疑解惑。如注塑、擠出工藝中基本原理和工藝條件確定,對于PS,需考慮熔體溫度、模具溫度、平均注射速度的影響,而對于PP和PE,還需額外考慮保壓時間和總循環時間的影響。2)對于大部分學生在課程設計過程中遇到的共性問題,采取集中詳細講解的方式進行,并對設計過程中所涉及的知識點在實際工程中的影響進行引導與分析。如在擠出機的設計計算中,對于擠壓系統的計算,包括螺桿主要參數設計和機筒設計以及螺桿和機筒材料的選擇與校核。然后根據市場上常見擠出機的型號和基本數據,結合擠出機生產能力、產量基本要求,根據物料特性、理論公式計算出螺桿加料段、塑化段和均化段長度尺寸,確定螺桿種類,并根據計算數據進行校核,選定擠出機設備。3)對于設計過程中學生遇到的因不了解設備形狀和結構等造成的困難,指導教師可通過實物、多媒體圖片及動畫的方式向學生展示說明,讓學生充分了解設計中所選用設備的結構和特點。
4考核方式應綜合全面評價學生的實踐能力
作為工科專業,我校材料化學專業的培養目標是培養高分子材料設計、加工改性領域的工程技術人才。僅僅通過提交設計說明書、由指導老師評定一個分數,對于評價學生的綜合能力來說還較為片面。課程設計考核的是學生對理論知識的綜合應用能力[6]。因此,有必要對考核方式進行改進,比如指導老師可以提出一些有針對性的問題,這些問題沒有統一的答案,但可以開啟學生思路。如原材料為什么要規定某些成分的最高含量值,超過規定值會有什么影響;如果在現有配方基礎上進一步提高韌性或硬度應怎么改進等等。指導老師可以引導學生在專業知識基礎上探索答案,使學生提高運用專業知識解決實際問題的能力。為了更好地考察學生的實踐能力和綜合思維能力,課程設計的考核方式可以實施彈性考核,從而更好地考察學生的實踐能力和綜合表現能力。考核成績將按比例分配至課程設計的各個具體環節,即設計方案的提出和思路(20%)、課程設計方案的工程計算和工藝安排(35%)、工程圖紙繪制(20%)、課程設計答辯(15%)和開放性工程實際問題回答(10%)。其中,設計方案的提出和思路主要從方案的合理性、實踐性進行評價,同時考察學生思路是否清晰、文獻調研是否周密以及系統總結能力等;課程設計方案的工程計算和工藝安排主要考察學生是否能充分利用所學相關知識在設計資料基礎上完成正確的工藝計算,并根據平時實習環節獲取的現場知識充分進行工藝安排;工程圖紙繪制主要考察學生圖紙繪制的正確、規范程度,課程設計答辯主要考察學生的綜合表達能力;而通過對指導教師所提出的工程問題的解答可了解學生的理論知識基礎是否扎實,能否活學活用。
5結語
綜上所述,高分子材料加工與成型課程設計的選題需結合學生就業方向,因地制宜,難度適中;時間安排要靈活機動,適當分散,以安排在期中考試結束后為佳;教師輔導應方式靈活,統一與個別相結合,注意保護學生的學習自主性;考核方式應多樣化,將設計的多個環節分開考核,綜合評價,考察學生多方面的能力。應用上述指導方法,學生均感覺通過完成高分子材料加工與成型課程設計,既提高了對知識的理解和應用,又增強了動手能力和解決實際問題的能力,收獲很大。
參考文獻:
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一教學改革途徑與成效
1.培養方案的重新設置材料化學特色專業的改革重點是對材料化學專業學生實施綜合素質培養、工程實踐能力培養、創新精神與創新能力培養。培養學生深入思考問題和創新能力的改革必須貫穿在整個教學過程中,貫穿在課堂教學、實驗、設計等教學環節。2010年前,材料化學專業的課程內容主要局限于高分子材料范疇。而現實要求我們跟上材料科學的現展進程,反映材料科學的最新成就。因此,在以往培養方案的基礎上,2010級材料化學專業的培養方案中開設了復合材料方向,也就是將材料化學專業分成2個平行的方向:高分子材料和復合材料。在課程的縱向關系上,材料化學專業新的課程體系確定了“大平臺,小模塊”的課程模式。大平臺包括專業基礎課與專業課,它強調專業教育的普適性、系統性和科學性。通過大平臺的設置,使學生在掌握專業基礎理論知識的同時,培養學生全新的思維與視角、全面的知識與技能、綜合分析與解決問題的能力與方法。小模塊是在大平臺基礎上設置的高分子材料和復合材料方向的專業模塊課,讓學生有針對性地選擇適合自己的專業方向。培養方案調整前和調整后的課程體系學時及學分分布見表1。
2.“三綱”的制訂根據材料化學專業特點和社會對材料化學專業技術人才的需求,我們將材料化學專業設置為高分子材料和復合材料2個課程體系。根據新課程體系的培養方案,重新編制了有關材料化學專業課程的教學大綱、考試大綱及實踐教學大綱,如《材料測試與研究方法》及實驗、《材料化學》、《高分子化學》、《高分子物理》、《高分子材料加工原理》、《高聚物合成工藝學》、《塑料加工設備》、《材料加工設備課程設計》及《材料復合原理》、《復合材料工藝與設備》、《復合材料結構設計》、《材料表面與界面》等專業課程。在這些專業課程“三綱”編寫過程中,有目的地增減了一些內容,新編的“三綱”無論是理論教學,還是實踐教學都非常注重學生能力的培養。
3.專業教材的選用根據教師“三綱”的制訂,經相關教師評議、系主任審核、主管教學的院領導審批,選用了合適的相關教材。一般選用的教材為教育部或省教育廳推薦的規劃教材或“面向21世紀課程教材”、“九五”、“十五”、“十一五”國家級和省部級重點教材;教材版次以近三年出版的新教材為主。目前,專業選用的高水平教材(“高水平教材”是指面向21世紀課程教材、“九五”、“十五”和“十一五”國家級規劃教材、省部級規劃教材、精品課程教材、各級各類獲獎教材)比例達到42.86%,選用2008年以來出版的教材比例達到71.43%。選用的教材使用效果好,學生普遍感到滿意。2011年6月對07級材料化學專業1、2班共58名學生進行了教材滿意程度抽樣調查,包括內容適應性,出版質量,便于預習、復習程度,課前到書率等4個方面的內容,學生反應良好,滿意率達到87.40%。
4.學期授課計劃的制定學期授課計劃是教師組織課程教學環節、教學內容、教學進度的具體安排,是對有計劃、有目的地開展教學工作的保證,教師在開課前必須編制好學期授課計劃。根據材料化學專業課程教學大綱的要求,本課題組負責人在安排任課教師時,先考慮教師的科研方向和業務經歷,然后組織各任課教師針對特色專業的性質和選用的教材,按照專業課程表、教學進程表和編制說明等內容要求,編制學期授課計劃,體現教學課時安排的科學性、合理性;為了保持高教學質量的穩定性,任課教師名單確定后,一般不隨意變動。同一課程不同年度的學期授課計劃根據教學效果與意見反饋、科研發展的大勢所趨、社會對專業人才的需求都要求有所更新,這有利于學生更好地了解專業的發展前沿,也有利于學生的就業問題的解決,使學生更好地走上科研道路或走向工作崗位。
5.教案、習題集與答案的撰寫課題組教師根據自己多年的教學經驗和心得體會,通過集體的研究,仔細商量和交換意見,共同完成了材料化學專業相關課程教案的制定工作。這些教案是教師們智慧和能力的結晶,凝聚了教師們的辛勤勞動和大量心血,也是教師們教學內容精心安排、教學方法創新設計的成果。同時,課題負責人還組織了教師們對所擔任教學任務的專業課程進行習題集和答案的編寫工作,這有利于學生理解所學內容和加深其印象,也有利于學生及時復習和鞏固所學知識,從而使學生能把握重點、解決難點,輕輕松松地進入后續課程的學習。田俐老師所撰寫的《材料化學》教案被評為2009年度湖南科技大學校級“優秀教案”。
6.多媒體課件的開發在廣泛學習、研究了豐富多彩的課件資源后,根據我校材料化學專業課程設置為高分子材料和復合材料2個課程體系的特點以及教師的科研情況,由各任課教師開發制作了相應課程的多媒體課件,這些課件凝練了課程的主體內容和教師們的科研成果精髓。多媒體課件圖文并茂,既生動,又形象,教師可將教學內容與自己的科研所得融為一體,授課內容貼切真實、直觀效果好、淺顯易懂,使學生在抽象的知識獲取過程中培養創新的意識和學會科研的思維。2011年12月我們針對材料化學專業課程的部分多媒體課件教學效果,在08級材料化學和無機非金屬材料工程專業共81名、09級材料化學和無機非金屬材料工程專業共92名學生中進行了抽樣調查,抽樣調查結果顯示均為“優良”。許多學生認為這種“教學與科研互動”的模式教學效果非常好,容易理解和掌握教學內容,并且對科研也有了一定的了解。
7.學習信息資源的共享目前,學校寬帶上網速度很快。在完成材料化學專業理論和實踐課程的課堂教學之余,我們要求各位任教教師能充分利用計算機網絡的便捷盡量給學生提供更多的教學輔導、答疑等服務。我們建立了材料科學與工程系的公共電子郵箱、建立了材料科學與工程系的QQ群,方便教師之間進行教學的討論與經驗的交流。同時,我們也建立了與學生網上交流的渠道,如班級QQ群、年級QQ群和專業QQ群等,方便教師和學生之間的資源共享,教師可在QQ群里上傳學習信息資源,如課程教學錄像、教學多媒體課件、教案與習題、學習參考書和參考文獻,以及其他一些學習資料和網絡資料等;另外,通過這種及時的方式,學生可向教師進行一些疑難問題的咨詢;教師也可及時回復學生,以幫助學生完成學習任務。#p#分頁標題#e#
8.教學方法和教學途徑的改革近幾年來,我們材料化學專業的主體課程基本上都實現了多媒體教學途徑,這種方便、快捷、高效多媒體教學通過演示課件,使授課方式變得方便、快捷,節省了教師授課時的板書時間,提高了教學效率。通過這種綜合應用文字、圖片、動畫和視頻等資料來進行教學活動,使普通教學手段難以講清楚的抽象難懂的知識更直觀更形象,使學生易理解和把握知識點,同時,這種生動形象的輔佐以教師自身科研成就的課堂教學活動富有啟發性和真實性,能活躍學生的思維和調動學生的學習興趣,激發學生的創新潛能和培養學生的科研意識。通過多媒體教學途徑,教師向學生傳輸了更多的信息和更前沿的知識,并將自己的科研成果和經驗直觀真實地展現給學生,如此,抽象的課程內容具體化,枯燥的課堂氣氛活躍化,學生的學習積極性大大提高,強烈要求理論知識實踐化。針對學生意愿進行科研活動的要求,我們會主動提供從事相關科研工作的教師的名單,然后教師和學生之間進行雙向選擇,教師可以給學生安排一些簡單的科研實驗或在導師指導下學生自行設計一些科學實驗。自2009年以來,我們材料化學專業實驗室對本專業的任何學生均是開放的,學生選定導師后,可以自由支配實驗時間和出入專業實驗室開展科研活動,這方便學生鞏固所學的基礎理論知識,也為學生盡早地進入畢業論文階段以及創新意識和科研精神的培養提供了機會和條件。收集的數據顯示,凡是從大一和大二期間就跟隨教師從事科研活動的學生容易通過研究生復試,錄取率相對來說要高一些。
二教學效果評價
1.近三年的學生評價近三年來,課題組的老師都能做到認真備課、認真編寫每次課的教案、制作多媒體課件、認真上好每一堂課、認真輔導、認真批改作業、認真考試考核;每一位老師都有良好的職業道德素質和敬業精神,能做到教書育人,對學生既嚴格要求,又處處關心,既教他們知識,又培養他們具備良好的思想品德和學風,使他們既能成才,又能成人。學生測評(測評指標有:講課有熱情、精神飽滿,講課有感染力、能吸引學生的注意力,對問題的闡述深入淺出、有啟發性,對問題的闡述簡練準確、重點突出、思路清晰,對課程內容嫻熟、運用自如,講述內容充實、信息量大,教學內容能反映或聯系學科發展的新思想、新概念、新成果,能給予學生思考、聯想、創新的啟迪,能調動學生情緒、課堂氣氛活躍,能有效地利用各種教學媒體等)結果顯示:學生對材料化學專業課程任課教師的教學評價打分相對別的專業來說要高一些。
(本科,學制四年,授予工學學士學位)
一提到“紡織”兩個字,也許很多人腦海里會浮現出一排排機器,穿著工作服檢查進度的女工在其中穿梭著的畫面。20世紀七八十年代,能進入紡織工廠工作對于許多女性來講是非常值得炫耀的事。但隨著產業結構的調整和新型機器、技術的運用,大批紡織工人下崗,讓很多人認為紡織產業是“夕陽產業”。于是,這一曾經很“熱門”的專業,成為許多考生不愿報考的“冷門”專業。這就造成在許多大學,絕大多數紡織工程的同學都是因為各種原因被調劑到該專業的尷尬局面。但令人欣慰的是,原本一些以紡織為特色,在更名熱潮中淡化原來紡織特色的院校,最終在發現本身特色后,又重新把“紡織”這一關鍵詞置于校名之中。
紡織工程屬于工科門類下的輕紡類,同其他工科類專業一樣,紡織工程專業在大一、大二這兩個學年主要課程為公共課,包括高等數學、普通物理、普通化學、計算機基礎等課程,目的是為大三開設的專業課打基礎。從大三上學期開始,會有一些紡織類專業課程,包括紡紗學、針織學、非織造學等,主要內容是介紹各種棉紡機械的運轉原理,紡織材料生產的工藝流程以及各種織物的織造和結構。在大三下學期的時候,會有不同方向的課程供同學們選擇:紡織材料與產品設計、針織與服裝、紡織工程與計算機應用、紡織品與貿易、紡織現代技術應用。這五個方向各有特色,例如紡織材料與產品設計一般是打算繼續深造同學的首選,因為其理論性較強,紡織現代技術應用等適用于打算畢業后到紡織企業技術部門工作的同學。不同學校該專業設置的方向有所不同,如果提前根據自己的興趣、愛好以及專長作出選擇,專攻某一領域,將為以后的就業鋪平道路。
紡織工程專業是一個與人們生活息息相關的專業,設有紡織類相關專業的院校在全國有近70所,包括各本科院校以及專科院校。其中,較為著名的有東華大學,其前身為中國紡織大學,求學紡織工程專業的學子可根據自己的就業傾向選擇紡織技術設計方向、針織與服裝方向、紡織品設計方向、紡織品檢驗與商務方向、紡織國際貿易方向、紡織產業管理與評估方向等六個專業方向;武漢紡織大學,其紡織工程是國家特色專業和省級品牌專業;青島大學,其紡織工程專業有三個方面的特點,分別是紡織新技術、新工藝與紡織質量控制,計算機在紡織上的應用,紡織品貿易與營銷。此外,北京服裝學院、江南大學、蘇州大學、天津工業大學等院校的紡織工程專業也較有特色。
從就業方向看,紡織工程專業就業的方向主要有以下幾大方面:第一是考取公務員。招收紡織工程專業的崗位大多是海關檢驗類,難度很大,考取人數只占少數。第二是到紡織廠技術部門工作,這類工作對專業知識的掌握要求較高,學生只有在校期間打下扎實的基礎,才能在工作上有所成就。第三就是大多數人所選擇的,到外貿公司從事與紡織相關的工作。這些工作一般要求英語水平較好,掌握日語、韓語等小語種者優先錄用。讓很多認為紡織工程是“冷門”專業的人大跌眼鏡的是,紡織工程專業是一個就業率較高的專業,畢業生不一定非要通過考研來使自己脫穎而出,大多數紡織企業只要求大學生本科甚至是專科學歷即可。紡織工程專業在南方的就業形勢明顯要比北方好,如果大家在畢業后想繼續從事這方面的工作,不妨以南方為就業主場去闖蕩一番,那里會有一片新的天地在等待著你。
非織造材料與工程
(本科,學制四年,授予工學學士學位)
雖然說從名字去認識專業,并不一定能讀出所有專業的真諦,但真正弄懂專業名稱關鍵詞所指,對專業的理解也就容易得多。從名字看,“非”,即“不,沒有”的意思,“織造”,就是“紡織”的意思。那么綜合而得,可以看出來非織造既與傳統紡織息息相關,同時又脫離于傳統紡織。換個更簡單的說法,紡織一般的原料是紗線,而非織造就是“沒紗線”的意思。最開始的非織造主要是不織布、無紡布等,注意看都有個“布”字。而現在是非織造材料,材料的領域要遠遠大于布了,這個也是非織造飛速發展的結果。
可能如此解釋還是會讓一些人摸不著頭腦,不如我們來看看非織造材料在我們日常生活中的運用吧。首先是衛生用品,如嬰幼兒所用的尿不濕,女生最喜歡的面膜紙,醫療中廣泛運用的防護服、口罩等;其次是家居用品,最典型的是紅地毯、窗簾、桌布、擦拭布(擦車布、高級的鏡頭布);再次還有農用的塑料布、紡粘布、過濾材料、包裝袋等。總而言之,非織造技術具有工藝流程短、工藝靈活多樣、生產效率高、原材料范圍廣、產品品種多和應用領域廣等特點。
說起非織造材料與工程專業,它具有多學科交叉、學科與工程緊密聯系的特點,與高分子材料、電子信息科技相結合,綜合紡織、塑料、造紙、化學、印刷等技術與裝備。在大學期間,主要課程包括非織造學、紡織材料學、非織造產品與應用、非織造工程設計、非織造產品質量與檢測、高分子物理與化學、功能纖維及其應用、復合材料、非織造布后整理、國際貿易與實務等。除了坐在教室里的理論學習外,社會實習、微機上機、工程訓練、專業課基礎實驗、非織造產品的材料與結構分析、非織造材料設計與檢測、非織造工程及項目實習、非織造生產與裝備的認知實習、貿易與營銷實習、生產實習等都必不可少。
與紡織工程相比,非織造材料與工程專業顯得小眾一些,開設的院校不多,有特色的有東華大學、天津工業大學、蘇州大學、武漢紡織大學、浙江理工大學、西安工程大學、安徽工程大學、嘉興學院等。
服裝設計與工程
(本科,學制四年,授予工學學士或藝術學學士學位)
紡織工程專業注重技術,非織造材料與工程專業則偏重于材料,作為輕紡類的另一分子――服裝設計與工程就與設計更緊密相關。有一檔非常受歡迎的真人秀節目――《天橋驕子》,參賽者們以巧思妙想和縫紉技術讓一塊塊原本普通的布料,在剪剪裁裁、縫縫補補之間就成為一件又一件既時尚又新潮的衣服,讓觀看的人不得不感嘆設計化普通為神奇的奇特之處。而這樣的巧思與技術,服裝設計與工程專業的學子也同樣擁有。
服裝設計與工程專業具有工程技術與藝術設計相互滲透、服裝學與其他工程學科相互交叉的辦學特色。服裝設計與工程專業培養的正是從事服裝成衣款式設計、服裝樣板與工藝技術、服裝數字化技術應用、服裝材料與功能防護服裝開發等領域的工程技術與成衣設計人才。但現代服裝設計與工程專業培養的,又不僅僅是擁有設計才能、躲在設計室工作的藝術家,還必須是了解服裝產業經濟、服
裝市場營銷、商檢和貿易、品牌管理與運作,成為服裝行業貿易的實干家。正是由于服裝設計與工程專業兼有藝術性和實干性,所以既招收藝術類專業的考生,也招收普通類的考生。招藝術類的側重藝術設計,招普通類的偏向行業管理。無論是哪一類考生,有一定的美術基礎學起來要便利一些。
從主要課程來看,也是設計與實干的結合。成衣工藝學、服裝材料學、服裝人體工程學、立體裁剪、服裝款式設計、色彩構成、立體構成、圖案設計、工業紙型設計、女裝結構設計、男裝與童裝結構設計等課程從整體到不同人群的服裝設計入手,傳授設計方面的相關知識;服裝生產管理、服裝市場營銷、服裝廠設計、服裝市場調查與預測、服裝商品企劃學等課程則著重培養該專業學子的經營、管理能力。待專業課程學習之后,材料性能與結構實驗、款式設計實踐與樣板技術實習、成衣工藝實習等工程技術環節就將學生從象牙塔引向社會實踐,使所學與未來從事的工作結合起來。如此多方向的課程,有時直讓本專業學子吐苦水。
由于服裝設計與工程專業學習的特點,就業也有明顯的區分。一部分人會選擇堅守設計師的夢,專注于畫結構圖或做設計。但由于我國目前服裝行業的特點,需要設計人員的較少,因此大部分人會從事服裝貿易工作,我所在學校該專業80%的同學從事服裝外貿跟單工作。
新型紡織機電技術
(專科,學制三年)
隨著紡織行業整體水平的提升,紡織機械行業也迎來新的發展,清梳聯合機、精梳機和分部傳動懸定粗紗機已經接近國際水平,機電一體化的劍桿織機、電腦橫機、高速經編機等也實現產業化。正是在紡織設備更新換代越來越快、自動化水平越來越高的時代,新型紡織機電技術也需要更多的專業人士。
新型紡織機電技術面向紡織及機電類企業,培養具備機電一體化技術應用能力和管理能力,從事機電一體化紡織設備及其他設備的安裝、調試、維護、檢修、管理等工作的技能型人才。
與大多數專科專業注重產學結合相似,該專業前期先進行工程制圖與CAD、機械零件加工、電工電子基礎與實踐、紡織機械分析與維護、紡織設備電氣安裝與調試、維修電工實訓、PLC與變頻器技術應用、機電控制系統調試與檢修、紡織設備分析與維護、機電設備管理等課程學習,再組織學生進入相關企業進行實踐、實習。
由于該專業具有較強的工程技術特色,因此雖然是針對紡織設備,但在開設院校里,大多將其歸于機電系或機械系。南通紡織職業技術學院的該專業為國家示范性高職院校重點建設專業,是機電系成員之一。山東科技職業學院的該專業屬于機械工程系。
紡織品檢驗與貿易
(專科,學制三年)
紡織品從設計到制作,再到出廠在市場上進行流通,必須要經過專業的檢驗,上個環節合格才能流入下一個環節。紡織品檢驗與貿易專業將檢驗與貿易兩個環節打通,培養具備文化科學基礎知識和紡織品商品檢驗理論知識、具備紡織品檢驗技能和進出口談判技能、掌握紡織品貿易及紡織品質量管理知識、外語水平較高的技術應用型專門人才。
【關鍵詞】工程教育改革 實踐教學 CDIO模式 高分子絕緣材料
目前,在我國高等學校工程教育的教學工作中,課堂授課一直是一種主要的教學形式,以傳授知識為目的,授課形式主要采用“板書+講解+掛圖”或“多媒體+黑板”的教學模式。這種教學模式是以教師為中心、以書本為中心、以課堂為中心的單一教學方法。基本是“滿堂灌、注入式”的教學模式。教師是主體、學生是客體。教師注重向學生灌輸知識數量,習慣用現成科技知識去充斥學生頭腦,學生學習的只是前人留下的知識,最后的評定方式是以學生記憶知識的多少來衡量。學生追求的是書本上或教師給出的標準答案,在課堂上沒有提出問題的機會,脫離工程類人才培養方式的特點,學生受到的只是思維的培養,而動手能力、實際操作能力和創新能力卻大大的被忽視。這種教學方法長期下去,學生缺乏學習熱情、思維會受到抑制,不利于學生創新能力的培養和提高。而作為工程類高等院校的社會責任是培養具有綜合能力的復合型人才,這些人才將是國民經濟建設的主力軍,一定程度上代表了一個國家創新思維水平,因此,目前這種培養模式應該改變已經是迫在眉睫的了。
CDIO培養模式側重課程學習與項目設計相聯系,培養學生的工程實踐能力。CDIO的培養目標是:理論知識與推理、個人與職業技能、團隊協作與溝通能力,在企業和社會環境下構思、設計、實現和運作等四個方面的能力。CDIO教學模式將培養目標融入整個課程體系中,每一個能力點都具體落實到課程和課外實踐環節中,CDIO注重實踐性教學和實際動手能力的培養,主張課程實驗教學應該從具體實際出發,然后上升至理論,最后再回到實際操作中,以創作產品為最終的教學目標。以工程項目從研發到運行的生命周期為載體,通過項目設計將整個課程體系系統地、有機地結合起來,學生以主動的、實踐的方式參與到課程的各個教學環節。CDIO提倡“做中學”“學中做”和“基于科研或工程項目中學習”這種模式,提出了系統的能力培養、實施指導,以及實施過程和結果檢驗的標準,具有很強的可操作性。CDIO標準中提出的要求是參照工業界的需求,將工業企業界對人才的具體要求與教學大綱、教學計劃以及課程設置,通過每一門課、每一個教學環節來落實產業對能力的要求,以滿足企業對工程人才質量的要求。總之,其基本原理是以典型產品為學習載體,以工程方法為手段,將產品工程成功的理念、方法、技術、過程、標準、環境與經驗應用于教學內容和教學方法,在CDIO背景環境構建實踐教學體系,并參照企業生產管理的制度和經驗實施教學,使行業、職業、學業和就業相互交融,培養高素質的技術應用型人才,是一種培養工程類人才行之有效的方法。
傳統教學方法和現代教學方法是兩種教學體系、兩種思維。從古至今在高等教育中所采用的教學方法大都是以教師在課堂傳授知識為主要特征的教學方法,將現代教學方法界定為:在現代社會中產生的、反映現代社會發展對人才培養要求的那些新的教學方法,如:啟發式、體驗式、暗示法、提問式或觀摩教學、多媒體教學、現場教學、互動教學等教學方法,在現代高等教育教學活動中,這兩類對立的教學方法是并存的。傳統的教學方法經過幾千年的運行,也在不斷地完善,到赫爾馬特時期臻于完善。
“教育即生活”“教育即生長”“教育即經驗的改造”是杜威教育理論中的三個核心命題,這三個命題緊密相聯,從不同側面提示出杜威對教育基本問題的看法。以此為據,他對知與行的關系進行了系統的論述,同時提出了“做中學”的原則。而“做中學”的原則有利于建立現代教學中的新型師生關系,從根本上改變了傳統的師生關系。“做中學”的原則與實踐教育的目的是一致的。全世界有幾百所大學成功實施了做中學的教學理念,培養的學生理論聯系實際,具備各種實際能力,深受企業界的歡迎。依據CDIO工程教育模式,結合哈爾濱理工大學絕緣材料專業的專業課程教學工作,本著針對現有的教學方法與現代教學手段改革與探索的目的,對現代教學方法和教學手段的改革、創新進行探索性研究,研究動態專業課程教學方案的調整并制訂本科課程教學計劃與教學大綱及新的教學質量評價體系,嘗試在絕緣材料專業本科教學活動中進行CDIO模式的教學改革。以哈爾濱理工大學高分子絕緣材料專業方向為例,我們開展了多種形式的實踐教學環節,其中包括:認識實習、技能訓練、學年設計、課程設計、生產實習、與企業聯合培養、利用教師與企業間的項目合作機會以及聘請本專業方向的校友給學生做專業指導等方式,效果非常顯著,學生的就業率達到90%以上,而且得到同行業的認可。取得的效果是很顯著的,而且具有一定的研究價值、應用價值和推廣價值。
現代教學方法的主要特點:
(1)發現學生的智慧和潛能。這是現代教學方法的時代特點。其典型代表是布魯納的發現法之所以風靡全球,原因是它適應了開拓學生創新精神與實踐能力的時代要求。年輕學生的思維較活躍,發現法有利于提高學生的智慧潛力。
(2)調動學生學習積極性和充分發揮教師指導作用相結合。現代教學方法既重視學生學習的積極性,又肯定教師的主導作用。現代教學方法是以發展學生的內部潛能為出發點,使學生對知識產生興趣,抽象的理論知識與實際生活相結合,讓學生感覺知識淺顯易懂,不能產生畏懼感,發揮學生發散思維的能力,形成學生自身對知識有強烈的吸引力和攝取知識的急迫性,這樣會收到更好的教學效果。
(3)注重學生學習方法。教學方法實際上包括兩個方面,一方面是教師“如何教”,另一方面是學生“如何學”,二者有著必然的聯系。教法通過學法體現出來,而學生學習效果的好與壞要通過在實際操作過程中體現出來,通過創新能力得到展示。
(4)重視學生的學習興趣。在教學過程中,從學生的心理活動觀察學生的學習情緒,學生在學習過程中一定伴隨有情感。學生對教材具有內在的興趣,這是對學習效果最有利的。
本科教育是高校發展的基礎,尖端科研是高校發展的龍頭。高等教育迅速發展的同時,也帶來許多問題,諸如:生源質量普遍下降、數量增大、教學體制滯后,師資不足、教學觀念陳舊、教學設備不足等。高校提供的畢業生素質是否全面、能力結構是否合理、是否合乎社會需要等因素都將直接影響學生畢業就業數量和質量,也直接影響國家對專業技術人員的需求,因此對高等學校培養模式的研究也具有一定的現實意義。該課題的研究有利于高分子絕緣材料專業的“卓越工程師”培養,使培養出的學生更適合于實際生產的需要。
因此,要做好高等院校的質量工程就有必要在CDIO教學模式下對本科學生的創新能力和綜合能力得到全面的提升,這種教學模式針對高校的質量工程是非常有益的。
【致謝】
本論文得到了黑龍江省教育廳教學改革項目(JG201201081)和哈爾濱理工大學教學改革項目的資助。
【參考文獻】
[1]查建中. 論“做中學”戰略下的CDIO模式[J]. 高等工程教育研究, 2008(3):1-9.
化學與環境學院開設有化學專業、應用化學專業、環境工程專業、環境科學專業。我們以化學與環境類招生,第一學期結束,學生根據自己的興趣和社會需求預期選擇專業,改變以專業招生進校的學生只有個別學生有轉專業的機會的狀況,讓所有的學生都有選擇的機會。
二、增設專業方向,適應就業市場
針對一些中小企業對人才的需求,更看重學生對企業相關專業知識、技術掌握的情況,我們在化學專業中增設了應用電化學方向和化學教育方向。學生根據自己的興趣和社會需求預期選擇專業。應用電化學方向是適應梅州市印制電路行業發展對人才需求開設的。印制電路行業是梅州市大力培育的特色主導產業,有行業協會會員單位106家。2013年產值60多億元,從業人員5萬多人。梅州印制電路行業產業集聚度高,已形成銅冶煉—銅箔—覆銅板—電路板及相關設備制造等上下游銜接的比較完整的產業鏈,已涌現出如博敏電子、龍宇電子、五株科技等骨干龍頭企業和六七家全國電路板百強企業,形成了具有一定規模及特色的產業聚集區,已成為廣東省印制電路板制造業的重要基地。
三、精英化培養化學教育專業的學生
農村中學學生人數減少的同時,城市中學學生人數有所增加,需要新引進教師,但是由于城市中學師資水平普遍較高,對引進的教師有了更高的要求,多數學校都要求研究生,至少要求985、211學校畢業生,普通高校本科生根本沒有機會,我們的做法是精英化培養化學教育專業方向的學生。新生入學后進行認真的專業教育,讓他們了解化學教育專業的培養目標、培養方案、就業去向。同時要求他們經過一個學期的學習,重新審視評估自己的興趣、能力、就業意愿,征求家長的意見,決定是否讀化學教育專業,立志從事教師職業的學生具有明確的目標、強大的動力,學習的主動性和積極性非常高。對他們的培養目標是:具有熱愛和獻身教育事業的堅強信念和志向,具有健康的身體和心理素質;系統掌握化學教育專業必需的基礎理論、基本知識和基本技能;具有先進的教育思想、教育理念、科學的教育理論和方法;了解我國基礎教育課程改革的現狀,具有進行教育創新的基本思想和方法;具有較強的表達能力、教育科研能力特別是課堂教學能力;具有應用教育信息技術的能力、搜集和處理信息的能力和開發學生潛質的能力;具有組織能力特別是班級管理能力。我們提高學生師范技能的做法包括:進行系列教育教學理論與實踐的強化訓練,內容包括:老師具體指導下的學生說課練習;老師具體指導下的學生講課練習;第四、五、六學期分別到中學教學見習一周;老師具體指導下的班主任工作模擬練習;老師具體指導下的微格教學;知名中學教師的觀摩課;邀請中學名師來校開講座;進行為期8周的頂崗實習;撰寫中學教育教學研究方面的畢業論文工作等。我們提高學生實驗能力和創新能力的做法包括:聘請國內知名專家為學生做學術講座;提供必要的科研創新條件;開設相關的課程,為考研做好準備;學生二、三年級進入實驗室,參與課題研究,訓練他們的實驗能力,提高他們的創新能力等。對他們的要求是:早做考研準備,并且立志考上研究生。我們對他們的幫助:學院領導和全體老師非常重視學生的考研工作,從學生報考學校、專業方向、報考過程、復習指導等全過程跟蹤服務,為學生答疑解惑;指定或聘請經驗豐富的專業基礎和專業課的老師輔導;為考研學生提供各種考研所需的便利條件,如建立各學校化學專業往屆研究生考試的試題庫,購買專業復習資料,作為學院的圖書資料滿足考研學生的復習需求,建立學院往屆考取研究生的信息庫;開辟專門的場所給考研學生復習;組織教師與考研學生的座談;組織在讀研究生給考研學生開專題講座等。
四、培養教育培訓機構需要的師資
近幾年,教育培訓機構越來越多,教育培訓市場越來越大,三年前只有幾家教育培訓機構來學校招聘學生,2013年有近二十家教育培訓機構來學校招聘,2014年有四十余家教育培訓機構來學校招聘。與此相對應的是,近幾年來學校招聘師范生的學校越來越少,從幾年前的幾十余個,到2013年的幾個,2014年沒有一個學校來招聘師范生,當然,這不包括回到生源地競聘上崗的學生。針對教育培訓機構巨大的需求,針對性培養師范生就非常必要。我們的做法包括:邀請規模大信譽好的教育培訓機構來學校展示,讓學生了解教育培訓機構的辦學理念、辦學定位、職業發展、薪資福利等,更重要的是讓學生了解教育培訓機構需要什么樣的學生;學生除了去中學見習外,還要到教育培訓機構去見習,進一步了解教育培訓機構;學生第七學期到中學實習后,利用寒假或第八學期到教育培訓機構去頂崗實習;舉行教育培訓機構見習、實結,改進教育教學工作等。
五、分流培養化學專業的學生
利用我院開設有應用化學專業(高分子材料與工程方向、工業分析與測試技術方向)的有利條件,化學專業和應用化學專業一二年級課程基本相同,化學專業的學生通過兩年的學習,對化學專業和其他專業有了更多的了解,讓他們再次根據自己的興趣和社會需求預期選擇專業,不愿意當老師的可以選擇應用電化學方向,也可以選擇應用化學專業高分子材料與工程方向,或者應用化學專業工業分析與測試技術方向。
六、鼓勵化學專業的學生輔修第二學位