杨继年，黄新华，王周锋，丁国新

(安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001)

为了适应新形势下工程类专业发展的需要，我国从2006年开始在构建能够衔接工程师制度的工程教育专业认证体系，并在2016年加入《华盛顿协议》之际制定了“面向世界、面向未来”的高等教育发展战略，全面推动工程类专业的专业认证行动，促进学科和专业发展。工程教育专业认证是一种基于能力导向的认证标准，其倡导的核心理念包括成果导向、学生中心和持续改进等三个方面，目的是确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准。因此，在能力导向的培养背景下，必须围绕“学生毕业能力达成度”这一核心任务进行专业课程体系设置、师资队伍配置、教学条件以及能力培养的配置和优化[1]；要改变传统的知识传导型学生培养理念，基于学生预期获得能力的问题进行反向设计和正向措施的实施[2]，促进高等教育的发展从外延式扩张发展向内涵式质量提升的转变，向用人单位需求为驱动的发展，促进高等教育人才市场供求关系的可持续发展[3-4]。因此，基于能力导向的教学培养体系要以学生为中心，出发点不是教师想要教给学生什么，而是要确认学生达到最终能力需要什么，并以此开展课程教学体系的优化设计[2]。

《高分子创新综合实验》是我校高分子材料与工程专业开设的一门专业必修的综合型实验课程，与高分子物理实验、高分子化学实验和高分子成型加工实验等共同构成了高分子材料专业的实验教学模块。该实验课程是学生在全部完成了基础课和专业课后，进行专业知识体系的构建、提升工程实践能力和培养发现、分析和解决复杂工程问题能力的重要环节。该课程通过在教师的指导下，在一定的时间内完成项目选题、分组讨论、方案制定、过程实施、结果分析以及报告撰写等全部过程[5]。此类实验课程因其能够打破传统实验课程在理论知识上的桎梏、提升学生的工程实践能力以及训练学生多方面的能力等优点而颇受国内众多高校青睐[6-9]。国内各高校开设的高分子材料类综合实验课程普通存在一定的共性问题：一是时间短，任务重，留给学生和老师自主发挥的空间小；二是所选实验方案陈旧，不具有创新性，难以体现材料发展的前沿，对学生的创新能力培养有限；三是课程评价体系不够完善，几乎都是看着撰写的实验报告给学生打分，不够公平。本文将结合该课程在我校高分子专业的多年教学实践，针对以上问题提出一些见解和改进措施，以期更好地适应工程认证背景下的实践教学体系，切合“能力达成度”的学生培养目标。

1 基于能力导向的课程教学目标设计

依据工程认证体系中的成果导向教育理念，教学设计和实施的最终目标是学生通过教育过程所获得的学习成果[3]。基于能力导向的课程目标设计应在确定专业课程体系支撑矩阵的前提下，根据课程的具体支撑指标点来确定教学指标点和设计具体的课程教学内容、教学方式和考核程序[10]。根据我校高分子专业认证的课程体系支撑矩阵，《高分子创新综合实验》支撑了工程知识、问题分析、研究、使用现代工具和沟通等5点毕业要求。因此，课程的教学目标可设计为：掌握并能够应用高分子材料合成、改性和加工的基本原理和基本方法，根据材料的性能缺点提出解决措施并优化方案实施过程，掌握正确的高分子材料评价手段并得出正确的结论，具有从事开发高分子新材料的能力。为了进一步明确教学目标与毕业要求指标点之间的对应逻辑，适应学生的能力达成度评价，将课程教学目标进一步细化为5点，并与毕业要求相对应：

目标一：掌握常见的高分子材料的合成、改性和加工方法，具有运用工程基础和专业知识进行复杂工程问题的恰当表达的能力；

目标二：掌握分析高分子材料与工程相关问题的影响因素的能力，能正确提出一个工程问题的解决方案，并证实其合理性；

目标三：能够搭建合理的实验装置和平台开展材料制备、性能检测和采集数据等实验过程，具备运用专业和工程知识设计合理的研究路线的能力；

目标四：能够正确选用现代分析测试工具正确采集、整理实验数据对试验结果进行关联、建模、分析处理，获取合理有效的结论，具有将现代工具用于解决高分子材料开发与应用中的复杂工程问题的能力。

目标五：能够正确用图纸、报告或实物形式呈现高分子材料与工程方向的报告和设计文稿。

2 基于能力导向的课程教学内容构建

基于研教相促的基本理念，本项目拟从教学和科研这两个既有联系又有区别的方面出发，旨在利用科研工作的创新性为创新性综合实验的开设提供必要的素材和创新的思路，同时也通过此类综合实验教学的实施能够让学生，尤其是本科生能够尽早接触科研、了解科研并最终喜欢上科研，为科研工作培育更多的候选人。因此，为了培养学生具有敏锐的专业视野，在实验课程内容选用上必须摈弃陈旧的实验方案，体现出较强的创新性，同时在实验课程的实施内容上也要提出更高的要求。具体如下：

(1)从实验课程指导教师所承担的科研项目中选取实验内容，保证了实验教学内容能够满足创新性实验的基本特征，即实验结果的不确定性和探索性、实验设计程序的自主性和开放性以及实验过程的可行性和可操作性等；

(2)提前与学校和学院分析测试中心沟通，在实验过程中增加先进分析仪器的测试环节，合理安排阶段性实验试样的结构和性能测试，必要时选取代表性试样进行外协测试，使学生不但能观察材料的宏观表象，更能探索材料的微观世界，拓展专业视野和科研兴趣；

(3)做到实验未动，理论先行，要确保学生在开始动手之前已经对整个实验流程做到娴熟于胸，能够理解实验原理，预测可能的实验结果，并具有制定出相应改进措施的能力；

(4)将实验教学过程与高分子专业主干课程相结合，充分利用有机化学、高分子化学、高分子物理等课程中所学的基本理论，对实验现象和实验结果进行描述和解释，并与类似文献中报道的结果进行比较，阐述相关的反应机理和作用机制；

(5)采用个人独立实验和小组成员协作完成实验相结合的方式，在锻炼学生独立实验能力的同时，着重培养小组成员之间的协调配合能力。

根据专业学生人数、实验室容纳能力以及专业教师承担的国家和省部级科研课题的情况，本课程着重选取了“聚苯胺纳米纤维的合成、表征及在高分子复合材料中的应用”、“原位熔融聚合制备聚乳酸/硫酸钙晶须复合材料及其结构与性能表征”以及“聚乳酸/四氧化三铁纳米复合材料的制备及微波发泡性能研究”等3个课题作为实验内容。基于能力达成度的考核要求，在教学大纲修订时进一步明确了课程教学目标与具体教学内容的支撑关系，如表1所示。

表1 课程教学内容对课程教学目标的支撑关系Table 1 Supporting relationship between teaching content and teaching objectives

3 基于能力导向的课程教学学时安排

针对本课程的教学学时安排短，实验教学任务重，留给学生和老师自主发挥的空间比较小的缺点，在无法增加有效教学学时的前提下，可以通过对《高分子创新综合实验》课程的教学方案进行合理细化和划分，优化各部分的学时安排，做到谋划全局和着眼细节相结合。具体如下：

(1)可以提前2～4周将该实验课的整体操作过程对学生进行动员，让每一个学生都能充分认识到该课程的重要性和必要性，熟悉实验流程的每一个步骤，同时完成学生分组和选题等基本任务；

(2)将课程中的理论环节，包括实验选题、文献查阅和实验方案优化等，提前下达给学生，让学生能够利用课余和周末等时间自行完成，不占用宝贵的实验周学时；

(3)通过个别与分组讨论，以及建立网络讨论群等方式，让实验指导教师能够及时对学生提出的实验方案进行点评并反馈给学生，以便合理优化；

(4)在实验周期内，根据既定的实验方案推动实验有序进行，完成实验内容。

4 基于能力导向的课程考核

为了消除传统的根据实验报告的撰写而盲目给学生打分的评价方式，需要建立一套完善的、能够全方面评价学生综合实验成绩的成绩体系。考虑到实验类课程在流程上的复杂性，如涉及到文献查阅、资料分析、相互协作、集体讨论以及撰写实验报告等一系列环节，对学生的考核应灵活运用多种形式，并结合过程管理和结果考核相并重。具体如下：

(1)学生实验表现：要求授课教师在指导学生进行实验过程中密切关注每位学生的实验表现，并及时做好记录，或者委托各小组长在每节课后进行汇总报告，主要考察学生的实验操作技能、相互协作能力以及现场解决问题的方式和途径等。此部分应为实验课程的主要考核内容，应占总分的40%；

(2)结果处理和讨论：要求学生在获得测试结果后，进行小组讨论，评价所得结果的合理性，积极运用所学理论知识来揭示相关作用机理，主要考察学生对测试数据的再现能力、实验结果的分析能力以及作用机理的提炼和归纳能力等。此部分对个人专业知识和逻辑思维能力的要求较高，应占总分的30%；

(3)实验报告的撰写：要求学生在单独查阅和整理资料的基础上，独立撰写并提交实验报告，主要考察学生对国内外文献的收集和分析能力、逻辑分析能力以及文字组织能力。此部分内容是综合实验过程的再现和结尾，应占总分的20%；

(4)现场结果汇报：要求学生根据所撰写的实验报告，进行PPT的制作，并公开汇报答辩，主要考察学生对综合实验课程的整体回顾和反馈，同时考察学生的言语表达技能。此部分内容应占总分的10%。

对照工程教育认证中对本专业学生支撑度较高的毕业要求，包括工程知识、问题分析、研究、使用现代工具和沟通等，与上述考核内容相对照并进行细化分析，设计合理的能力分析表，通过对各项能力的得分进行分析，有效地评估《高分子综合创新实验》课程的实施对学生各项能力的提升情况，凸显出本课程的实施在提升学生能力方面的优势和短板，做到强化优势的同时，积极寻找有效的改进措施来弥补短板。通过我校高分子材料与工程专业近几年的课程教学实践，基于能力导向的课程改革与实施对于提高学生的综合能力大有裨益。

5 结 语

开展能力导向的课程教学改革是专业认证背景下，构建具有国际实质等效的工程教育质量保障体系重要保障之一。在高分子材料与工程专业教学体系中开展以探索性实验结构、开放性实验设计和可行性的实验过程为特征的创新型综合实验课程，不但可以夯实学生的基础知识，拓展学生的动手能力，融会贯通学生的知识结构，显著增强学生的专业综合知识，提高其综合能力，更能激发学生参与实验、参与科研的兴趣。这有利于学生的实践能力和创新能力的培养，有利于能满足现代高分子材料与工程专业的实验教学需要，有利于高素质实验教学队伍的建设，更能为本校工科类实验教学提供示范经验，带动学校相关实验课程的建设和发展。