“双一流”建设背景下功能材料专业实践教学的改革探索

［摘 要］ 实践教学在工科专业人才培养过程中发挥着重要作用。传统实验教学体系已经不能完全满足市场对毕业生创新实践能力的要求，因此，实践教学的改革势在必行。在国家“双一流”建设背景下，以西南科技大学功能材料专业的实践教学为例，针对传统实践教学中存在的问题，对实践教学体系、教学内容、教学模式以及实践课程评价机制进行了改革探索与实践，并对培养学生对材料研究的全局观和进一步提高学生的实践创新能力及市场竞争力进行了一些思考。

［关键词］ 实践教学；改革；探索

［基金项目］ 2022年度西南科技大学教育教学改革与研究项目“高磁导率NiZn铁氧体基陶瓷的组分和结构调控实验项目开发”（22xn0092）

［作者简介］ 刘桂香（1979—），女，陕西西安人，博士，西南科技大学材料与化学学院副教授，主要从事电磁材料与器件研究；王军霞（1978—），女，河北邯郸人，博士，西南科技大学材料与化学学院教授，主要从事功能陶瓷材料研究；温建武（1982—），男，山西吕梁人，博士，西南科技大学材料与化学学院副教授，主要从事能源材料研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）11-0057-04 ［收稿日期］ 2024-04-12

2015年，国务院印发《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，明确要求加快建成一批世界一流大学和一流学科，突出人才培养的核心地位。实践教学作为高等教育的重要组成部分，是培养学生创新思维和实践能力的有效手段，在创新型、应用型和复合型人才培养方面扮演着关键角色［1］。高校作为优秀人才培养的主阵地，在国家“双一流”建设背景下，应承担起历史的责任和使命，紧抓人才培养的实验教学环节，不断根据国家战略和市场需求对实践教学进行改革探索，提高教学质量，为社会提供具有创新实践能力的优秀人才。

功能材料专业是一个实践性较强的多学科交叉专业，与材料的研究前沿、科技发展动态密切相关。随着科技创新加速迭代，用人单位对高校毕业生提出了更高要求，不仅要求毕业生具有坚实的理论基础，而且关注毕业生的实践创新能力和解决实际问题的能力。然而，高校传统的实践教学体系、教学内容、教学模式及课程评价机制难以满足新时代人才培养要求，因此，开展实践教学改革势在必行。在“双一流”建设背景下，本文以西南科技大学功能材料专业的实践教学为例，探讨了近年来该专业在实践教学方面的改革探索，并对适应新形势下的人才培养要求进行了一些思考。

一、功能材料专业实践教学存在的问题及改革实践

未来产业和新经济发展需要实践创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才［2］。实践教学作为理论联系实际的桥梁，是培养学生工程实践能力与创新精神不可或缺的环节。针对高校中传统实践教学存在教学理念落后、课程设置不合理、教学过程不规范、教学内容与行业发展脱节等问题，西南科技大学功能材料专业从实践教学体系、教学内容、教学模式以及教学评价等方面进行了深入探索和实践。

（一）教学体系

国内外一流高校的实践教学体系具有以下特点：以培养学生的实践创新能力为人才培养的核心目标，课程体系呈多元化、层次化、模块化，注重实践教学过程管理，采用多元化考核评价机制等。这些经验可指导我们对实践教学体系进行有效改革。

传统的功能材料专业实践教学模式有其自身优点，如便于维护教学秩序和规范教学过程等，但学生在此过程中处于被动地位，不能在该过程中感受到发现和解决问题的乐趣，在课程中表现出敷衍态度，故不能有效培养学生的实践创新能力，导致其缺乏市场竞争优势。对于这种教学滞后于市场需求的现状，西南科技大学功能材料专业以学生为中心，对实践教学体系进行了多方面的改革与实践，如图1所示。从培养方案着手，定位新工科人才培养目标，制定了符合学习规律的层进式实践教学课程；在教学内容上，紧跟行业发展趋势和科技前沿，实现课程内容实时更新，并通过开设跨学科课程、科研成果转化成实验教学内容，结合科技创新活动和科技竞赛等，促进多学科交叉融合，提高学生的实践乐趣与学习积极性；在教学模式上，采用多种课堂教学方式和线上线下混合式教学，以达到良好的教学效果；在课程评价机制上，实行了全过程和全方位的考评机制，以达到对教学效果的客观评价。通过以上四个方面的改革实践，形成了有利于培养学生创新实践能力的课程体系。

（二）教学内容

传统的功能材料专业实践教学多是理论课程的辅助教学手段，实践教学未得到充分重视。同时，实验教学内容多为演示性和验证性实验，缺少综合性和创新性实验。此外，不同课程的实验内容之间联系不够紧密，缺乏实验教学的整体性和系统性。针对以上问题，西南科技大学采取的改革措施如下。

1.独立开设实验课程。独立开设的实验课既与理论课相结合，又具有相对的独立性。其每门实验课程都有明确的课程目标，对应培养学生的一种或几种实验技能。课程中的每个独立实验项目之间，由认知、操作、方法到系统的难度进阶，做到了互为铺垫、循序渐进，从而实现了实验课程内的小循环。

2.实验课程之间的内容递进、知识相互交叉，形成实践能力培养的大循环。功能材料专业本科生四年的实验课程形成相对独立的课程体系，依照学习的普遍规律，面向低年级学生开设演示性和验证性实验课程，主要目的是让学生掌握基础实验知识和技能；面向中年级学生开设综合性、设计性实验课程和认识实习课程；面向高年级学生开设创新型课程和毕业实习课程。同时，学生可以根据自己的兴趣选择参与课外创新实践、科技活动、学科竞赛以及产学研结合的综合实践等。这些独立的实验课在形式上表现出“散”的特点，但是其内涵紧密相联，真正体现了形散神聚的特点，实现了培养学生实践创新能力多维度提升的大循环。

3.科研成果转化为实践教学内容。教师的科研成果能充分体现科研前沿和市场需求，将教师的科研成果转化为实践教学内容，体现教学内容的前沿性，开阔学生的科研视野，提高学生的兴趣和学习积极性，有利于在实践教学课程中培养学生发现问题和解决问题的能力，从而提高其实践创新能力。

（三）教学组织模式

传统的实践教学模式以实验指导书为核心，教师在课堂上根据指导书进行授课，学生根据指导书中的要求完成任务。这种教学组织模式单一，不能充分体现出师生之间和学生之间的互动与协作，也没有充分利用现代化教学方式来提升教学效果。针对以上不足，西南科技大学功能材料专业实验教学团队采取了灵活的课堂授课与线上学习的混合式教学，效果良好。

1.课堂授课方式灵活多样。实验过程中，学生对知识的理解程度、实验进度、解决问题的能力等都不一致。针对此问题，教师在教学过程中采取多种授课方式以达到较好的教学效果。常用的授课方法有：课前重点、难点讲解；对共性问题采用师生同步操作；对需要协作的环节进行分组讨论和合作。教师针对学生实验操作过程中出现的问题进行即时讲评。

2.建设线上教学资源，线上线下教学互补。实践教学涉及的学习内容较多，如实验项目的背景知识、多种设备的使用，以及多个基础知识、专业知识点的综合运用等，然而课堂教学时间非常有限，无法顾及对多个知识点的回顾、多种设备的操作讲解等。针对此问题，我们在网上建设了实验内容的背景知识库、实验涉及知识点的数据库，以及实验中所用设备的操作规程、视频及注意事项等。学生在上课前学习以上的网上教学资源，可以极大提高课堂实验质量和实践操作水平，提高实践创新能力。

（四）课程评价方式

实践教学是一项重在过程的教学工作［3］。学生的实践过程经历预习、操作和撰写报告三个环节，具有时间跨度长、涉及设备和实验室多、参与学生多且实验进度不一等特点。因此，影响教与学效果的因素较多，给教学管控带来了一定困难。由于实验结果的检测比实验过程的检测更容易，故造成了以往实验教学评价主要是针对学生的评价，且重结果、轻过程。这种评价方式对培养学生的实践创新能力极其不利。针对此问题，西南科技大学以学生实践创新能力提升为目的，建立了多元化实践课程评价机制。

1.加强预习评价：学生的实践教学预习质量直接影响实验质量。为了准确、客观地评价学生的预习情况，打破了手写预习报告的形式，采取了促使学生在预习过程中深入思考的两种预习方式。一是学生在课前要完成网上预习答题。这些预习答题内容是与实验内容相关的基础知识和注意事项，需要学生对相关基础知识进行回顾与思考才能完成。二是教师在实验操作之前进行提问。授课教师在学生实验操作之前对实验的重点和难点知识进行提问，这些问题需要学生将与实验相关的多个知识点融会贯通，才能进行正确的回答。以上两种预习方式可以充分调动学生对实验内容的深度思考，为实验内容的圆满完成奠定基础。

2.增加实验操作评价：实验过程是培养学生实践能力和实践素养的主要途径。学生实验的现场操作情况，如实验操作的规范性、能否及时发现和解决实验中出现的问题、实验数据记录是否翔实等，体现了学生的实验素养。授课教师会在实验现场查看学生的实验操作，并对实验过程中发现的问题进行提问，根据学生在执行实验方案过程中的表现对其实验操作进行评价。

3.坚持实验结果评价：一份优秀的实验报告应该具有撰写规范、实验步骤和数据翔实、实验现象和结果的解释及分析正确等特点，体现学生的科研素养。在实验教学评价机制改革过程中，虽然加重了预习和操作过程的评价权重，但实验结果评价依然占有一席之地，三者共同构成了针对学生的实验评价。

4.增加学生、同行对实验课程的评价：学生和同行也可评价教师的授课内容、形式和效果。根据学生、同行对教师授课的相关评价内容，授课教师及时调整实验内容、上课形式，以便更有效地提高学生的实践创新能力。

二、功能材料专业实践教学改革展望

经过多年的改革探索，西南科技大学功能材料专业的实践教学取得了诸多成效。为了进一步提高该专业学生的实践创新能力和市场竞争力，可以在以下三方面加强改革工作。

（一）增加材料/器件性能模拟仿真实验，突破时间、空间的限制，拓宽学生对材料上下游产品的全局观

通过原材料制备出的具有特定性能的功能材料，既不是严格意义上的上游材料，也不属于下游成品。因此，功能材料的制备既受上游原材料性能的影响，又受下游产品对其性能要求的影响，功能材料专业不能局限于材料本身进行研究。然而，实践教学课程对资源的依赖非常强，实验教学往往受时间、地点、设备等的限制，而不能使学生更多地了解材料为微观/显微结构（如原子/分子组成及排布、电子组态、显微组织结构等）对材料宏观的影响，以及所制备的材料须如何（微观/宏观）设计才能满足一定的元器件需求。为此，可开设一些材料的理论计算和材料/器件的性能模拟仿真实验，通过计算机软件分析微观结构/组分/电子组态等对材料性能的影响规律，进而通过模拟仿真分析软件把材料设计成满足市场上所需特定功能的元器件/系统。这些材料的理论计算和模拟仿真实验突破了时空限制，有利于培养学生对材料实验研究的全局观。

（二）加强校企合作，鼓励企业进入实践教学课堂，提高学生服务地方特色市场的能力

材料的研究具有明显的时代特色，与科技发展、市场要求和国际形势密不可分。学生实践能力的培养，最终是服务于科学研究和工程实践的。所以，实验项目的首要属性是具有工程性，即实验项目具有工程应用背景，采用业界主流的实验技术与实验方法，以有效解决科研或工程中的实际问题，同时可紧密跟随业界进步并动态融入。加强校企合作，让企业参与实践教学课堂，不仅有利于开阔学生的市场视野，培养学生的工程实践能力，将工程或科学研究的实际问题转化为实验项目，有效提高实验教学水平，而且有利于学生了解国家战略、地方经济社会发展和产业科技前沿关键领域的重大需求，进而通过实践能力培养为国家经济建设和社会发展提供智力支持。

（三）增加以课题为单位的开放型创新实验课程，进一步提高学生的实践创新能力

面向本科生选拔一批学习动力足、爱好科学研究的优秀学生，对其开设开放型创新实验课程。在兴趣的驱动下，有利于高效培养出优秀的实践创新人才，更好地服务于社会科研与经济发展。