材料學科創新型人才培養的探索與實踐

[摘要]工業的持續發展對材料學科創新型人才的培養提出了新要求。以燕山大學材料科學與工程學院為例，介紹了優化課程體系、創建創新型實驗教學示范中心、科研與教學一體化以及課外科技活動在創新型人才培養中的作用和成效，對培養創新型人才的有效途徑提供了有益的探索和實踐。

[關鍵詞]材料學科；課程體系；創新能力；人才培養

[中圖分類號]G64 [文獻標識碼]A [文章編號]1005－4634(2012)02－0012－04

材料學科是新技術革命的先導，既有不斷提升的科學積累，又有巨大的產業背景，既有高精尖的縱向發展，又與相關學科日趨交叉、相互滲透，為社會發展和科技進步提供了大量物質基礎。一方面，伴隨材料學科的不斷發展與演化，新知識、新理論、新方法、新技術層出不窮，需要培養人才繼續深入研究和推廣應用；另一方面，在目前國家經濟轉型的關鍵時期，社會急需的高科技創新型人才又極度缺乏。面對這種現狀，作為先進科學文化知識集散地和創造源的高等院校，亟需培養具有更開闊的學科視野、更寬廣的知識背景、更活躍的創新思維、更堅實的創新能力的高素質人才。

本文結合燕山大學材料科學與工程學院多年來創新型人才培養的實際經驗，闡述了優化課程體系、創建創新型實驗教學示范中心、科研與教學一體化以及課外科技活動在創新型人才培養中的作用和成效，以期對目前正在進行的高校創新型人才培養模式改革研究提供參考。

1 材料科學與工程學院概況

燕山大學材料科學與工程學院(以下簡稱學院)作為學校的二級學院，定位層次較高，是研究型學院，設有材料科學與工程博士學位授權一級學科(下設“材料學”、“材料物理與化學”等6個博士學位授權二級學科專業，其中“材料學”為國家重點學科)和博士后科研流動站。“金屬材料工程”為第三批教育部高等學校特色專業建設點。學院建有“亞穩材料制備技術與科學”國家重點實驗室和“金屬產品工藝、性能優化與控制”河北省重點實驗室，建有“材料綜合國家級實驗教學示范中心”、河北省“材料類”應用型人才培養模式創新實驗區和“冶金工程材料”河北省本科教育創新高地。

幾十年來，學院一直非常重視師資隊伍建設，積極從國內外引進高水平學術人才，此外，學院還十分重視對外開放與合作，加強國際問的學術交流。目前，學院共有51名教師，其中教授、副教授為45人(含博士生導師33人)，具有國外學習、深造及工作經歷的為33人，占64.7％，具有博士學位的教師為44人，占86.3％。

學院教師具有豐富科研經驗，近5年學院教師承擔了國家及省部級科研項目和各行各業的科學研究及開發項目170余項，發表學術論文700余篇(其中400余篇被SCI、EI、ISTP收錄)，申報并獲批了國家自然科學基金委員會創新研究群體1個，教育部“長江學者和創新團隊發展計劃”創新團隊1個，國防科技創新團隊1個。在開展科研的同時，教師能夠以學科為平臺積極承擔專業領域課程教學，實現研究成果與教學內容的緊密銜接。學院現有“材料學”國家級教學團隊1個、國家級模范教師1名、被授予省級教學名師、優秀教師等榮譽稱號的3人次，學院教師作為主編、參編累計出版教材40余部(其中主編國家“十一五”規劃教材5部、“十二五”規劃教材2部)，建成省級精品課程4門。

2 材料學科創新型人才培養的實踐與探索

2.1 優化課程體系，積極開展專業課程教學改革

完善培養計劃，優化課程體系是提高本科教育教學質量的重點和關鍵。學院在制定08版本科教學計劃時，對04版教學計劃進行了大刀闊斧的改革。首先是壓縮了10％的學分，即由04版200學分壓縮為08版的180學分，并設定了專業方向模塊。例如“金屬材料工程專業”又劃分為“熱處理方向”和“焊接方向”兩個模塊，并設置了與模塊相匹配的專業課程，使培養的人才更符合社會需求；其次，根據課程的重要程度，各個專業都設定了45學分左右的學位課，學生修讀這些課程并達到一定的標準，才能獲取學位；另外，學院還積極探索實踐“四小學期制”，每門專業課程基本都能在10周以內結課，利于學生及時消化吸收所學新知識，部分專業課程甚至增大了實驗課時的權重，以培養學生的實踐動手能力。

為了進一步完善課程體系建設，學院積極開展專業課程教學改革試點工作，每個專業都遴選了2門課程參與改革，目的是轉變教師教學觀念，改革落后的授課方式，在授課中引入討論式、案例式等教學方法，打破以“教師為中心”、“以講授知識為主”的傳統教學模式，引入新知識，重新構建新的教學授課體系，目前各項教學改革活動進展順利，備受好評。

2.2 結合國家重點實驗室，創建創新型實驗教學示范中心

目前，中國一般高等院校的教學組織結構多為院、系、專業教研室，把課程看成是課堂、教材、單向的講授以及與此相對應的單一的考試，動手能力普遍較弱，未能養成在實驗中培養學生發現問題、提出問題并解決問題的能力，因此創建創新型實驗教學示范中心在培養大學生的創新能力中至關重要。

以“亞穩材料制備技術與科學”國家重點實驗室為依托，結合“金屬產品工藝、性能優化與控制”河北省重點實驗室，學院成立了包括金屬材料(含熱處理方向、焊接方向)、無機材料(含硅酸鹽方向、超硬材料方向)、高分子材料及材料物理在內，面向本科生、碩士生和博士生等各層次、各專業學生開放的多層次、多學科的材料綜合實驗教學示范中心。2007年，教育部首次啟動了材料類國家實驗教學示范中心建設工作，全國首批共建6個，燕山大學材料科學與工程學院的“材料綜合實驗教學示范中心”就是其中之一。

自材料綜合實驗教學示范中心創建以來，以培養創新型人才為出發點，立足于實驗教學的系統性、基礎性、綜合性和創新性，對所有實驗課程進行統一管理，根據金屬材料、無機材料、高分子材料和材料物理不同專業學生的教學要求，設計、構建合理的材料學實驗教學體系，改革和更新實驗內容，改進教學方法，在較少的教學時間內高質量地完成材料類實驗教學任務。目前，為滿足開設小組實驗的要求，“示范中心”已配備了各種小型的高科技實驗設備，并充分利用這些高科技實驗設備培養應用型、實踐型人才，適應社會需求，讓每一個學生都有動手操作實驗的機會，為教學實踐提供了良好條件。同時，在實驗教學內容及方法改革方面，“示范中心”采取減少單科性、驗證型實驗，增加了綜合型、研究型實驗。數據表明，自“示范中心”創建以來，每年約接待本科生教學實驗超過3000次，畢業生180余人，碩士生300余人，博士生100余人。此外，對于每批新來的研究生，“示范中心”都要對其進行大型儀器設備操作培訓工作，開設大型分析儀器及分析方法課程實驗，達到每個研究生都能夠獨立操作SEM、TEM、Gleeble3500熱模擬試驗等大型設備的程度，極大地提高了學生的動手能力和實踐創新能力。

2.3 科研與教學一體化，提高創新能力

1)以科研帶動教學，保持教學內容的先進性。師者，所以傳道授業解惑也。作為新時代的高等教育工作者，更應著眼于學生創新能力的培養。材料學科隸屬于理工類，學生的創新能力更主要體現在科技創新能力上，而該能力的培養最重要的就是把科研與教學相結合，實現科研與教學一體化。

燕山大學材料科學與工程學院作為研究型學院，在科研、教學之間走出了一條獨具特色、科學發展的新路，取得了良好成效。之前，相當一部分同學反映只聽聞學院學術科研水平高、科研能力強、儀器設備昂貴，卻少有機會得見“廬山真面目”，或者只是在開學伊始的相關活動中偶爾才能領略到高水平專家、博導的風采，但在以后的公共基礎課中就很少有機會看到。為此，學院充分發掘雄厚的師資力量為本科生教學服務，從師資隊伍中選出學術水平突出的學科帶頭人(長江學者、國家杰青、博導)開設“材料科學前沿與展望”系列學術講座以及“博士生導師聯名授課”特色課程，并邀請海內、外知名專家、學者就當前最前沿的科技知識和最具挑戰性的創新課題舉行學術講座，極大地開拓了學生視野，活躍了學生的創新思維。在授課或學術講座過程中，教師盡量避免使用抽象、晦澀、難懂的科學術語，能夠做到深入淺出，并與日常生活緊密聯系，使學生在輕松的氛圍中學習。同時，學院又分專業增開了博導聯講課程，既可以深入地講解學科各專業的前沿成果，又能夠避免學生因專業不同而聽不懂，從而使學生在一定程度上了解學院的研究方向、材料學科的最新研究成果，掌握更多的專業信息，拓寬知識面。此外，學院以培養創新型人才為出發點，立足于實驗教學的系統性、基礎性、綜合性和創新性，將部分成熟的科研成果引入到傳統的實驗教學中，不斷充實和更新實驗內容，提高實驗教學水平。例如，大塑性納米材料制備、Gleeble3500熱模擬試驗、功能高分子的合成與改性等不少實驗內容，都是由學院教師最新科研成果轉化來的，這對培養材料學科創新型人才有重要意義。

2)突出實踐教學，發揮科研創新作用。作為研究型學院，教師科研力量較強，多數教師承擔了國家級、省部級和企業委托的科研項目，故而可以充分利用教師承擔科研項目的便利條件，提升實踐教學水平，調動學生的積極性。

與其它學院相比，燕山大學材料科學與工程學院實行的“本科生導師制”具有更大的指導意義。首先，學院擁有一支高水平的師資隊伍。共有教師編制人員51名，其中教授、副教授為45人(含博士生導師33人)，具有開展本科生導師制的雄厚師資基礎；其次，學生數量相對“較少”。學院嚴格限制招生規模，本科生規模和研究生規模向1:1比例靠近，每一屆僅招收180名左右本科生，指導教師與本科學生的比例始終維持在1:4左右。由于學生人數少，因而指導教師能夠在每一名學生身上付出較多精力，提高了指導效果；此外，學生還可以根據自己的興趣和導師的研究方向，采取雙向選擇形式配備導師。學院一直堅持實施并不斷完善“本科生導師制”制度，為大一、大二的本科生配備班級導師(每個班級2名導師)，為大三學生配備個人導師(每個導師平均帶3～4名學生)。這樣，學生在剛上大學三年級的時候，就能夠參與到指導教師的科研活動中，較早階段就與專業、實際課題項目接觸，能夠激發學生對本專業的熱愛，培養并篩選有潛質的學生從事更深層次的科學訓練。在本科畢業設計環節，指導教師不僅自己要從事科研活動，更要帶動學生參與科學研究，將學生在大學近四年來所學到的知識和技能融入其畢業論文中，為培養學生實踐能力和創新精神創造條件。學院還充分利用近些年的科研積累多、課題多、經費充足、研究生多的優勢，將本科生、研究生的畢業論文與指導教師的研究課題相結合，保證了一生一題，無重復，并且都是指導教師實際承擔科研項目的一部分，通過將畢業論文與研究課題掛鉤，使本科生或研究生直接參與到國家課題、大型應用開發課題的研究中，在科學研究過程中進一步培養了學生的創新性思維，進一步提高了學生的實踐動手能力。

2.4 開展課外科技活動，提高大學生科研創新能力

1)作為教育部“國家大學生創新性實驗計劃”試點高校，自2008年起燕山大學實施了三期面向優秀大三學生的“大學生創新性實驗計劃”質量工程立項工作。大學生創新性實驗計劃項目的實施，首先，對學生是一個極大的激勵，在學生中形成了崇尚學習、崇尚思考、崇尚創新的氣氛；其次，參與計劃的學生通過親身的實踐，加深了對創新的理解，增強了探索真知的動力和信心，創新能力得到了明顯提高。截至2010年，學生共獲批了教育部“大學生創新性實驗計劃項目”9項，校級一、二、三類項目20余項。

2)開展院級材料科技創新實驗計劃和創新大賽活動，提高學生科學研究能力、創新能力和實踐動手能力。為充分利用學院師資隊伍雄厚、科研力量強以及國家重點實驗室和國家級實驗教學示范中心等資源優勢，積極營造不同學科交叉復合研究的氛圍，從2011年開始，學院全面籌劃，特別設立了面向本科生的材料科技創新實驗計劃項目，并開展各種專業基本技能競賽和科技創新競賽等活動，目的是培養學生的嚴謹科學態度、創新意識、創業和團隊合作精神。希望通過此類活動的開展，促進具有競爭力的材料學科特色專業人才的培養，更好地滿足社會需求。該計劃要求學院正式編制教職工結合自己科研方向或研究興趣，提出若干綜合性、設計性實驗項目，面向積極要求進步的大三學生集中發布，鼓勵大二、大四學生積極參與。學生可根據自己所學的專業知識，自主選擇所擅長或感興趣的課題，可以個人申報，也可以組隊申報，一般每個團隊3～5人，要求在科技立項實驗中有機協同，分工明確。在指導教師的指導下，團隊需自主地進行研究性學習，自主查閱相關文獻，進行試驗方法的設計、實驗操作、分析處理數據等工作。同時，學院還完善了相關的運行管理機制，從“材料學”國家重點學科建設經費中，劃撥出專項經費對學生項目進行資助。第一批學院共資助了24項學生科技創新項目，學院的國家級材料綜合實驗教學示范中心、國家重點實驗室也面向所有項目進行開放，在場地、設備等方面予以大力支持，為提高學生開展科技創新活動的整體水平、培育和營造良好的科技創新氛圍提供了保證。學院期待創新型人才培養模式能在更高程度上培養學生的科學思維能力，鍛煉學生的創新設計能力。

3 結束語

縱觀近些年來學院在提高學生創新能力方面所做的工作，以及企事業單位、科研院所對學院畢業生的迫切需求和優秀評價，可以看到學院培養的學生在綜合素質、創新思維、實踐動手、交流合作能力等方面不斷得到提高，創新型人才培養的效果顯著，對高校實施大類學科人才培養起到了較好的示范作用。但也要清醒地看到，創新型人才培養是一項長期復雜的系統工程，需要多方面的條件建設。今后學院還將開辟更多的渠道，加大學生參與教師科研課題的規模與力度，并積極借鑒國內、外高校的實際培養經驗，切實把各種措施落到實處，使學生的實踐創新能力得到進一步提高，培養出更多適合社會需求的高科技創新型人才。