打造“海洋”和“能源”特色材料科學與工程專業培養體系

王煥磊 高榮杰 張玥

摘 ? ?要：依托于海洋材料和能源材料的特色學科方向，中國海洋大學材料科學與工程專業通過構建模塊化選修課程體系、建設多層次實驗體系、挖掘思政資源、彰顯畢業論文專業特色等一系列舉措，全力打造“‘材料’+‘海洋/能源’”特色的人才培養體系，強化學生主體地位，從而全面提升人才培養質量及創新精神和能力。

關鍵詞：材料科學與工程;課程設置;特色培養

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2021）12-0055-02

人類社會的發展史就是材料的發展史，材料與社會的關系越來越密切，無論是“蛟龍號”載人潛水器“下五洋捉鱉”，還是“嫦娥”探測器“飛九天攬月”，都離不開高性能材料支持。我國材料類專業在借鑒蘇聯模式、學習歐美經驗的基礎上得到了蓬勃發展[1-2]。根據2020版普通高等學校專業目錄，材料類專業下設材料科學與工程、材料物理、材料化學等17個專業類別。其中，材料科學與工程是研究材料的成分、組織結構以及制備工藝與性能之間關系的交叉學科。目前，隨著材料科技的迅猛發展及材料類畢業生的急劇增加，提高人才培養質量成為提高競爭力的有效手段[3-5]。同時，在工程教育認證和“新工科”建設的背景下，需要突出專業培養特色，進而凸顯出有別于其他學校的專業能力。因此，筆者所在的中國海洋大學材料科學與工程專業基于學科優勢，致力于打造“‘材料’+‘海洋/能源’”的特色培養體系，以適應國家重大戰略需求及經濟社會發展需要。

一、中國海洋大學材料科學與工程專業介紹

中國海洋大學材料化學專業始建于2002年，經過多年發展已經形成了較為完備的專業人才培養體系。材料化學專業從一開始就定位于培養具有工科屬性、掌握一定工程技術與能力的高級專門人才，因此在培養計劃中全面系統地開設了具有工科屬性的專業課程。2016年，應國家戰略、海洋經濟發展及學科發展的需求，將材料化學專業調整為材料科學與工程專業。2017年，該專業首次按照材料科學與工程專業進行招生。2020年，學校按照材料類專業實行大類招生，采用“1+3”培養模式，即第一年實行大類內統一培養，之后分專業進行培養。2020版材料科學與工程專業人才培養方案中指出：“本專業培養適應國家經濟和海洋行業發展需要，具有家國情懷、國際視野、創新精神和實踐能力的社會主義事業建設者和接班人，畢業后可到科研機構、高校、企業等單位從事材料科學與工程及相關領域（特別是海洋材料或能源材料領域）的科學研究、教學與科技管理、新材料新產品開發、生產與管理等工作的高層次專業人才。”實際上，中國海洋大學最早在國內提出“海洋材料”特色研究領域，同時學校材料學科長期聚焦“海洋材料”和“新能源材料”研究方向，為形成 “‘材料’+‘海洋/能源’”的特色人才培養體系奠定了基礎。

二、材料科學與工程專業特色建設思路

（一）建設“海洋材料”和“能源材料”特色課程模塊

本專業人才培養方案按照公共基礎必修課、通識教育選修課、學科基礎課（必修和選修）、專業知識課 （必修和選修）和工作技能必修課進行模塊化的課程設置。緊緊圍繞學科發展方向與特色，將教學工作與學科建設、科研工作有機結合，在專業課層面設置了“海洋材料”和“能源材料”兩類特色選修課程模塊。海洋材料模塊形成了“材料腐蝕與防護技術”“傳感材料與技術”“海洋工程材料”“海洋涂層技術與工藝”“材料表面工程”“海洋可再生能源概論”等課程體系，提供了“取之海洋、用于海洋”并解決海洋環境適應性問題的材料體系的系統性知識架構。能源材料模塊形成了“新能源材料與技術”“新型碳材料”“光電子材料與器件”“海洋可再生能源概論”“多孔能源與催化材料”“膜材料與電化學器件”等課程體系，將太陽能、海洋能、氫能等清潔能源及儲能技術進行系統講授，使學生充分掌握能源材料的組成、結構、性能、應用之間的構效關系，并培養其分析實際復雜工程問題的能力。學生可根據自身興趣，自由選擇任一模塊，有利于體現出其在學習中的主體地位。同時，教師還可以通過“材料科學前沿講座”課程向學生介紹“海洋材料”和“能源材料”領域最新前沿的知識和技術。

（二）構建“海洋/能源”特色多層次實驗教學體系

以成果導向教育理念為指引，建設“基礎—專業—綜合—創新”四層次的實驗教學體系?；A實驗層次依托“材料科學基礎實驗”課程，培養學生的基本實驗操作技能，提升學生的實驗素養。專業實驗層次依托“材料合成與制備工藝學實驗”課程，培養學生在材料合成與制備方面的動手能力與系統科學的專業實驗能力。綜合實驗層次通過設置“專業綜合實驗”課程實現，根據材料學科發展趨勢，實現“材料”與“海洋/能源”的交叉滲透和輻射，形成了以海洋材料、能源材料為主的綜合實驗項目，培養與鍛煉了學生理論結合實際的能力。以能源材料專業綜合實驗為例，教師可通過鋰離子電池電極材料制備、電池組裝、性能測試等系統性實驗內容，來鍛煉學生的動手能力與團隊協作能力，實現全鏈條的材料科學研究的基本訓練。創新實驗層次主要通過設置“海洋材料/能源材料創新設計實驗”課程實現。海洋材料創新實驗內容集中在海洋涂料、海洋腐蝕與防護、海洋傳感器、海洋檢測等領域，而能源材料創新實驗內容集中在氫能源、太陽能電池、鋰離子電池、超級電容器、海洋能源等能量存儲與轉化領域。創新設計實驗以任務驅動教學法實施教學，學生根據特定的實驗任務，通過文獻查閱等前期工作提煉出科學問題，圍繞科學問題開展實驗設計并實施，最后對獲得的數據進行綜合分析與評價，實現增強學生學習自主性和創新能力的目的。

（三）深入挖掘“海洋+能源”課程思政資源

為更好地將家國情懷、價值塑造和文化素養等教育與知識傳授、能力培養有機結合，需要教師在課程建設中深挖思政教育資源，實現立德樹人的“潤物細無聲”。海洋和能源領域有很多可供挖掘的思政資源，比如：材料的腐蝕可以對應于現實生活中腐敗現象，“拒腐防腐”對于腐蝕和腐敗同等重要。教師要引導新時代青年抵御不良思想侵蝕，并在授課中分析我國儲能材料與技術行業狀況、國際能源形勢以及海洋中所需求的能源技術等情況，以此增進學生對解決“卡脖子”問題的認知，激發學生樹立“為中華之崛起而讀書”的理想。當然，在“海洋”和“能源”領域還有諸多材料科學家的先進事跡，比如：中國科學院海洋研究所侯保榮院士長期致力于海洋腐蝕與防護領域研究，培養了一大批腐蝕領域高水平人才，即使近80歲高齡仍保持高強度工作，將腐蝕與防護作為一生的事業，體現出精益求精、吃苦耐勞的科學精神;中國科學院青島生物能源所崔光磊團隊秉承“不忘初心、牢記使命”的時代號召和“十年磨一劍”的科研精神，持續關注深海電源技術，實現了材料體系和儲能技術的突破，助推了國家能源安全戰略。這些先進事跡有利于塑造學生的科研精神。

（四）圍繞“海洋”和“能源”領域開展畢業設計（論文）工作

作為學生在校期間的最后一個實踐性教學環節，畢業設計（論文）不僅是對前期學習成效的全面檢驗和總結，也是檢視專業育人水平高低及培養目標達成與否的重要一環。本專業畢業設計（論文）優先支持圍繞“海洋”和“能源”領域開展選題，鼓勵選題與指導教師的科研工作、合作企業相結合，從而保證選題既結合當前的科研前沿，具有較強的理論價值，又耦合實際工程問題，具備較強的應用價值，從而提升學生解決海洋/能源領域復雜工程問題的能力。近年來，指導教師申報的選題數量均大于學生數量，學生可根據自身的興趣愛好和需求選擇，更好地調動了其參與畢業設計（論文）的積極性。另外，教師依托學校畢業設計（論文）管理系統，加強了對畢業設計（論文）各環節的質量把關，切實保障了畢業論文（設計）工作的有效推進。

三、結語

總之，中國海洋大學材料科學與工程專業依托學科方向和特色，圍繞選修模塊、實驗課程體系、課程思政以及畢業設計（論文）等角度打造“海洋”和“能源”特色人才培養體系，與國家重大發展需求和經濟社會發展需要緊密結合，有助于培養具有國際視野和家國情懷的高水平人才。未來我校將繼續密切結合本專業的特色與優勢，不斷完善人才培養方案，優化課程內容與體系，實現持續培養高質量人才。

參考文獻：

[1]孟彬，王劍華，祖恩東，等.基于材料科學與工程專業特色的課程設置方案實踐與探討[J].中國教育技術裝備，2013（33）.

[2]趙毅，梅迎軍，黃維蓉.工程教育專業認證背景下材料科學與工程專業人才培養模式改革與探索[J].大學教育，2020（11）.

[3]鄧慧宇，陳慶春，金天翔，等.工程教育認證背景下材料科學與工程專業實踐教學模式改革[J].教育教學論壇，2020（37）.

[4]王利霞，張林森，方華，等.淺談新能源材料與器件專業思政進課堂的改革[J].河南化工，2020（10）.

[5]李祎.新工科建設思路下的材料專業創新人才培養模式探索——以吉林建筑大學為例[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2021（1）.

收稿日期：2020-04-11

作者簡介：王煥磊（1983—），男，山東膠南人，中國海洋大學材料科學與工程學院系主任，博士，博士生導師，主要從事能源材料研究。

基金項目：2019年度中國海洋大學本科教育教學研究重點項目“材料科學與工程專業多層次梯度式實驗教學體系構建”

（2019ZD19）;2019年度中國海洋大學研究生優質課程建設項目“材料分析與表征”（HDYK19046）