基于材料創新設計大賽培養“五有”人才

耿 欣，徐玉娟，李曉偉，溫廣武

(1.山東理工大學材料科學與工程學院，山東 淄博 255000;2.山東理工大學 工程陶瓷研究院，山東 淄博 255000)

近些年來,我國高等學校畢業生人數逐年增加,2019年大學畢業生人數高達834萬,比2018年增加了14萬,再創歷史新高。而企業對員工的創新、解決問題、溝通和團隊合作等能力的要求也越來越高，導致大學生就業壓力增大。創新創業教育是拓寬就業渠道的重要途徑,是推動我國經濟發展的基石[1]。因此為幫助大學生更好的實現就業， 2017年12月29日，中華人民共和國教育部發布《關于推動高校形成就業與招生計劃人才培養聯動機制的指導意見》。完成創新創業教育改革，推動高校形成就業與招生計劃、人才培養聯動，促進高校畢業生實現更高質量和更充分就業,是高等教育主動適應國家經濟社會發展需要、提高高校人才培養質量的重要工作[2]。

山東理工大學提出“有社會責任、有創新精神、有專門知識、有實踐能力、有健康身心的應用型高級專門人才”(簡稱“五有”人才)的人才培養目標[3]。深入實施《山東理工大學大學生研究與創新訓練計劃》《山東理工大學大學生創業培育計劃》，制定學校創新創業競賽項目管理辦法，以“挑戰杯”“創青春”“互聯網+”等創新創業競賽為龍頭，全面推行“一專業一賽事”；同時提供相應的資金支持和服務保障體系，引導各學院緊密結合學科專業特色及優勢，舉辦精品賽事。實現賽訓結合、以賽促訓，催生優秀項目和成果，提升學生對創新創業知識的綜合運用與整合創新能力。山東理工大學材料科學與工程學院也高度重視學生創新精神、研究能力的培養，加強創新創業平臺建設與資源共享，建立科研、教學實驗室面向學生開放機制，實現科研平臺與教學平臺深度融合。學院于2013年開始與創新創業學院共同舉辦材料創新設計大賽，旨在深化創新創業教育改革，培養學生的創新意識和實踐能力，引導、支持、鼓勵學生開展科技創新活動，展示科技創新成果，培育一批有創新潛質和研究能力的優秀人才。比賽每年一屆，迄今為止已成功舉辦六屆。

1 培養大學生的“五有”能力

本文通過指導大二學生參加材料創新設計大賽，以“新型MXene/聚合物復合吸波材料的制備”項目為依托，培養了學生的“五有”能力。

1.1 有專門知識

本項目所依托的實驗平臺為工程陶瓷研究院，其成立于2017年，是山東理工大學首批成立的六個校級研究機構之一。此外還是國家工業陶瓷工程技術研究中心、工程陶瓷制備技術國家地方聯合工程研究中心、山東省陶瓷基復合材料工程技術研究中心、山東省高校先進復合材料重點建設實驗室等國家和山東省科研平臺的共建單位。擁有良好的實驗條件，齊全的材料制備、組織結構表征設備等，為學生提供實驗場所和重要技術支撐。

工程陶瓷研究院通過制定嚴格的實驗室安全管理條例和實驗室設備操作規程，以培養學生良好的科研習慣并將實驗風險控制在最低限度。參賽學生需要完成研究院所安排安全測試、防火演習以及大型儀器的操作培訓(如熱壓爐、磨床、陶瓷內圓切樣機、XRD等)，方可開始進行實驗活動。此外，筆者會定期安排材料學專業方面的培訓，比如X'pert high score plus、Origin和Endnote等專業軟件的使用、中英文科研信息檢索、實驗數據統計分析、科技論文寫作，包括材料創新設計大賽申請書的撰寫等。在研究院和筆者的系統培訓下，參賽學生不僅迅速適應實驗室的環境，而且動手能力不斷加強。

此外，在日常的課堂專業課程學習當中，學生能夠自覺提出問題并在授課老師指導下不斷拓展專業領域的寬度和深度，科學視野不斷開闊。

1.2 有創新精神

由于我國教育領域長期受到傳統教育模式的影響,使得許多高校在對大學生的科技素養進行培養時,仍舊采取灌輸式教學模式,這勢必難以滿足對大學生科學能力與科學精神的培養要求,無法有效鍛煉大學生的創新思維[4]。為培養學生的創新思維，當學生具有扎實的實驗基本技能后，筆者向學生介紹正在進行的科研項目和已擁有的科研基礎。結合學生的科研興趣方向、專業知識基礎以及接受和理解能力，將復雜深奧的科研課題進行有效拆解，使復雜問題簡單化，分配給學生可執行的科研工作，避免學生對課題產生遙不可及的感覺，因對項目無從著手從而使其積極性受挫；同時筆者采用任務驅動、交互式、啟發引導式教學法，通過設置問題向學生布置文獻調研和實驗設計等任務，最后通過學生PPT講述的方式進行工作匯報，并回答老師和同學所提出的問題，逐步培養學生自學、總結概括、批判性思維等能力；此外，加強學生對課題的宏觀框架建設，項目的背景、目標、創新特色和技術路線一目了然，有利于提高學生的邏輯性和對項目的整體把控。

以學校舉辦的材料創新設計大賽為契機，以“新型MXene/聚合物復合吸波材料的制備”項目為驅動，充分發揮大學生主體地位，鼓勵他們運用各種手段和方法進行研究性、合作性、實踐性和創造性地學習，此過程充分調動學生自主學習的積極性并培養其創新能力。基于筆者對二維MXene材料的研究基礎，因其具有低密度、高比表面積、高強度以及優異的吸波性能，所以MXene材料在吸波領域具有極大的應用潛力。此外，由于人體長期處于手機、電腦等電子產品產生的電磁輻射下，會產生感到身體疲累，免疫機能下降等癥狀，學生團隊萌生出將MXene與布料相結合的想法，制造一種防輻射布料，可大大降低電磁波對人體健康的危害。該想法極具創造性和可執行性，并且學生將筆者的研究內容有效轉化為大學生科技競賽作品。

1.3 有實踐能力和社會責任

在項目的實施過程中，學生首先對項目“新型MXene/聚合物復合吸波材料的制備”進行可行性調研分析，然后對該項目進行有效拆解、分工并執行。本項目涉及多學科內容，團隊跨學科組建隊員，通過自學相關專業知識和文獻調研，討論并確認了項目實施的具體內容；基于所依托平臺擁有的實驗條件，材料制備和測試等設備，確定了聚合物基體材料、設計技術路線和工藝參數等實驗細節；根據團隊成員的專業和擅長領域，分配了不同的任務，大大提高了項目執行效率，有效鍛煉了每一位團隊成員的實際操作能力和實踐創新精神。在此過程中，筆者作為輔助角色，幫助學生調整和完善實驗工藝，促進了項目的落地實施。

1.4 有健康身心

在項目實施過程中，項目進行并非一帆風順，遇到過很多困難和挫折。比如項目前期采用熱壓法制備MXene與聚甲基丙烯酸甲酯(簡稱PMMA)復合材料，成品致密度不高且透光度低，結果不如人意。筆者了解到該情況后對團隊成員進行心理疏導，緩解和釋放他們的壓力，讓他們理解實驗失敗乃是常事，要泰然面對不好的實驗結果并積極解決問題。小組成員通過重新做文獻調研并請教高分子領域的專家，通過更改實驗方法，最終成功制備出致密高透光度的MXene/PMMA復合材料。學生在完成此項目過程中，培養了勇敢、樂觀面對所遇到的困難和挫折的心態，并提高了積極尋求解決方案的能力。

2 結束語

最終，該學生團隊獲得材料創新設計大賽一等獎，提升了團隊的自信心和榮譽感。通過材料創新設計大賽，不僅培養了小組成員創新能力和問題解決能力，也激發出學生對材料專業的濃厚興趣。