適應創新人才培養的材料學科教學科研一體化實驗平臺建設

杜慶洋，張大富，任京成，王發剛，李蛟，李國昌，魏春城，樂紅志

摘要：高校實驗室是教學、科研的重要基地，是創新性人才培養、實施素質教育的重要場所。統籌材料學科資源配置，構建教學科研一體化實驗平臺，利用學科資源優勢，提升實驗教學水平，是提高材料專業本科生創新能力的有效途徑。

關鍵詞：材料;本科;創新能力;實驗平臺

中圖分類號：G642.0???? 文獻標識碼：A???? 文章編號：1674-9324（2014）41-0269-03

一、前言

高等教育的任務是要合理調配和使用有限的教育資源，為國家培養更多、更好的人才和創造更多、更好的科研成果，而創新能力的培養是高等教育人才培養中的重中之重。黨的十六屆五中、六中全會做出了建設創新型國家的戰略決策，而建設創新型國家決定的因素是人才，關鍵是創新型人才。創新型人才對黨和國家事業發展至關重要。作為建設創新型國家重要支撐和動力的高等學校，必須不斷提升自主創新能力，真正擔負起培養創新型人才的重任。面對經濟社會發展的新形勢，加強大學生創新能力的培養，探索適合我國國情的高等學校創新人才培養之路，是當前我國高等教育面臨的重要問題。培養大批接受過良好工程教育，具有堅實基本工程素養和卓越創新能力的未來工程師，是國家走新型工業化道路、建設創新型國家戰略目標的必然要求。教育改革必須適應培養創新人才的需要，因此，培養創新型人才已成為現階段我國高等院校在人才培養中的首要任務，是實現創新型國家戰略目標的重要保障。

二、材料學科創新人才培養現狀

材料是一個科技含量高、學科范圍廣、技術密集、應用性強的學科，其理論構想、創意、驗證和研究都必須依賴實踐來完成，即通過理論與實踐的結合，使其有形化、物質化。實驗教學在材料專業教育中占據著戰略性的重要地位，是培養材料領域創新人才的關鍵環節，具有其他任何教學方式不可替代的獨特作用。實驗室能為學生提供一個實踐平臺，學生在實踐教學中不僅學習科學實驗的基本知識、方法和技能，更要受到嚴謹的科學作風訓練，培養科學的世界觀和方法論，在科學實驗產生科技發展突破性成果的一個個實例中激發探索精神和創新激情，形成創新人才所必須具有的獨立思考能力，分析問題、解決問題的綜合能力和創新能力。在目前的材料類專業實驗教學過程中，一般是將本科教學和科研分開，本科實驗教學自成一體，有專門的實驗室，專門的實驗人員負責指導學生實驗，而科研資源是博導、碩導帶著研究生在科研實驗室進行科學研究。本科教學實驗項目幾年甚至幾十年不變，而在當今科學技術發展日新月異，知識爆炸的年代，這一本科實驗教學模式顯然與時代的發展不符，與培養創新性材料人才的目標相差甚遠。以山東理工大學材料學院的本科教學實驗為例，本科教學實驗室承擔材料科學與工程、材料化學和高分子材料與工程三個本科專業的實驗教學任務，該體系傳授材料學科基本實驗知識和技能，但對于訓練學生科學思維方法和創新實踐能力則力不從心。而學科所擁有的國家工業陶瓷工程研究中心等科研平臺不承擔一個本科實驗教學項目，在創新性材料人才培養過程中暴露出許多不足。因此，我們將材料科學與工程實驗中心的材料學科教學和科研實驗資源重新配置，最大限度的做到資源共享，提高利用效率，期望能更好地服務于本科教學，提高材料類本科創新性人才的培養質量，同時也拓寬了科研和社會服務資源，為高校實驗平臺資源建設和管理模式改革進行探討。

三、材料學科教學科研一體化實驗平臺的建設措施和成果

我們的實驗室改革圍繞如何科學配置實驗資源和功能，最大限度的做到資源共享，提高利用效率，更好服務于教學、科研和社會服務的開展，提高大學生的創新能力，其中主要進行以下幾方面的工作。

1.材料學院實驗資源現狀分析。截至2007年，材料科學與工程學院材料學科實驗室完成了初級建設階段，擁有了較為完整的學科教學實驗體系和實驗基礎條件，實驗設備總值達到了950余萬元，但是沒有一臺單價5萬元以上的設備，承擔著材料學科三個本科專業的實驗教學任務，實驗任務由實驗中心的專職實驗員準備、指導完成。而以國家工業陶瓷工程研究中心為代表的科研平臺科研儀器設備資源總值達到了1800余萬元，其中5萬元以上的設備50余臺件，承擔研究生培養和教師的科研任務。但科研平臺在運行中暴露出許多問題，比如管理人員不足、設備開發利用不夠、教學科研資源分離，導致資源設備的利用效益偏低，大型設備的人才培養功能得不到利用，設備的領用、管理、使用、服務機制不夠健全。這種狀況使大型設備的人才培養功能得不到利用，本科生創新能力的培養得不得保障。隨著學校建設教學科研型大學目標的提出，學校進入內涵式發展階段，材料學院也明確提出以培養“能力強、素質高、具有創新精神的應用型人才”為目標。因此，如何做好實驗資源的優化配置、精細管理和充分共享，推動教學科研社會服務三大功能的實現，具有重要的現實意義。

2.教學、科研一體化實驗平臺建設。課題組通過調研相應高校材料學科實驗室建設的情況，研究分析我校材料學科實驗教學及科研方向等，針對實際找出實驗資源配置、共享、使用、管理中存在的問題。通過分析問題，制定調整改進管理辦法并付諸實施。根據學科特點和儀器設備類型重新劃分實驗室，按照專業培養方案要求，確定實驗室的教學功能，充分整合學科資源建設教學科研一體化實驗平臺，打破教學科研資源壁壘，實施學科實驗資源共享，以中心為依托統一構建學科教學科研實驗平臺。不再將實驗室明確分為本科教學實驗室和科研實驗室，將原來的本科教學實驗室和各類研究中心（國家工業陶瓷材料工程技術研究中心、山東省陶瓷基復合材料重點實驗室、山東省陶瓷基復合材料工程技術研究中心實驗室、工程陶瓷制備技術國家地方共建工程中心、先進陶瓷材料研究所、功能高分子材料研究所、晶體材料研究所、表面工程研究所、皇冠新材料研究所、鯤鵬精細陶瓷材料研究所、15個校企共建工程技術中心等）有機整合為材料學科教學科研共享資源平臺，平臺管理人員實行專兼結合，實驗室專職人員負責儀器設備管理、維護和維修工作，兼職教師參與實驗教學的指導和實驗室的管理工作。實驗中心的大型精密貴重儀器設備實行專人專管，將中心擁有的29臺大精貴儀器設備按照功能分為15個機組，每個機組聘用2名以上的管理人員，實行機組負責制，每個機組必須利用大精貴儀器開設3項以上本科實驗項目。材料學科教學科研一體化實驗平臺實行時間和儀器設備全方位開放。大學生可以利用實驗平臺信息網站進行實驗儀器設備使用預約、實驗時間預約。實驗時間上的開放，可以讓學生能夠自主選擇安排實驗，有力調動了學生學習的主動性和積極性。實驗設備自由開放，學生在實驗室預約登記后就可以隨時去實驗室進行實驗，實驗室會有專門的實驗教師安排指導。endprint

3.開展創業，創新訓練、競賽，與教學實驗互相補充。材料學科教學科研一體化實驗平臺除具備進行大學生實驗教學功能外，還建設成為大學生創業、創新訓練、學科競賽的平臺。利用平臺優質資源開展各層次的材料實驗技能大賽、新材料創新設計大賽、組織參加“挑戰杯”創業計劃大賽，開展國家級、校級科技創新項目，與實驗教學互相補充，彌補實驗教學在教學內容和模式上的局限和不足，形成完整的實踐創新體系，這是提高當代大學創新素質的有效途徑。

4.充實實驗教學隊伍，提高實驗教學質量。教學科研一體化平臺聘任高水平的理論課教師和科研人員參與到實驗教學中，充實實驗教學隊伍，提高實驗教學隊伍水平和素質。目前平臺已經聘請了28名專任教師為兼職實驗指導教師。中心實行實驗室工作人員的動態流入機制，提高了實驗指導人員的數量和水平。實行“科研導師”制，為每個本科生配備科研導師，引導本科生參加科技創新活動，以大學生第二課堂創新研究活動和開放實驗室項目為紐帶，加強課外實驗教學，將實驗教學延伸到學科的科研基地，逐漸使課外實驗教學成為培養學生創新能力的重要途徑之一。

5.規范過程管理，完善監控體系。實驗資源平臺建立以后，運行和管理由實驗中心統一組織和協調，學科實驗教學指導委員會負責對實驗教學的重大問題進行決策。建立完善各項平臺運行過程管理制度、平臺開放制度和質量監控評價體系。實行實驗室房間責任人制和大精貴儀器設備機組負責制，實驗室責任人和大型機組每年年底考核，考核的主要內容包括為大學生服務的實驗項目數、實驗教學質量、指導大學生創新項目數、參與學生人數和大學生獲獎情況等方面，考核合格的實驗室和機組續聘，不合格的解除聘用。

6.教學科研一體化實驗平臺實踐效果。實驗教學打破本科生實驗單一的演示實驗方式，組織各種形式的興趣科技小組，配備大型精貴設備機組責任人為指導教師，讓學生參與到教師的科研課題中，在實驗研究過程中提高樣品處理、儀器操作、結果分析等實驗技能。平臺“以研究引領教學，以研究促進創新，教學和研究相互交融”，大量科研項目整合提煉為研究創新實驗內容，通過課程實驗、創新活動、技能大賽等多樣的實驗教學方式鍛煉學生。把科研活動、工程實踐與實驗教學緊密結合起來，提高實驗教學質量。每年中心大型設備使用培訓相關實驗項目和學生創新活動課題達30多項，受益學生170余人。如培訓學生對化學氣相滲透爐、多功能高溫燒結爐、計算機控制流變儀、高效液相色譜儀等大精貴設備操作熟練，提高了學生的就業競爭能力，學生在畢業時受到企事業單位技術開發部門、質量控制檢測部門的歡迎。利用教學科研一體化實驗平臺資源，近三年畢業生論文有7篇獲得山東省優秀學位論文，42篇獲得學校優秀論文;17名同學在大學生數學建模大賽和“挑戰杯”創業計劃大賽等比賽中獲獎;本科生正式發表學術論文22篇;在“大學生第二課堂創新活動”項目中，本科生承擔完成285項;材料學院本科畢業生一次就業率達到90%以上。

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基金項目：山東省高等學校教學改革項目（創新學科實驗平臺建設管理機制，提高本科生工程素質培養質量）（2012262）;“山東省高等教育名校建設工程”材料科學與工程專業建設項目

作者簡介：杜慶洋（1972-），男，山東臨沂人，博士，山東理工大學副教授，研究方向：無機功能材料。endprint