材料類大學生創新能力培養新舉措

王振軍 李輝 俞鵬飛 陳華鑫

摘要：本文結合材料類大學生特點，提出了大學生創新能力培養的新舉措，主要包括結合本科生拔尖創新人才培養計劃，提高學生創新意識；與課外科技活動緊密結合，提高學生創新能力；改革教學方法，增強實驗教學，培養學生綜合素質；強化專業基礎，結合專業實踐，加強學生感性認識；教學相長，互相結合，增加教師和學生科研成果；等等五個方面，對于提高材料類大學生創新能力具有參考價值。

關鍵詞：材料類；本科生；創新能力；培養；新舉措

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）39-0048-03

一、前言

隨著材料發展的日新月異，材料學科的大學生更應具備較強的創新能力。如何加強大學生創新能力培養在材料類本科教育過程中非常關鍵。這就要求學生通過對材料的研究和開發，用現有知識獲得未知的知識，利用已知的知識解決未知的實際問題，養成良好的創新習慣；培養和提高大學生的創新意識和創新能力，營造寬松的學術討論氣氛，使學生能夠通過良好的學術氛圍相互鼓勵學習，共同進步。

長安大學材料科學與工程學院（以下簡稱學院）集合了材料類的多個專業，可結合新型材料的研究與開發，提高學生的創新能力。因此，本文結合學院的材料類本科生拔尖創新人才培養制度，利用“挑戰杯”科技大賽、新材料設計大賽等平臺，改變以往的傳統教學方法，注重凸顯學生個性，以培養學生為基本，著重提高學生的自我發展能力，積極鼓勵學生的創新思維，具體措施如下。

二、結合本科生拔尖創新人才培養計劃，提高學生創新意識

2011年學院開始實行本科生拔尖創新人才培養制度，具體工作流程見圖1。本計劃原則是根據學生的個人發展規劃、科研興趣、公平競爭、有序發展，由學生工作辦公室根據《長安大學學生綜合測評實施辦法》按學生實際情況測算出每個學生的綜合測評成績，成績優秀的學生（綜合測評成績排名一年級為前10%，二年級為前20%，三年級為前30%，智育成績無不及格）根據自己的愿望選擇導師。

導師為科學研究創造了條件，引導學生進行學習和研究訓練，使學生積極參與和體驗科學研究，引導他們樹立正確的科學態度，掌握科學研究的基本方法，初步形成創新思維，具體工作為：（1）制訂培養計劃：導師根據每位學生的實際情況制訂培養計劃，如定期的讀書計劃、實驗計劃、論文計劃等。（2）論文選題、制訂研究計劃和寫作提綱：學生在導師的指導下確定論文選題、制訂研究計劃和寫作大綱，閱讀學術文獻、熟悉研究領域；根據要求，在規定時間內完成學生學年論文、實習報告、畢業論文評價。（3）科研活動：引導學生進入實驗室，學習和接受科學研究的訓練，使學生擁有完整和科學的研究經驗，令其在科研訓練中樹立正確的科研態度，初步掌握科學研究方法，形成科學的研究思維；引導學生參與本人所在研究小組的實踐和研究，培養學生的科學研究意識以及創新思維和動手能力，鼓勵學生積極參與科研活動并撰寫學術論文。

項目組配合高校創新人才培養方案，指導了優秀本科生，提出研發的新材料，如高性能冷再生混合料、隧道防火涂料、高性能陶瓷材料、儲氫功能材料、道路融雪材料、石墨烯材料等。通過拔尖創新培養計劃，本科生在項目組教師的指導下參與科學研究項目，接觸學科前沿，激發了自身的主觀能動性，培育了思維上的創新，增強了能力上的創新，受到了學院的表彰。專任教師的主導地位與學生的主體作用在拔尖人才培養計劃中得到了充分發揮，激發了大學生創新思維和創新意識，將學校優秀的資源賦予本科生充分利用，使材料科學與工程學院本科教育教學質量得到了極大的提高。

三、緊密結合課外科技活動，鍛煉學生創新能力

通過課外科技活動能夠有效地檢驗學生綜合運用所學理論解決實際問題的能力，同時課外科技活動也能增加學生的自主學習興趣。結合材料專業的大學生課外科技創新工作，項目組成員積極指導本科生課外科技創新活動，認真仔細制定相關研究課題，并根據每個學生理論基礎掌握情況、個人興趣愛好等進行分層指導。課題內容結合了專業基礎理論與材料研究兩個方面，使得課題具有一定難度和深度，又具有科研創新的可行性。

鼓勵學生結合新材料開發，積極參加教師的科研課題，或者參加學校組織的科技競賽活動，如創新性實驗、挑戰杯大賽、新材料設計大賽等，并選派教師指導。鼓勵學生承擔科技項目，定期指導并檢查學生的科技活動，鍛煉學生的創新毅力和責任感。通過課外科技活動，參與課題的學生應積極主動閱讀文獻，培養自身查閱文獻的能力和自主學習的能力，增強了同學間的協調合作精神并培養了學生獨立的思維能力。大學生對材料專業的興趣通過科研活動大大提升，參與人數不斷增加，使得材料專業的大學生對課外科技活動的認知度和認同度大幅度提升，提高了學生的創新意識。

四、改革教學方法，加強實驗教學，培養學生綜合素質

針對材料專業特點，教學模式以討論方式進行，重點講授材料的制備工藝、性能特點及工程應用，讓學生在思考中理解所學知識，加深學生印象，培養學生的科學創新精神。每一部分講授結束后，教師提出一些問題，安排學生針對這些問題課后進行準備，先分組討論，然后到課堂上或在自習輔導時間進行相同組別的討論，就問題進一步討論，針對討論產生的問題，教師布置新的討論問題，最后進行討論問題的總結，讓同學書寫討論報告和課后作業，加強對討論內容的理解和深入，具體步驟見圖2。

此外，增強實踐環節，使學生操作能力提高，培養學生的創新精神。課程教學工作充分結合學生所學的材料專業特點，結合新材料開發和實驗教學，改革教學方法，引導學生創新；新材料開發與實驗室教學相結合。項目組艾濤副教授長期從事本科生實驗的教學工作，革新了實驗教學的方法和內容，設計了綜合性實驗，強調學生的動手能力（圖3），編寫了新的《無機非金屬材料工程專業實驗教學大綱》，減少驗證實驗，增加綜合型、設計型實驗，為教師和學生的交流創造更多的機會，培養了學生的動手動腦能力，增強了學生獨立思考的能力并開發了學生的創新思維。另外，項目組在任教課程考試中注重所學知識與試驗操作能力的結合，理論與實踐并重，著重測試學生在理解、掌握、結合運用所學知識解決問題的綜合能力和實踐能力，在承擔的課程如《道路工程材料》、《工廠設計概論》和《新型功能材料》等課程考試卷面內容中包含了基礎理論和材料綜合應用等方面，凸顯對學生綜合能力的要求。

五、強化專業基礎，結合專業實踐，加強學生感性認識

項目組在教學過程中重視學生專業基礎知識教學和學生基礎能力的培養，根據教學指導委員會工作安排，舉行了無機非金屬材料基礎知識競賽選拔，促進了學生對基礎知識掌握，豐富了材料學科的知識內涵。項目組組織學生參加了教育部無機非金屬材料教學指導委員會主辦的第一屆全國高校無機非金屬材料基礎知識競賽（圖4）。本次競賽由濟南大學承辦，西安建筑科技大學、華南理工大學、武漢理工大學和南京工業大學協辦，題目以無機非金屬材料教學指導委員會制定的專業規范為基礎，重點考察專業規范中界定的基礎課程核心知識點，全國56所高校的84支代表隊近300人參加。項目組指導了一支代表隊參加，經過必答題和搶答題的激烈競爭環節，最終獲得優秀獎。無機非金屬材料基礎知識競賽每兩年舉辦一次，對學生交流和大學生基礎知識提高起重要作用。

另外，材料認識和生產實習是培養材料專業本科生在實際工程中實踐能力的關鍵所在。通過實習，可使學生獲得材料生產管理知識、材料知識的感性認識、各類材料的工藝流程基本概念等，使學生綜合素質得到提高。因此，應重視材料專業學生認識實習這一環節。項目組將教學過程與認識實習和生產實習緊密結合，增強學生對材料的整體認識，培養創新能力。

材料科學與工程學院無機非金屬材料工程專業的認識實習的時間安排在大二的下學期，在進行專業基礎課程教學之前，使學生對本專業的學習有一個基本的認識。實習內容安排、人員數量、教學計劃的安排以及實習費用的支出均會影響實習時間的長短，認識實習的深入性和效果也與實習時間密切相關。教學計劃規定的實習時間是一周，時間較短，因此，根據實習目的和教學內容，確定該專業學生的認識實習內容為新型功能材料廠中新材料的認知，學生們普遍反映內容充實，時間緊湊，能夠將書本所學材料知識與實際相結合，達到了實習的要求。學生通過認識實習和生產實習，把自己的課堂所學與實際應用相結合，不斷提高自己的實踐技能和創新能力。

六、教學相長，互相結合，增加教師和學生科研成果

從事材料類教學的教師一直堅持將理論研究和實踐工作相結合，材料類大學生課外科技活動迅速發展，學生高度認同課外科技活動并積極參與到活動中去，且在課外科技活動中碩果累累，同時大大提高了學院教師的科研創新水平。另外，材料類專業的大學生依托學院的拔尖創新人才培養制度對所學專業產生了濃厚的興趣。在指導教師的悉心指導下，共指導學生類相關科技競賽項目立項10余項，有30多名同學參加，發表論文7篇，參與申請國家專利3項；學生在國家專利申請、中英文科研論文寫作等方面獲得了很大的提高；部分畢業生因課外科技成果突出和創新能力強被免試保送同濟大學、西安交通大學等著名大學攻讀研究生，或畢業后赴國外攻讀研究生，他們的科研能力得到了教師的肯定。

七、結語

以新材料開發為載體，結合本科生拔尖創新人才培養計劃，緊密結合課外科技活動，改革教學方法，加強實驗教學，強化專業基礎，結合專業實踐，教學相長，塑造了大學生科學研究的創造性思維，提高了大學生科學研究的創新性能力。

然而，材料類部分大學生的創新能力仍需繼續提高，因為許多大學生滿足于現狀，自己缺乏創新能力提高的信心；有些學生也想提高創新能力，但不知道從何做起。這就需要通過具體的措施，進一步對其加強培養和鍛煉。另外，大學生學生創新能力的培養還有很長的路要走，而且是一個漫長且無規律的過程，建議政府和高校在“大眾創業、萬眾創新”的國家戰略指引下，加強大學生創新能力培養，提高大學生的創新能力。

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