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东华大学材料科学与工程国家级实验教学示范中心(以下简称中心)由纤维改性国家重点实验室和东华大学材料科学与工程学院共建、共享、公用,是一个集教学、科研和管理共享一体化的大型开放服务平台。

中心采用专兼职结合,管理人员与责任教授相结合的模式,面向4个本科专业、7个研究生学位点开设13门实验课程共120个实验项目,自编实验讲义74种,出版实验教材2本。目前中心总面积超过6000m2,拥有各类仪器设备近4000台(套),总价值近1亿元人民币。实验中心的仪器设备先进,实验室环境优雅,实验室管理人性化,管理方案和措施科学化,已成为我国纺织民用、航天航空、生物医用材料、纳米材料、能源和信息材料高素质人才培养和科学研究的重要基地;中心也成为我校材料科学与工程实验教学和学生创新能力培养的重要基地,为国家培养了大批材料类优秀专业人才。

经过多年的建设与发展,中心也获得了诸多荣誉以及成果,2002年和2008年连续评为“上海普通高校实验室先进集体”。2012年中心被评为“十二五”国家级实验教学示范中心。2017 年“材料类专业人才多维度全过程培养模式的构建与实践” 获得上海市教学成果一等奖;“适应新材料类专业人才培养的‘B+X’实验教学体系的构建与实践”获得上海市教学成果二等奖;“‘1234’模式构建‘B+X’实验教学体系,多维度促进材料类创新型研究及应用人才培养”获得“纺织之光”中国纺织工业联合会纺织高等教育教学成果二等奖;2014年“微型共混仪及注塑机”获教育部第三届高等学校自制实验教学仪器设备一等奖;2013年“高校实验室管理模式改革与实践——构建智能化实验室管理平台”获得了上海市教学成果一等奖;“具有卓越工程实践与创新能力的材料专业本科生协同培养”获得了上海市教学成果二等奖;2013年“协同创新,培养纤维行业具有卓越工程能力的高质量本科生”获得中国纺织工业联合会教学成果二等奖;2009年“具有鲜明化纤特色的高分子材料与工程专业质量工程建设的研究与实践” 获得中国纺织工业联合会教学成果一等奖;2005年“发挥学科优势,培养高分子材料与工程专业高质量人才”获得上海市教学成果一等奖。



在实验教学上,中心注重科研教学的相互贯通和融合,发挥材料学科的优势,探索教学科研结合的实验模式,将重大科研成果及时转化为实验教学内容;利用大精贵重仪器设备,开设精品实验等。目前,中心已在以下几方面形成了实验教学的特色。

1. 发挥学科优势,探索教学科研充分融合的实验模式

2003年起,中心探索学生创新能力实验与重大科研项目“零距离接触”的新方法,将获得国家科技进步二等奖的“航天级高纯粘胶基碳纤维制备”以及获得“中国高校十大科技进展”的“莱赛尔纤维制备”等14个科研成果连同仪器设备引入本科大型综合实验,重大科研成果及时转化为实验教学内容,让学生直接接触科学前沿和尖端工程技术。

利用大精仪器设备开设精品实验。目前有20多台贵重仪器和大型设备被直接引入专业实验课程体系,让本科生直接学习先进的测试加工技术,了解其在先进材料研制中的运用。

鼓励学生提前进入实验室进行自主创新实验。科从2003年起推行“准研究生制”本科生培养模式,依托强大的学科基础,科研课题全部对本科生开放,保证只要学生想要做科研创新工作,就有师资、经费的支持。目前70%的二年级的本科生进入导师的课题组开展科研实践活动,近50%的学生获得各类科技创新项目和奖项。中心的实验室及仪器设备将面向本科生开放,鼓励本科生进入实验室进行科创或科研测试。

2. 自制实验仪器设备,开设特色实验

中心有着优良的自制仪器设备的传统,在解决学术科研难题的同时,为开设领先于社会、具有行业背景的特色实验以及处于学科前沿、具有专业特色的微型加工实验提供了宝贵的资源。

几代人研制的“纤维声速仪”应用于“声速实验”, “声速实验”现已是中心开设的必修实验课,并经“教育部高等院校高分子材料与工程专业教学指导分委员会”作为必修实验写进相关的文件中,很多高校高分子材料专业都开设了这个实验。类似“声速仪”的自制仪器引入实验教学的还有很多,如解偏振仪、小角激光仪、张力仪、熔点仪、切片水分测定仪等七八种。

近年来,实验室研发了和制造了多台一次投料≦5克微型共混仪和微型注塑机,研制了小型熔融纺丝和小型溶液纺丝设备等,为新材料的研究提供了快速、简便的制备手段,大大缩短了研发时间和周期,既经济、又环保。获得发明专利授权2项。2014年“微型共混仪及注塑机”获教育部第三届高等学校自制实验教学仪器设备一等奖。

3. 成立虚拟仿真实验教学中心,改革实验教学新模式

近年来,随着学校的扩招,本科学生逐年增加,实验项目增加、实验室面积紧张,给实验教学带来了时间、空间的制约。为满足学生个性化发展需要,提高学生学习和实验兴趣,缓解科研和教学对公共资源需求矛盾,降低实验成本,保证实验安全性等,2009年中心在多媒体实验教学平台基础上,重新构建了材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心。

虚拟中心遵循“虚实结合,能实不虚,以虚补实”的原则,循序渐进推进中心建设,目前虚拟中心主要是由虚拟仿真实验教学平台、虚拟仿真大型仪器设备培训平台、虚拟仿真工程实训平台、虚拟实验室管理平台、“超级计算机”组成。

4. 建立在线教学平台,探索“互联网+”实验教学新模式

中心2013年建立在线实验教学平台,依托已有智能管理系统,构建“互联网+”实验教学新模式。采用先进的触控化、视频化、虚拟化教学手段改革传统实验教学授课模式,使实验内容丰富多彩。与现今已有的MOOC、混合式教学不同的是:通过多媒体课件库、题库建设,建立了评教监督体系、评学监控体系、互动交流体系(线上线下互动),完善了在线教学平台的建设。该实验教学平台能有效解决目前专业实验在时间和空间上存在的问题,大幅提高了学生的学习主动性和教学效果,加强了学生的独立思考能力和应用能力,对培养学生动手实践能力、创新意识起到了很大的作用。

5. 利用“互联网+”实验教学手段,推进“B+X”实验教学新方法

利用“互联网+”的“线上学习、线下实验”混合式实验教学方法,积极推进“B+X”实验教学体系,开展选修特色实验及趣味实验竞赛等活动,激励学生去探索未知、深入学习实验。

利用在线教学平台的强大教学资源,中心可开展选修特色实验及趣味实验竞赛等活动,激励学生去探索未知、深入学习实验。中心将会整合实验项目库,多开设以大型仪器设备为主的演示兴趣实验和以特色仪器设备为主的特色经典实验,积累测试样品素材,内容及材料囊括无机、复材、高分子或材料科普实验等范畴,实验内容广泛而有吸引力,提倡趣味性和科普性,充实实验内容,科普、宣传材料知识,开拓学生视野,吸引学生注意力,增加学习的兴趣。

6. 建立国际化实验教学平台,推进国际化实验教学创新发展

中心构建以开放化和国际化为新特色的实验平台,整合实验室教学科研资源,结合互联网、多媒体等新手段,从实验教学、管理机制、国际交流、环境文化等方面开展工作,探索实行双语实验教学,构建多国籍、多文化背景下的实验环境,将知识的讲授、技能的传授和语言的训练有机融合为一体,对培养适应全球化需求人才和推进学院国际化建设具有积极的意义。

在新形势下,加强国际人员互访,开展实质性、深层次的国际交流与合作,增强实验室对外服务能力。与国外高校在实验教学、实验室管理、文化建设等方面展开研讨,促进实验室文化和先进管理理念的交流和传授,掌握最新前沿动态,带动实验室管理理念的更新完善。

近几年来,在现有必修实验课程的基础上,增设适合材料专业的双语或者全英文课程内容,丰富实验教学资源,扩大课程体系,引进外籍教师,推进实现实验教学的国际化。

7.搭建科普教育平台,培养科学兴趣传承科研精神

中心建立公众开放及科普教育基地,是为了充分发挥高校实验室科普示范引领作用,让科研走进中小学,让材料科学走入千家万户。有效利用高校、国家重点实验室的资源优势,帮助中小学生开拓眼界,增强青少年对前沿科技的认知,培养对材料科学的兴趣,“让材料走进中小学”是对科学的传承,对国家民族发展进步、国民科学素质提升都具有重要战略意义。





实验室管理上,中心勇于探索,在统筹投入、智能运行和民主管理三大方面形成鲜明特色。

l整合学科、科研、教学等各类资源,构建实验室统筹投入体系

实验教学中心还有另一块牌子——仪器设备公共平台,把本科、研究生教学平台及国家省部级科研基地整合在一起,定位为学科大平台,服务于教学科研。基于大平台的定位,中心统筹了纤维改性国家重点实验室、“211”工程、重点学科、教学改革、实验室建设、修购专项等各类仪器设备专项经费,形成了统筹投入体系。近三年来,中心仪器设备新购和维修资金总投入超过4000万元。

l自主开发智能管理系统,构建实验室24小时预约开放体系

2008年中心联合企业专业技术团队,自主研发了一套“实验室智能管理系统”,依托预约排队子系统、视频监控子系统、排课选课子系统、自助学习子系统、成绩评价子系统等实行仪器设备100%网上预约,通过岗前培训、安全准入、刷卡开门等手段实现24小时预约开放,创造性地建立了高校实验室管理新模式。

智能管理系统的开发运行极大地提高了仪器设备使用效率,统计显示,单台年度最高机时数达3000小时,非工作时间段机时数已占总机时数的53%。同时智能管理系统使实验室管理流程再造,大幅降低管理成本,切实提高管理水平,有利于学生自主学习、自主实验和科技创新。

智能管理系统的开发运用引起了广泛的示范效应,除已在东华大学校内推广外,已有清华大学、复旦大学、上海交通大学、华东理工大学、浙江大学、中国矿业大学、苏州大学、江南大学、贵州大学等300余所高校来参观交流学习,并已在180余所高校推广使用。

l健全制度,坚持教授治学、民主管理的管理体系

中心设有实验教学指导委员会、实验课程责任小组、仪器设备论证采购指导小组、实验教学质量督导组、研究生助管委员会等多个组织,健全了采购、维修、开放、安全等各类制度,坚持教授治学、民主管理。实验教学中心分别于2002年和2008年获得上海市高等学校实验室先进集体荣誉称号。



附:示范中心成果汇总


项目汇总
时间内容
2013年国家虚拟仿真实验中心申报
2014年教育部高等学校“专业综合改革试点”项目
     材料科学与工程虚拟仿真实验中心建设
2014年东华大学教学改革及教学基本建设
     材料科学与工程实验教学视频课程建设
2015年国家虚拟仿真实验中心申报,并获上海市通过
2016年东华大学优质在线课程建设项目
     “大型精密仪器设备培训课程”
2016年东华大学优质在线课程建设项目
     “材料科普趣味实验视频教学课程”
2016年东华大学优质在线课程建设项目
     “材料科学实验视频教学课程”
2016年上海高校本科重点教学改革项目
     “基于互联网的实验教学探索与实践”
2017年东华大学本科核心课程建设项目
     “材料科学实验”
2017年上海市教委重点课程项目
     “材料科学实验”
2017年中国纺织工业联合会(纺织之光)教改立项
     “互联网+实验教学,创新实验教学模式的探索与实践”
2018年东华大学虚拟仿真实验教学项目
     “化学纤维(长丝)虚拟仿真工厂建设与应用”


奖项汇总
时间内容
2005年上海市教学成果一等奖
     “发挥学科优势,培养高分子材料与工程专业高质量人才”
2009年中国纺织工业联合会教学成果一等奖
     “具有鲜明化纤特色的高分子材料与工程专业质量工程建设的研究与实践”
2013年中国纺织工业联合会教学成果二等奖
     “协同创新,培养纤维行业具有卓越工程能力的高质量本科生”
2013年上海市教学成果一等奖
     “高校实验室管理模式改革与实践——构建智能化实验室管理平台”
2014年教育部第三届高等学校自制实验教学仪器设备一等奖
     “微型共混仪及注塑机”
2017年东华大学教学成果一等奖
     “‘1234’模式构建‘B+X’实验教学体系,多维度促进材料类创新型研究及应用人才培养”
2017年“纺织之光”中国纺织工业联合会纺织高等教育教学成果二等奖
     “‘1234’模式构建‘B+X’实验教学体系,多维度促进材料类创新型研究及应用人才培养”
2017年东华大学教学成果一等奖
     “适应新材料类专业人才培养的“B+X”实验教学体系的构建与实践”
2017年上海市教学成果二等奖
     “适应新材料类专业人才培养的“B+X”实验教学体系的构建与实践”