材料科學與工程專業應用型人才培養探索

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(青島理工大學 木工程學院,山東 青島 266033)

在以高科技為主要特征的知識經濟時代，材料科學與工業技術突飛猛進，對材料類專業人才素質提出了很高的要求，材料科學與工程教育面臨著一系列挑戰。同時，材料科學與工程是一門實踐性很強的學科，其內容和領域處于不斷拓展之中。如何培養出適應材料產業和技術飛速發展的具有創新能力的應用型人才，探討并制定出符合21世紀社會對材料類人才素質和能力要求的科學、可行的材料類專業人才培養方案，具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。

1 培養目標的定位和專業涵蓋范圍

隨著材料科學的發展，材料的應用領域越來越廣泛，不同材料本身的復合與交叉融合迅速增長。如有機高分子材料用于水泥砂漿的改性和對陶瓷工藝的改進，薄膜材料在玻璃深加工上的應用等，因此培養單一材料、窄口徑專業的人才不能適應當前特別是未來形勢發展的要求，拓寬專業口徑是培養材料類專業人才的必然趨勢。

全國很多工科院校設有材料專業，不同院校根據其自身特點，在人才培養目標、培養方案的制定上應各有特色。以青島理工大學為例，材料科學與工程專業定位為以工程實踐為主的工程教育，主要培養適應地方需要的第一線的工程技術應用型人才。通過對該專業2008～2011屆畢業生去向的調研，發現在建筑行業從事材料應用、檢測及材料管理工作的占了一半左右。由此得出兩點啟示：一是應該側重培養面向工程、兼顧材料生產和研究開發的應用型工程技術人員；二是為提高學生適應性必須拓寬專業口徑。

根據人才市場的需求，經研究論證，我校的材料科學與工程專業涵蓋無機非金屬材料、有機高分子材料，簡單介紹金屬材料和復合材料。按照“基礎適度、口徑寬廣、應用為先”的教育理念，強調理論與實踐結合，以學生發展為本，促進材料教育的“大材料(材料的共性、廣泛性與多樣性)、大工程(工程知識、工程能力、工程系統與工程協同)、大社會(自然、環境、社會、倫理等)”視野的建立與深化[1]。培養學生創新學習、自主高效學習、持續學習的理念，據此制訂人才培養計劃和設計課程體系，改革教學模式。

2 培養體系構建

2.1 人才培養模式

人才培養模式設計原則為：按材料科學與工程一級學科組織教學；按二級學科(如無機非金屬材料工程、有機高分子材料工程)體現特色。拓寬專業口徑，調整專業結構，拓展專業課范圍，培養具有創新意識和“大材料、大工程、大社會”視野，強調材料工程領域實踐應用能力的寬口徑應用型材料工程師。

2.1.1 寬基礎

大學本科的基礎包括多方面的內容，可劃分為社會科學基礎、自然科學基礎和專業知識基礎。社會科學與自然科學是學生進行專業學習的基礎，同時也是進一步學習和發展的基礎。

社會科學基礎主要包括哲學、歷史學、社會學、經濟學等社會科學知識，社會、經濟和自然環境、全球氣候的可持續發展知識以及政治學、法學、管理學等方面的公共政策和管理知識；自然科學基礎主要包括掌握作為工程基礎的高等數學和工程數學，熟悉現代物理學、化學、電工學、機械、運籌學、環境科學的基本知識，了解當代科學技術發展的其它主要方面和應用前景。專業知識基礎要打破原有教學體系，進行教學內容的重組，實現三大材料基礎知識的融合，拓寬學生材料科學知識基礎，真正做到寬基礎[2]?？梢詷嫿ú牧峡茖W基礎平臺課程，即：材料概論、材料科學基礎、材料工程基礎、材料現代研究方法、材料研究中的計算機應用等。

2.1.2 多方向

在現有的四年制大學本科教育體制中，為學生構筑材料科學的相關基礎是可能的，但讓學生掌握所有類型材料的特性是不現實的。然而材料學科中一些基本的思維方式和研究方法只有在對具體材料的具體研究中才能得到深化。這就要求在培養計劃的設計中考慮為學生設定一定的方向，即選擇一種具體類型的材料并以其為載體，使學生在某一具體材料學習和研究中，深化材料基礎知識。同時，這種方向性設置，也解決了教育發展與市場需求相脫節的問題。例如，可以設置土木工程材料方向、高分子材料與工程方向、現代陶瓷與信息材料方向、腐蝕與防護方向、生物醫用材料方向等。其教學模塊可以隨社會和市場需要的改變進行靈活的設置與變通，根據材料科學發展的需要進行相應的調整。

2.1.3 重實踐

重實踐主要體現在實驗環節中。許多發明和創造是在實踐中發現和提煉出來的，教學內容也是在實踐過程中達到深化的，只有通過實踐鍛煉才能培養學生發現問題和解決問題的能力，并進一步培養其在實踐中的創新性思維和創新精神。實踐教學注重開設綜合性、設計性、研究性實驗，強調理論在實踐應用中的相關性和綜合性，引導和激發學生產生科學研究的興趣。注重引導學生將理論教學和實驗教學中學到的知識和技能用于解決實際的科研問題，通過導師制的實施和大學生科技創新等方式使學生盡早進入實驗室，參與科研工作。

2.2 課程體系的構建

基于應用型人才培養模式下的課程設置注重由學科式向整合式轉變，專業課程由中心地位向載體地位轉變，課程內容由以學科發展為中心向以培養學生為中心轉變，以“基礎課程、核心課程、擴展課程、特色課程和實踐課程”為框架進行課程體系的優化、重組和集成[3]。

2.2.1 基礎課程

基礎課程使學生掌握現代知識、學習和創新技術，為專業課程的學習打下堅實、寬厚的理論基礎。合理地將人文社會科學、自然科學和工程技術科學有機結合，滿足核心課程設置的需要?，F代材料發展是以數學模擬、結構設計和材料合成三位一體為特征，社會對材料的要求越來越復雜化、精細化和多功能化，因此要求自然科學基礎，特別是數學、力學、物理和化學四大基礎知識具有相適應的比例。

2.2.2 核心課程

考慮到材料的多樣性與共性，緊扣材料科學與工程的基本要素，緊密圍繞學科專業要求和培養目標設置核心課程，主要有：材料科學基礎、材料工程基礎、材料測試與分析技術、材料科學研究方法、材料科學與工程概論等。

2.2.3 擴展課程

為了擴展學生知識視野，強化核心課程，培養學生綜合應用所學知識分析問題和解決問題的能力設置擴展課程，主要有：計算機在材料科學中的應用、材料與環境、工程事故案例分析、材料腐蝕與防護、工程經濟等。

2.2.4 特色課程

材料科學與工程專業的特色課程需要緊密結合材料學科的特點、高校區域研究優勢、學科特色及教學團隊等因素，體現應用型材料專業特點，培養學生在某一方面的專長[4]。根據我校專業特點和學生就業市場需求，我校組建了三個主要的特色課程群：新型建筑材料、高分子材料和現代陶瓷與信息材料。并以此為基礎建設具有合理的職稱結構、學歷結構和年齡結構的教學團隊，在教學實踐中取得了良好成效。

特色課程群的組成需要綜合主干課程和專業綜合課程來進行建設，根據市場對人才的需求及學科方向制定教學計劃、確定教學難度及教學重點，明確教學目的，實行學分制，允許學生在課程群間選擇教師和課程，對學生進行特色培養。

2.2.5 實踐課程

培養學生實驗操作技能和初步的科研能力，使學生逐步建立工程意識和創新意識，增強動手能力。實踐課程按照三大系列設置：一般能力培養實踐環節、專業技能培養實踐環節及特色培養實踐環節。具體通過各類課程實驗、科技創新實驗、創業教育系列課程、各種實習和課程設計、畢業設計(論文)等實現。

加強實習基地的建設，我院與中鐵、中冶、中建等國有大型建筑企業，淄博電磁廠、西麥斯商品混凝土攪拌站等材料生產企業建立了“人才培養戰略聯盟”，聘請企業總工程師為校外指導教師，學生、教師、技術人員就企業典型產品共同進行“材料、設計、制造、應用、檢測”一體化工程實訓，進一步提高學生的材料工程意識。

3 應用型人才培養的教學探索

3.1 教學與科研實踐相結合

應用型人才需要具備一定的分析、解決問題的能力，具有一定的創新能力。我校通過建立開放性實驗室，為學生的自主實踐提供相應環境和條件，讓學生能主動的進行實踐、研發，從而培養創新思維和實際應用的能力。引導學生參與“大學生科技創新活動”、“創業訓練計劃”、“高強混凝土大賽”等科技項目，開展一系列的實踐，鼓勵學生開展以解決前沿科學問題或解決重大工程技術問題為導向的探究性學習，增強教師與學生的互動性，逐步培養學生的創新和應用能力[5]。

學生參與到教師一個實際課題的實施過程中。從材料配方設計、原料制備(破、粉碎)混合、成型、燒制或壓制等工序制備產品，然后根據不同的材料測試若干項性能，再對結果進行分析討論，學生的文獻檢索、信息綜合、方案設計以及數據處理、總結分析、論文寫作等各方面能力得到全面提升。近些年青島理工大學材料科學與工程專業每年約有80%學生參與教師的課題研究，而他們在后續的實際工作中也表現出更強的分析解決問題的能力。

通過參與科研實踐訓練，學生由以往被動的按步驟進行實驗到自己主動動手準備、設計實驗，動手能力顯著增強[6]。實踐過程中，難免會出現很多問題，通過解決這些具體問題，更有利于培養學生細致、耐心的品行，更有益于促進學生思考，增強分析和解決問題的能力。

3.2 培養學生創新思維，積極開展教學改革

培養具有創新思維的應用型人才，需要深化教學和人才培養模式改革，需要教師在教育、教學手段和方法上進行改革。學院重視課程建設，通過精品課程建設、特色專業建設、教學團隊建設、多媒體課件大賽等多種途徑提高教師的教學質量和水平，實現教學手段的現代化、信息化、多樣化。同時，學院積極鼓勵教師在教學內容與教學方法上的改革與創新，要求充分發揮學生在課堂上的主觀能動性，促進他們探索知識的欲望和自學的能力。

例如，在課程考試形式上，我們進行了調整，針對“專業發展前沿”、“材料科學與工程概論”、“材料科學研究方法”等幾門課程，考試采用答辯、論文和開卷等方式。在這些考試中，考試內容不一定完全是教師講授的內容，更多是學生專業課程學習的綜合，要求學生有自己的見解，著重于培養學生自身分析問題與解決問題的能力。這些形式多樣的考試方式，充分調動了學生的積極性與創造性，不僅檢驗了學生對本門課程知識的掌握，更是對學生綜合素質與能力的檢驗，取得了良好的教學效果。

3.3 加強產學研合作，突出創新培養、強化技能訓練

產學研合作是工程應用型人才培養的主要途徑和特色，可以充分利用學校與企業、研究團體不同的教育環境和教育資源，以及在人才培養方面的各自優勢，把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產實踐有機地結合于培養學生的過程中。

學院通過“人才培養戰略聯盟”探討人才培養與人才使用的“無縫式對接”，開展畢業生畢業環節對接培養試點等工作，參與企業技術創新和工程開發，完成畢業實習和畢業設計。以畢業生畢業環節對接培養為契機，探討建立基于企業深度參與培養的新的人才培養模式，推進人才培養模式全方位改革，提高了學生的培養質量。

4 培養效果

本校材料科學與工程專業從2008年第一屆畢業生離校，目前已培養了5屆畢業生，學生就業率一直保持在95%以上，就業學生中有2/3在大型企業中從事材料開發、技術管理工作。學生的考研率一直在20%～25%，絕大多數被東南大學、北京科技大學、北京航空航天大學錄取，且每年有1～2名學生被保送至同濟大學等重點高校。無論是工作的學生還是繼續深造的學生都在單位和導師處留下了樸實肯干、動手能力強、具有創新精神的良好口碑。

[1] 王章忠,皮錦紅,巴志新.材料科學與工程專業應用型人才培養的思考[J].南京工程學院學報：社會科學版,2007(3):37-40.

[2] 張聯盟.材料科學與工程專業教學改革與發展設想[J].理工高教研究,2002(8):35-38.

[3] 李侃社,周安寧,周嶺梅.材料科學與工程專業人才培養方案和課程體系研究[J].煤炭高等教育,2001(5):44-45

[4] 曹新鑫,何小芳,管學茂,等.關于材料科學與工程專業特色課程群建設的思考[J].重慶科技學院學報:社會科學版,2010(5):177-178.

[5] 吳志亞.職業院校專業課教學方法探討[J].船海工程，40(4)：98-100.

[6] 徐清萍,堯俊英,何培新.科研教學相結合的應用型人才培養模式探索[J].廣西輕工業,2011(1):155-156.