基于應用型人才培養的材料科學與工程產學研一體化實施方法

董振偉　施英華　武璽旺

摘要：應用型本科教育是以培養服務地方經濟發展，知識、能力、素質全面協調發展，面向生產、建設、管理、服務一線，理論與實踐相結合的應用型人才為目標的高等教育，而產學研一體化則是應用型本科教育的重要實現形式。以許昌學院材料科學與工程專業為例，從應用型人才培養的角度揭示了單獨的“產”“學”“研”培養模式的片面與不足，提出了材料科學與工程專業的產學研一體化原理，并從“產”“學”“研”三個角度論述了產學研一體化的具體途徑與實施方法。

關鍵詞：應用型人才培養；材料科學與工程專業；產學研一體化；教學原理

材料科學與工程是一門知識點繁多且抽象的交叉性學科，學生在學習時明顯感到主次不明、方向不清，難以與實踐相結合，無法達到專業化應用型人才的培養目標。現階段我國正處于應用型人才培養改革的關鍵時期，如何有效地培養以服務地方經濟發展為目標、理論與實踐相結合的應用型人才是當前高校面臨的重要課題。許昌學院作為省屬地方本科院校，瞄準“地方性、應用型、服務性、國際化”的辦學定位，一直以來堅定不移地融入地方辦學，深化產教融合、促進校地合作，積極推進由以理工科為主的傳統本科院校向特色鮮明的高水平應用技術大學的轉型。教育部發展規劃司原副司長陳鋒更是將許昌學院轉型發展探索贊譽為“許昌模式”，這不僅是對許昌學院轉型工作的巨大肯定，也是對河南省乃至全國高校轉型發展的重要啟示。設立于2011年的材料科學與工程專業是許昌學院轉型發展的典型代表，它依托許昌學院表面微納米研究所、河南省微納米能量儲存與轉換材料重點實驗室和黃河旋風股份有限公司等許昌市周邊企業，在應用型人才培養的道路上不斷探索并大膽創新，提出并實施了“企業生產一課堂教學一課題研究”的一體化應用型人才培養模式，取得了良好的育人效果。

一、產學研一體化原理

著名教育學家潘懋元教授指出：“應用型人才主要是在一定的理論規范指導下，從事非學術研究性工作，其任務是將抽象的理論符號轉換成具體的操作構思或產品構型，將知識應用于實踐。”由此可以看出，對理工科專業而言，應用型人才不是能夠探索和發現新知識的人才，而是能夠運用已知的知識或原理通過改進原有技術或創造新的技術來改進原有產品或創造出新的產品，進而滿足人們生產生活中實際需求的一類人才。因此，應用型人才技能體系的構建首先要有基礎理論作為支撐，在理論的支撐下學習掌握相關基礎性技術，最后在二者的基礎上進行相關應用技術研究。

從材料科學與工程的角度來講，材料的成分、結構、缺陷、表征、工藝、性能以及它們之間的邏輯關系是材料科學與工程專業最核心的內容，因而把成分、結構、缺陷、表征、工藝以及性能稱為材料科學與工程的六個基本要素。“產”主要涉及表征、工藝與性能之間的關系，是一條從表征與工藝到性能的一維線段；“學”主要涉及性質，是由成分、結構和缺陷構成的二維平面；“研”則主要涉及性能與性質之間的關系，是成分、結構、缺陷和性能共同組成的二維平面。在六個基本要素中，材料的成分、結構和缺陷是材料專業的基礎理論，材料的性能則是包括材料在內的整個系統特征的體現，是材料科學與材料工程的最終表現，是材料研發的根本目的。材料的表征與工藝是材料專業的基礎性技術，其中表征是性質、性能、工藝所體現出來的特征，可以通過測試得出，即通過物理或化學方法測試分析材料的成分、結構、缺陷和性能，并通過數據或者圖像的形式表現出來，而工藝則是改變成分、結構、缺陷的方法，是獲取性質的直接途徑與手段。因此，材料科學與工程專業的應用型人才要在以材料的成分、結構和缺陷為專業基礎理論的支撐下，以人們實際生產生活中對材料性能的需求為導向，利用表征技術與工藝技術來改進材料的性能或創造出新的性能。這就要求材料科學與工程專業的應用型人才的培養過程必須是全要素的，所以單獨的“產”“學”“研”式的培養是狹隘和不足的，學生無法形成全方位、全要素、多維度的應用型技能體系，與高新技術企業所需要的人才之間存在多方面能力和素質的脫節。因此，把材料專業的六個基本要素有機結合為三位一體，形成集生產、教學、科研一體化的人才培養模式。這既是對“產”“學”“研”的優勢整合和互補，又是一種把以課堂理論教學和基礎實驗教學為主的學校教育與直接獲取實際經驗和實踐能力為主的生產、科研實踐訓練有機結合的教育模式。

“產”是企業生產，“學”是課堂教學，“研”是課題研究，“育”是應用型人才培養，產學研一體化不是產、學和研三者的兩兩結合，而是由產、學和研三者共同構建的人才培養模式，它既保留了三者獨立的性質，又表現出了全新的系統特征。產學研一體化以“產”為方向，強調“學”與“研”的市場（性能）導向性；以“學”為基礎，強調課堂教學是“產”與“研”的前提和保障：以“研”為紐帶，強調“學”與“產”的無縫對接和深度融合：以“育”為核心，強調“產”“學”“研”的目的性。

二、從“產”的角度進行產學研一體化培養

在課堂教學中，學生對材料的工藝和表征的學習主要是來自書本中的知識、課堂上教師的講解和基礎教學實驗中對實驗儀器的操作。一方面，書本中的知識以及教師的講解都是基于文字和語言的二次加工和表達，而且學生在學習時還要經過大腦的分析、判斷和記憶，因此不可避免地會在一定程度上造成對相關概念、規律和現象理解的偏差。另一方面，基礎教學實驗以及課題研究實驗大多是在實驗室的理想條件下進行的，而真正進行的工廠量產，要考慮的因素和受到的限制遠比在實驗室多，遇到的問題也更加復雜。因此，課堂教學、基礎教學實驗和課題研究都具有自身的狹隘和不足，不能代替生產一線的實踐訓練，學生只有走出課堂和實驗室，走向生產一線，親自參與從原料到成品的全部生產流程，才能擺脫學校教育的局限性，從而錘煉工程實踐能力，積累實戰經驗，進而提升綜合素質。

許昌學院新材料與能源學院針對許昌地區的發展實際，與黃河旋風股份有限公司、大宋官窯股份有限公司和黃河力旋科技股份有限公司達成長期戰略合作協議，開設了超硬材料、鈞瓷、新能源材料三大特色方向，學生可以在寒暑假根據自身興趣和意向自主選擇到三大方向中任一方向的企業實習。在企業實習前，學校有關方面會同企業工程師根據企業生產實際和學校教學實際，制訂詳細的實習計劃，共同抽調精銳力量保障實習質量。在企業實習中，學生分成若干小組，每小一組配備一位工程師、一位教師和若干技術工人，不同組的學生每隔一定的時間交替進行不同工藝環節的實踐訓練，直至所有小組全部完成所有工藝環節的實踐訓練。比如，粉狀工藝合成金剛石，大致可以分為九大工序，學生便可分為九組，每組在規定時間內完成本組所屬工序的實踐訓練之后，與其他組交換進行其他工序的實踐。實習結束后要對學生進行考核，考核合格者方可獲得相應學分，考核優秀者有機會在畢業后直接進入企業工作，特別優秀者還可以與企業簽署協議，由企業全資支持其考研深造。在這種實習機制下，學生不再是只出苦力或者做一些沒有任何技術含量工作的體力工人，而是每個人都帶著明確的目的，以學徒的身份真正參與到企業生產一線。

三、從“學”的角度進行產學研一體化培養

產學研一體化中的“學”是以課堂教學為主的理論學習，雖然它是學生專業理論知識的主要來源，又是“產”與“研”的堅實基礎與重要保障，但課堂教學不能只禁錮在書本中，而應該走向企業生產和科研一線。一方面，課堂教學要結合來自“產”與“研”的反饋，緊緊跟隨生產一線和科技前沿。在課堂教學中，理論知識要與國內外最新研究成果以及企業的生產應用有機結合，從而使學生從單調、抽象的概念定理中解脫出來，讓學生真正明白書本中概念定理的現實意義和實際應用在哪里，只有這樣理論知識才會豐滿鮮活起來，課堂教學才會與時俱進。

另一方面，要鼓勵學生把在企業生產和課題研究中學到的工藝技術和表征方法等實踐經驗轉化為“理論肌肉”。這個過程相當于把吃進去的食物消化吸收，轉化為自身血肉的過程，因為應用型人才不是技術工人，只掌握實踐經驗是遠遠不夠的，必須把經驗上升到理論高度，掌握經驗的理論本質，并納入到知識技能體系中。許昌學院材料科學與工程專業依托黃河旋風股份有限公司、大宋官窯股份有限公司等企業的生產實際，開設了超硬材料、陶瓷工藝、材料工藝學、粉體工程、電池工藝學等一批具有鮮明地方特色的專業任選課程，學生可以根據企業實踐實訓情況的反饋，通過有針對性地選修相應的課程，將在企業實踐中積累的實踐經驗以理論知識的形式固化。另外，還應鼓勵學生對在企業實踐和課題研究中遇到的問題追根溯源，并學會運用理論的武器徹底將其解決。學生可以通過查詢文獻或者教材、請教學校教師或者企業工程師等多種方式獲得問題的答案或者解決辦法，然后在課堂上把自己的成果以PPT等形式分享展現給大家，達到共贏的效果。

四、從“研”的角度進行產學研一體化培養

高校開展科研活動的根本目的是為社會培養人才，推動社會發展和科技進步。以“研”促“產”，以“研”促“學”，“研”不僅是“學”與“產”的紐帶，更是“學”與“產”高效發展的催化劑。“研”是材料科學與工程應用型人才能力體系構建的重要一環，“研”的性質和水平往往直接決定了產學研一體化的性質和水平。應用型人才做科研不是為了研究科學而研究科學，而是為了研究科學與性能之間的關系，即為了切實有效地提高產品性能而研究科學，因而應用型人才絕不可脫離性能而進行純理論的研究，必須以市場（性能）為導向，走實用化的科研道路。因此，應用型人才的科研課題一定要來源于企業生產實際，旨在提高產品性能、簡化生產流程、降低生產難度，從而降低生產成本、提高企業效益。

許昌學院與黃河旋風股份有限公司、大宋官窯股份有限公司等一大批實力雄厚的企業達成了包括資源共享、方法共享、信息共享和成果共享等在內的全方位、全天候戰略合作。許昌學院教師在上述企業中掛職，直接參與到企業的技術研發中，學生協助教師參與企業研發合作項目，幫助企業解決生產過程中的具體技術問題或者研發新的工藝技術，這樣既培養了學生的科研素質和創新能力，又增強了教師的企業實戰能力。比如，許昌學院與大宋官窯股份有限公司合作成立新型鈞瓷釉料產學研合作基地，學生可以參與教師科研團隊，在教師的指導下承擔相關課題方向并進行相關研究，目前已在外加納米銅、納米鐵、納米氧化銅、納米氧化鈷及納米稀土金屬氧化物等相關鈞瓷產品技術方面取得了突破。許昌學院新材料與能源學院依托許昌學院表面微納米研究所和河南省微納米能量儲存與轉換材料重點實驗室，本科生從大二下學期開始，可以根據自己的興趣和就業意向選擇不同的研究方向，開展相關的課題研究。這種邊學邊研、學研結合的培養模式，使許昌學院新材料與能源學院的學生普遍具有良好的科研素養和扎實的科研功底，為未來就業和考研深造打下了堅實的基礎。

五、結語

我國地方高校從傳統本科院校向應用技術型大學轉型，是一項復雜的全局性、系統性改革工程，因此高校轉型發展注定不能一蹴而就，而是任重而道遠的。許昌學院在轉型發展和應用型人才培養的道路上迎難而上，不斷摸索創新，探索出了一條符合許昌學院發展實際的轉型之路，希望能夠為我國高校的轉型發展和材料科學與工程專業的教學改革提供借鑒與參考。

責編：清歡