材料學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索與實踐

[摘要]工業(yè)的持續(xù)發(fā)展對材料學(xué)科創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了新要求。以燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為例，介紹了優(yōu)化課程體系、創(chuàng)建創(chuàng)新型實驗教學(xué)示范中心、科研與教學(xué)一體化以及課外科技活動在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用和成效，對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑提供了有益的探索和實踐。

[關(guān)鍵詞]材料學(xué)科；課程體系；創(chuàng)新能力；人才培養(yǎng)

[中圖分類號]G64 [文獻標識碼]A [文章編號]1005－4634(2012)02－0012－04

材料學(xué)科是新技術(shù)革命的先導(dǎo)，既有不斷提升的科學(xué)積累，又有巨大的產(chǎn)業(yè)背景，既有高精尖的縱向發(fā)展，又與相關(guān)學(xué)科日趨交叉、相互滲透，為社會發(fā)展和科技進步提供了大量物質(zhì)基礎(chǔ)。一方面，伴隨材料學(xué)科的不斷發(fā)展與演化，新知識、新理論、新方法、新技術(shù)層出不窮，需要培養(yǎng)人才繼續(xù)深入研究和推廣應(yīng)用；另一方面，在目前國家經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，社會急需的高科技創(chuàng)新型人才又極度缺乏。面對這種現(xiàn)狀，作為先進科學(xué)文化知識集散地和創(chuàng)造源的高等院校，亟需培養(yǎng)具有更開闊的學(xué)科視野、更寬廣的知識背景、更活躍的創(chuàng)新思維、更堅實的創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

本文結(jié)合燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院多年來創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實際經(jīng)驗，闡述了優(yōu)化課程體系、創(chuàng)建創(chuàng)新型實驗教學(xué)示范中心、科研與教學(xué)一體化以及課外科技活動在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用和成效，以期對目前正在進行的高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革研究提供參考。

1 材料科學(xué)與工程學(xué)院概況

燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院(以下簡稱學(xué)院)作為學(xué)校的二級學(xué)院，定位層次較高，是研究型學(xué)院，設(shè)有材料科學(xué)與工程博士學(xué)位授權(quán)一級學(xué)科(下設(shè)“材料學(xué)”、“材料物理與化學(xué)”等6個博士學(xué)位授權(quán)二級學(xué)科專業(yè)，其中“材料學(xué)”為國家重點學(xué)科)和博士后科研流動站。“金屬材料工程”為第三批教育部高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點。學(xué)院建有“亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)”國家重點實驗室和“金屬產(chǎn)品工藝、性能優(yōu)化與控制”河北省重點實驗室，建有“材料綜合國家級實驗教學(xué)示范中心”、河北省“材料類”應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)和“冶金工程材料”河北省本科教育創(chuàng)新高地。

幾十年來，學(xué)院一直非常重視師資隊伍建設(shè)，積極從國內(nèi)外引進高水平學(xué)術(shù)人才，此外，學(xué)院還十分重視對外開放與合作，加強國際問的學(xué)術(shù)交流。目前，學(xué)院共有51名教師，其中教授、副教授為45人(含博士生導(dǎo)師33人)，具有國外學(xué)習(xí)、深造及工作經(jīng)歷的為33人，占64.7％，具有博士學(xué)位的教師為44人，占86.3％。

學(xué)院教師具有豐富科研經(jīng)驗，近5年學(xué)院教師承擔了國家及省部級科研項目和各行各業(yè)的科學(xué)研究及開發(fā)項目170余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文700余篇(其中400余篇被SCI、EI、ISTP收錄)，申報并獲批了國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究群體1個，教育部“長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃”創(chuàng)新團隊1個，國防科技創(chuàng)新團隊1個。在開展科研的同時，教師能夠以學(xué)科為平臺積極承擔專業(yè)領(lǐng)域課程教學(xué)，實現(xiàn)研究成果與教學(xué)內(nèi)容的緊密銜接。學(xué)院現(xiàn)有“材料學(xué)”國家級教學(xué)團隊1個、國家級模范教師1名、被授予省級教學(xué)名師、優(yōu)秀教師等榮譽稱號的3人次，學(xué)院教師作為主編、參編累計出版教材40余部(其中主編國家“十一五”規(guī)劃教材5部、“十二五”規(guī)劃教材2部)，建成省級精品課程4門。

2 材料學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實踐與探索

2.1 優(yōu)化課程體系，積極開展專業(yè)課程教學(xué)改革

完善培養(yǎng)計劃，優(yōu)化課程體系是提高本科教育教學(xué)質(zhì)量的重點和關(guān)鍵。學(xué)院在制定08版本科教學(xué)計劃時，對04版教學(xué)計劃進行了大刀闊斧的改革。首先是壓縮了10％的學(xué)分，即由04版200學(xué)分壓縮為08版的180學(xué)分，并設(shè)定了專業(yè)方向模塊。例如“金屬材料工程專業(yè)”又劃分為“熱處理方向”和“焊接方向”兩個模塊，并設(shè)置了與模塊相匹配的專業(yè)課程，使培養(yǎng)的人才更符合社會需求；其次，根據(jù)課程的重要程度，各個專業(yè)都設(shè)定了45學(xué)分左右的學(xué)位課，學(xué)生修讀這些課程并達到一定的標準，才能獲取學(xué)位；另外，學(xué)院還積極探索實踐“四小學(xué)期制”，每門專業(yè)課程基本都能在10周以內(nèi)結(jié)課，利于學(xué)生及時消化吸收所學(xué)新知識，部分專業(yè)課程甚至增大了實驗課時的權(quán)重，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力。

為了進一步完善課程體系建設(shè)，學(xué)院積極開展專業(yè)課程教學(xué)改革試點工作，每個專業(yè)都遴選了2門課程參與改革，目的是轉(zhuǎn)變教師教學(xué)觀念，改革落后的授課方式，在授課中引入討論式、案例式等教學(xué)方法，打破以“教師為中心”、“以講授知識為主”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，引入新知識，重新構(gòu)建新的教學(xué)授課體系，目前各項教學(xué)改革活動進展順利，備受好評。

2.2 結(jié)合國家重點實驗室，創(chuàng)建創(chuàng)新型實驗教學(xué)示范中心

目前，中國一般高等院校的教學(xué)組織結(jié)構(gòu)多為院、系、專業(yè)教研室，把課程看成是課堂、教材、單向的講授以及與此相對應(yīng)的單一的考試，動手能力普遍較弱，未能養(yǎng)成在實驗中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題的能力，因此創(chuàng)建創(chuàng)新型實驗教學(xué)示范中心在培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力中至關(guān)重要。

以“亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)”國家重點實驗室為依托，結(jié)合“金屬產(chǎn)品工藝、性能優(yōu)化與控制”河北省重點實驗室，學(xué)院成立了包括金屬材料(含熱處理方向、焊接方向)、無機材料(含硅酸鹽方向、超硬材料方向)、高分子材料及材料物理在內(nèi)，面向本科生、碩士生和博士生等各層次、各專業(yè)學(xué)生開放的多層次、多學(xué)科的材料綜合實驗教學(xué)示范中心。2007年，教育部首次啟動了材料類國家實驗教學(xué)示范中心建設(shè)工作，全國首批共建6個，燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的“材料綜合實驗教學(xué)示范中心”就是其中之一。

自材料綜合實驗教學(xué)示范中心創(chuàng)建以來，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為出發(fā)點，立足于實驗教學(xué)的系統(tǒng)性、基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性，對所有實驗課程進行統(tǒng)一管理，根據(jù)金屬材料、無機材料、高分子材料和材料物理不同專業(yè)學(xué)生的教學(xué)要求，設(shè)計、構(gòu)建合理的材料學(xué)實驗教學(xué)體系，改革和更新實驗內(nèi)容，改進教學(xué)方法，在較少的教學(xué)時間內(nèi)高質(zhì)量地完成材料類實驗教學(xué)任務(wù)。目前，為滿足開設(shè)小組實驗的要求，“示范中心”已配備了各種小型的高科技實驗設(shè)備，并充分利用這些高科技實驗設(shè)備培養(yǎng)應(yīng)用型、實踐型人才，適應(yīng)社會需求，讓每一個學(xué)生都有動手操作實驗的機會，為教學(xué)實踐提供了良好條件。同時，在實驗教學(xué)內(nèi)容及方法改革方面，“示范中心”采取減少單科性、驗證型實驗，增加了綜合型、研究型實驗。數(shù)據(jù)表明，自“示范中心”創(chuàng)建以來，每年約接待本科生教學(xué)實驗超過3000次，畢業(yè)生180余人，碩士生300余人，博士生100余人。此外，對于每批新來的研究生，“示范中心”都要對其進行大型儀器設(shè)備操作培訓(xùn)工作，開設(shè)大型分析儀器及分析方法課程實驗，達到每個研究生都能夠獨立操作SEM、TEM、Gleeble3500熱模擬試驗等大型設(shè)備的程度，極大地提高了學(xué)生的動手能力和實踐創(chuàng)新能力。

2.3 科研與教學(xué)一體化，提高創(chuàng)新能力

1)以科研帶動教學(xué)，保持教學(xué)內(nèi)容的先進性。師者，所以傳道授業(yè)解惑也。作為新時代的高等教育工作者，更應(yīng)著眼于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。材料學(xué)科隸屬于理工類，學(xué)生的創(chuàng)新能力更主要體現(xiàn)在科技創(chuàng)新能力上，而該能力的培養(yǎng)最重要的就是把科研與教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)科研與教學(xué)一體化。

燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院作為研究型學(xué)院，在科研、教學(xué)之間走出了一條獨具特色、科學(xué)發(fā)展的新路，取得了良好成效。之前，相當一部分同學(xué)反映只聽聞學(xué)院學(xué)術(shù)科研水平高、科研能力強、儀器設(shè)備昂貴，卻少有機會得見“廬山真面目”，或者只是在開學(xué)伊始的相關(guān)活動中偶爾才能領(lǐng)略到高水平專家、博導(dǎo)的風(fēng)采，但在以后的公共基礎(chǔ)課中就很少有機會看到。為此，學(xué)院充分發(fā)掘雄厚的師資力量為本科生教學(xué)服務(wù)，從師資隊伍中選出學(xué)術(shù)水平突出的學(xué)科帶頭人(長江學(xué)者、國家杰青、博導(dǎo))開設(shè)“材料科學(xué)前沿與展望”系列學(xué)術(shù)講座以及“博士生導(dǎo)師聯(lián)名授課”特色課程，并邀請海內(nèi)、外知名專家、學(xué)者就當前最前沿的科技知識和最具挑戰(zhàn)性的創(chuàng)新課題舉行學(xué)術(shù)講座，極大地開拓了學(xué)生視野，活躍了學(xué)生的創(chuàng)新思維。在授課或?qū)W術(shù)講座過程中，教師盡量避免使用抽象、晦澀、難懂的科學(xué)術(shù)語，能夠做到深入淺出，并與日常生活緊密聯(lián)系，使學(xué)生在輕松的氛圍中學(xué)習(xí)。同時，學(xué)院又分專業(yè)增開了博導(dǎo)聯(lián)講課程，既可以深入地講解學(xué)科各專業(yè)的前沿成果，又能夠避免學(xué)生因?qū)I(yè)不同而聽不懂，從而使學(xué)生在一定程度上了解學(xué)院的研究方向、材料學(xué)科的最新研究成果，掌握更多的專業(yè)信息，拓寬知識面。此外，學(xué)院以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為出發(fā)點，立足于實驗教學(xué)的系統(tǒng)性、基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性，將部分成熟的科研成果引入到傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，不斷充實和更新實驗內(nèi)容，提高實驗教學(xué)水平。例如，大塑性納米材料制備、Gleeble3500熱模擬試驗、功能高分子的合成與改性等不少實驗內(nèi)容，都是由學(xué)院教師最新科研成果轉(zhuǎn)化來的，這對培養(yǎng)材料學(xué)科創(chuàng)新型人才有重要意義。

2)突出實踐教學(xué)，發(fā)揮科研創(chuàng)新作用。作為研究型學(xué)院，教師科研力量較強，多數(shù)教師承擔了國家級、省部級和企業(yè)委托的科研項目，故而可以充分利用教師承擔科研項目的便利條件，提升實踐教學(xué)水平，調(diào)動學(xué)生的積極性。

與其它學(xué)院相比，燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實行的“本科生導(dǎo)師制”具有更大的指導(dǎo)意義。首先，學(xué)院擁有一支高水平的師資隊伍。共有教師編制人員51名，其中教授、副教授為45人(含博士生導(dǎo)師33人)，具有開展本科生導(dǎo)師制的雄厚師資基礎(chǔ)；其次，學(xué)生數(shù)量相對“較少”。學(xué)院嚴格限制招生規(guī)模，本科生規(guī)模和研究生規(guī)模向1:1比例靠近，每一屆僅招收180名左右本科生，指導(dǎo)教師與本科學(xué)生的比例始終維持在1:4左右。由于學(xué)生人數(shù)少，因而指導(dǎo)教師能夠在每一名學(xué)生身上付出較多精力，提高了指導(dǎo)效果；此外，學(xué)生還可以根據(jù)自己的興趣和導(dǎo)師的研究方向，采取雙向選擇形式配備導(dǎo)師。學(xué)院一直堅持實施并不斷完善“本科生導(dǎo)師制”制度，為大一、大二的本科生配備班級導(dǎo)師(每個班級2名導(dǎo)師)，為大三學(xué)生配備個人導(dǎo)師(每個導(dǎo)師平均帶3～4名學(xué)生)。這樣，學(xué)生在剛上大學(xué)三年級的時候，就能夠參與到指導(dǎo)教師的科研活動中，較早階段就與專業(yè)、實際課題項目接觸，能夠激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)的熱愛，培養(yǎng)并篩選有潛質(zhì)的學(xué)生從事更深層次的科學(xué)訓(xùn)練。在本科畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師不僅自己要從事科研活動，更要帶動學(xué)生參與科學(xué)研究，將學(xué)生在大學(xué)近四年來所學(xué)到的知識和技能融入其畢業(yè)論文中，為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神創(chuàng)造條件。學(xué)院還充分利用近些年的科研積累多、課題多、經(jīng)費充足、研究生多的優(yōu)勢，將本科生、研究生的畢業(yè)論文與指導(dǎo)教師的研究課題相結(jié)合，保證了一生一題，無重復(fù)，并且都是指導(dǎo)教師實際承擔科研項目的一部分，通過將畢業(yè)論文與研究課題掛鉤，使本科生或研究生直接參與到國家課題、大型應(yīng)用開發(fā)課題的研究中，在科學(xué)研究過程中進一步培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維，進一步提高了學(xué)生的實踐動手能力。

2.4 開展課外科技活動，提高大學(xué)生科研創(chuàng)新能力

1)作為教育部“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”試點高校，自2008年起燕山大學(xué)實施了三期面向優(yōu)秀大三學(xué)生的“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”質(zhì)量工程立項工作。大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目的實施，首先，對學(xué)生是一個極大的激勵，在學(xué)生中形成了崇尚學(xué)習(xí)、崇尚思考、崇尚創(chuàng)新的氣氛；其次，參與計劃的學(xué)生通過親身的實踐，加深了對創(chuàng)新的理解，增強了探索真知的動力和信心，創(chuàng)新能力得到了明顯提高。截至2010年，學(xué)生共獲批了教育部“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目”9項，校級一、二、三類項目20余項。

2)開展院級材料科技創(chuàng)新實驗計劃和創(chuàng)新大賽活動，提高學(xué)生科學(xué)研究能力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力。為充分利用學(xué)院師資隊伍雄厚、科研力量強以及國家重點實驗室和國家級實驗教學(xué)示范中心等資源優(yōu)勢，積極營造不同學(xué)科交叉復(fù)合研究的氛圍，從2011年開始，學(xué)院全面籌劃，特別設(shè)立了面向本科生的材料科技創(chuàng)新實驗計劃項目，并開展各種專業(yè)基本技能競賽和科技創(chuàng)新競賽等活動，目的是培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)和團隊合作精神。希望通過此類活動的開展，促進具有競爭力的材料學(xué)科特色專業(yè)人才的培養(yǎng)，更好地滿足社會需求。該計劃要求學(xué)院正式編制教職工結(jié)合自己科研方向或研究興趣，提出若干綜合性、設(shè)計性實驗項目，面向積極要求進步的大三學(xué)生集中發(fā)布，鼓勵大二、大四學(xué)生積極參與。學(xué)生可根據(jù)自己所學(xué)的專業(yè)知識，自主選擇所擅長或感興趣的課題，可以個人申報，也可以組隊申報，一般每個團隊3～5人，要求在科技立項實驗中有機協(xié)同，分工明確。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，團隊需自主地進行研究性學(xué)習(xí)，自主查閱相關(guān)文獻，進行試驗方法的設(shè)計、實驗操作、分析處理數(shù)據(jù)等工作。同時，學(xué)院還完善了相關(guān)的運行管理機制，從“材料學(xué)”國家重點學(xué)科建設(shè)經(jīng)費中，劃撥出專項經(jīng)費對學(xué)生項目進行資助。第一批學(xué)院共資助了24項學(xué)生科技創(chuàng)新項目，學(xué)院的國家級材料綜合實驗教學(xué)示范中心、國家重點實驗室也面向所有項目進行開放，在場地、設(shè)備等方面予以大力支持，為提高學(xué)生開展科技創(chuàng)新活動的整體水平、培育和營造良好的科技創(chuàng)新氛圍提供了保證。學(xué)院期待創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式能在更高程度上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力。

3 結(jié)束語

縱觀近些年來學(xué)院在提高學(xué)生創(chuàng)新能力方面所做的工作，以及企事業(yè)單位、科研院所對學(xué)院畢業(yè)生的迫切需求和優(yōu)秀評價，可以看到學(xué)院培養(yǎng)的學(xué)生在綜合素質(zhì)、創(chuàng)新思維、實踐動手、交流合作能力等方面不斷得到提高，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的效果顯著，對高校實施大類學(xué)科人才培養(yǎng)起到了較好的示范作用。但也要清醒地看到，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是一項長期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多方面的條件建設(shè)。今后學(xué)院還將開辟更多的渠道，加大學(xué)生參與教師科研課題的規(guī)模與力度，并積極借鑒國內(nèi)、外高校的實際培養(yǎng)經(jīng)驗，切實把各種措施落到實處，使學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力得到進一步提高，培養(yǎng)出更多適合社會需求的高科技創(chuàng)新型人才。