基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的材料科學(xué)與工程產(chǎn)學(xué)研一體化實(shí)施方法

董振偉　施英華　武璽旺

摘要：應(yīng)用型本科教育是以培養(yǎng)服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，知識(shí)、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線，理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高等教育，而產(chǎn)學(xué)研一體化則是應(yīng)用型本科教育的重要實(shí)現(xiàn)形式。以許昌學(xué)院材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)為例，從應(yīng)用型人才培養(yǎng)的角度揭示了單獨(dú)的“產(chǎn)”“學(xué)”“研”培養(yǎng)模式的片面與不足，提出了材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)學(xué)研一體化原理，并從“產(chǎn)”“學(xué)”“研”三個(gè)角度論述了產(chǎn)學(xué)研一體化的具體途徑與實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才培養(yǎng)；材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)；產(chǎn)學(xué)研一體化；教學(xué)原理

材料科學(xué)與工程是一門(mén)知識(shí)點(diǎn)繁多且抽象的交叉性學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)明顯感到主次不明、方向不清，難以與實(shí)踐相結(jié)合，無(wú)法達(dá)到專(zhuān)業(yè)化應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。現(xiàn)階段我國(guó)正處于應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革的關(guān)鍵時(shí)期，如何有效地培養(yǎng)以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo)、理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用型人才是當(dāng)前高校面臨的重要課題。許昌學(xué)院作為省屬地方本科院校，瞄準(zhǔn)“地方性、應(yīng)用型、服務(wù)性、國(guó)際化”的辦學(xué)定位，一直以來(lái)堅(jiān)定不移地融入地方辦學(xué)，深化產(chǎn)教融合、促進(jìn)校地合作，積極推進(jìn)由以理工科為主的傳統(tǒng)本科院校向特色鮮明的高水平應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的轉(zhuǎn)型。教育部發(fā)展規(guī)劃司原副司長(zhǎng)陳鋒更是將許昌學(xué)院轉(zhuǎn)型發(fā)展探索贊譽(yù)為“許昌模式”，這不僅是對(duì)許昌學(xué)院轉(zhuǎn)型工作的巨大肯定，也是對(duì)河南省乃至全國(guó)高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要啟示。設(shè)立于2011年的材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)是許昌學(xué)院轉(zhuǎn)型發(fā)展的典型代表，它依托許昌學(xué)院表面微納米研究所、河南省微納米能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和黃河旋風(fēng)股份有限公司等許昌市周邊企業(yè)，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)的道路上不斷探索并大膽創(chuàng)新，提出并實(shí)施了“企業(yè)生產(chǎn)一課堂教學(xué)一課題研究”的一體化應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，取得了良好的育人效果。

一、產(chǎn)學(xué)研一體化原理

著名教育學(xué)家潘懋元教授指出：“應(yīng)用型人才主要是在一定的理論規(guī)范指導(dǎo)下，從事非學(xué)術(shù)研究性工作，其任務(wù)是將抽象的理論符號(hào)轉(zhuǎn)換成具體的操作構(gòu)思或產(chǎn)品構(gòu)型，將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。”由此可以看出，對(duì)理工科專(zhuān)業(yè)而言，應(yīng)用型人才不是能夠探索和發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的人才，而是能夠運(yùn)用已知的知識(shí)或原理通過(guò)改進(jìn)原有技術(shù)或創(chuàng)造新的技術(shù)來(lái)改進(jìn)原有產(chǎn)品或創(chuàng)造出新的產(chǎn)品，進(jìn)而滿足人們生產(chǎn)生活中實(shí)際需求的一類(lèi)人才。因此，應(yīng)用型人才技能體系的構(gòu)建首先要有基礎(chǔ)理論作為支撐，在理論的支撐下學(xué)習(xí)掌握相關(guān)基礎(chǔ)性技術(shù)，最后在二者的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用技術(shù)研究。

從材料科學(xué)與工程的角度來(lái)講，材料的成分、結(jié)構(gòu)、缺陷、表征、工藝、性能以及它們之間的邏輯關(guān)系是材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)最核心的內(nèi)容，因而把成分、結(jié)構(gòu)、缺陷、表征、工藝以及性能稱(chēng)為材料科學(xué)與工程的六個(gè)基本要素。“產(chǎn)”主要涉及表征、工藝與性能之間的關(guān)系，是一條從表征與工藝到性能的一維線段；“學(xué)”主要涉及性質(zhì)，是由成分、結(jié)構(gòu)和缺陷構(gòu)成的二維平面；“研”則主要涉及性能與性質(zhì)之間的關(guān)系，是成分、結(jié)構(gòu)、缺陷和性能共同組成的二維平面。在六個(gè)基本要素中，材料的成分、結(jié)構(gòu)和缺陷是材料專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論，材料的性能則是包括材料在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)特征的體現(xiàn)，是材料科學(xué)與材料工程的最終表現(xiàn)，是材料研發(fā)的根本目的。材料的表征與工藝是材料專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)性技術(shù)，其中表征是性質(zhì)、性能、工藝所體現(xiàn)出來(lái)的特征，可以通過(guò)測(cè)試得出，即通過(guò)物理或化學(xué)方法測(cè)試分析材料的成分、結(jié)構(gòu)、缺陷和性能，并通過(guò)數(shù)據(jù)或者圖像的形式表現(xiàn)出來(lái)，而工藝則是改變成分、結(jié)構(gòu)、缺陷的方法，是獲取性質(zhì)的直接途徑與手段。因此，材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用型人才要在以材料的成分、結(jié)構(gòu)和缺陷為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論的支撐下，以人們實(shí)際生產(chǎn)生活中對(duì)材料性能的需求為導(dǎo)向，利用表征技術(shù)與工藝技術(shù)來(lái)改進(jìn)材料的性能或創(chuàng)造出新的性能。這就要求材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)過(guò)程必須是全要素的，所以單獨(dú)的“產(chǎn)”“學(xué)”“研”式的培養(yǎng)是狹隘和不足的，學(xué)生無(wú)法形成全方位、全要素、多維度的應(yīng)用型技能體系，與高新技術(shù)企業(yè)所需要的人才之間存在多方面能力和素質(zhì)的脫節(jié)。因此，把材料專(zhuān)業(yè)的六個(gè)基本要素有機(jī)結(jié)合為三位一體，形成集生產(chǎn)、教學(xué)、科研一體化的人才培養(yǎng)模式。這既是對(duì)“產(chǎn)”“學(xué)”“研”的優(yōu)勢(shì)整合和互補(bǔ)，又是一種把以課堂理論教學(xué)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主的學(xué)校教育與直接獲取實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐能力為主的生產(chǎn)、科研實(shí)踐訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合的教育模式。

“產(chǎn)”是企業(yè)生產(chǎn)，“學(xué)”是課堂教學(xué)，“研”是課題研究，“育”是應(yīng)用型人才培養(yǎng)，產(chǎn)學(xué)研一體化不是產(chǎn)、學(xué)和研三者的兩兩結(jié)合，而是由產(chǎn)、學(xué)和研三者共同構(gòu)建的人才培養(yǎng)模式，它既保留了三者獨(dú)立的性質(zhì)，又表現(xiàn)出了全新的系統(tǒng)特征。產(chǎn)學(xué)研一體化以“產(chǎn)”為方向，強(qiáng)調(diào)“學(xué)”與“研”的市場(chǎng)（性能）導(dǎo)向性；以“學(xué)”為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)是“產(chǎn)”與“研”的前提和保障：以“研”為紐帶，強(qiáng)調(diào)“學(xué)”與“產(chǎn)”的無(wú)縫對(duì)接和深度融合：以“育”為核心，強(qiáng)調(diào)“產(chǎn)”“學(xué)”“研”的目的性。

二、從“產(chǎn)”的角度進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研一體化培養(yǎng)

在課堂教學(xué)中，學(xué)生對(duì)材料的工藝和表征的學(xué)習(xí)主要是來(lái)自書(shū)本中的知識(shí)、課堂上教師的講解和基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的操作。一方面，書(shū)本中的知識(shí)以及教師的講解都是基于文字和語(yǔ)言的二次加工和表達(dá)，而且學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)還要經(jīng)過(guò)大腦的分析、判斷和記憶，因此不可避免地會(huì)在一定程度上造成對(duì)相關(guān)概念、規(guī)律和現(xiàn)象理解的偏差。另一方面，基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及課題研究實(shí)驗(yàn)大多是在實(shí)驗(yàn)室的理想條件下進(jìn)行的，而真正進(jìn)行的工廠量產(chǎn)，要考慮的因素和受到的限制遠(yuǎn)比在實(shí)驗(yàn)室多，遇到的問(wèn)題也更加復(fù)雜。因此，課堂教學(xué)、基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)和課題研究都具有自身的狹隘和不足，不能代替生產(chǎn)一線的實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生只有走出課堂和實(shí)驗(yàn)室，走向生產(chǎn)一線，親自參與從原料到成品的全部生產(chǎn)流程，才能擺脫學(xué)校教育的局限性，從而錘煉工程實(shí)踐能力，積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而提升綜合素質(zhì)。

許昌學(xué)院新材料與能源學(xué)院針對(duì)許昌地區(qū)的發(fā)展實(shí)際，與黃河旋風(fēng)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(dá)成長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作協(xié)議，開(kāi)設(shè)了超硬材料、鈞瓷、新能源材料三大特色方向，學(xué)生可以在寒暑假根據(jù)自身興趣和意向自主選擇到三大方向中任一方向的企業(yè)實(shí)習(xí)。在企業(yè)實(shí)習(xí)前，學(xué)校有關(guān)方面會(huì)同企業(yè)工程師根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和學(xué)校教學(xué)實(shí)際，制訂詳細(xì)的實(shí)習(xí)計(jì)劃，共同抽調(diào)精銳力量保障實(shí)習(xí)質(zhì)量。在企業(yè)實(shí)習(xí)中，學(xué)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(shù)工人，不同組的學(xué)生每隔一定的時(shí)間交替進(jìn)行不同工藝環(huán)節(jié)的實(shí)踐訓(xùn)練，直至所有小組全部完成所有工藝環(huán)節(jié)的實(shí)踐訓(xùn)練。比如，粉狀工藝合成金剛石，大致可以分為九大工序，學(xué)生便可分為九組，每組在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成本組所屬工序的實(shí)踐訓(xùn)練之后，與其他組交換進(jìn)行其他工序的實(shí)踐。實(shí)習(xí)結(jié)束后要對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，考核合格者方可獲得相應(yīng)學(xué)分，考核優(yōu)秀者有機(jī)會(huì)在畢業(yè)后直接進(jìn)入企業(yè)工作，特別優(yōu)秀者還可以與企業(yè)簽署協(xié)議，由企業(yè)全資支持其考研深造。在這種實(shí)習(xí)機(jī)制下，學(xué)生不再是只出苦力或者做一些沒(méi)有任何技術(shù)含量工作的體力工人，而是每個(gè)人都帶著明確的目的，以學(xué)徒的身份真正參與到企業(yè)生產(chǎn)一線。

三、從“學(xué)”的角度進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研一體化培養(yǎng)

產(chǎn)學(xué)研一體化中的“學(xué)”是以課堂教學(xué)為主的理論學(xué)習(xí)，雖然它是學(xué)生專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的主要來(lái)源，又是“產(chǎn)”與“研”的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)與重要保障，但課堂教學(xué)不能只禁錮在書(shū)本中，而應(yīng)該走向企業(yè)生產(chǎn)和科研一線。一方面，課堂教學(xué)要結(jié)合來(lái)自“產(chǎn)”與“研”的反饋，緊緊跟隨生產(chǎn)一線和科技前沿。在課堂教學(xué)中，理論知識(shí)要與國(guó)內(nèi)外最新研究成果以及企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，從而使學(xué)生從單調(diào)、抽象的概念定理中解脫出來(lái)，讓學(xué)生真正明白書(shū)本中概念定理的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用在哪里，只有這樣理論知識(shí)才會(huì)豐滿鮮活起來(lái)，課堂教學(xué)才會(huì)與時(shí)俱進(jìn)。

另一方面，要鼓勵(lì)學(xué)生把在企業(yè)生產(chǎn)和課題研究中學(xué)到的工藝技術(shù)和表征方法等實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為“理論肌肉”。這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于把吃進(jìn)去的食物消化吸收，轉(zhuǎn)化為自身血肉的過(guò)程，因?yàn)閼?yīng)用型人才不是技術(shù)工人，只掌握實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須把經(jīng)驗(yàn)上升到理論高度，掌握經(jīng)驗(yàn)的理論本質(zhì)，并納入到知識(shí)技能體系中。許昌學(xué)院材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)依托黃河旋風(fēng)股份有限公司、大宋官窯股份有限公司等企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，開(kāi)設(shè)了超硬材料、陶瓷工藝、材料工藝學(xué)、粉體工程、電池工藝學(xué)等一批具有鮮明地方特色的專(zhuān)業(yè)任選課程，學(xué)生可以根據(jù)企業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)情況的反饋，通過(guò)有針對(duì)性地選修相應(yīng)的課程，將在企業(yè)實(shí)踐中積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以理論知識(shí)的形式固化。另外，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)在企業(yè)實(shí)踐和課題研究中遇到的問(wèn)題追根溯源，并學(xué)會(huì)運(yùn)用理論的武器徹底將其解決。學(xué)生可以通過(guò)查詢文獻(xiàn)或者教材、請(qǐng)教學(xué)校教師或者企業(yè)工程師等多種方式獲得問(wèn)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(xiàn)給大家，達(dá)到共贏的效果。

四、從“研”的角度進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研一體化培養(yǎng)

高校開(kāi)展科研活動(dòng)的根本目的是為社會(huì)培養(yǎng)人才，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步。以“研”促“產(chǎn)”，以“研”促“學(xué)”，“研”不僅是“學(xué)”與“產(chǎn)”的紐帶，更是“學(xué)”與“產(chǎn)”高效發(fā)展的催化劑。“研”是材料科學(xué)與工程應(yīng)用型人才能力體系構(gòu)建的重要一環(huán)，“研”的性質(zhì)和水平往往直接決定了產(chǎn)學(xué)研一體化的性質(zhì)和水平。應(yīng)用型人才做科研不是為了研究科學(xué)而研究科學(xué)，而是為了研究科學(xué)與性能之間的關(guān)系，即為了切實(shí)有效地提高產(chǎn)品性能而研究科學(xué)，因而應(yīng)用型人才絕不可脫離性能而進(jìn)行純理論的研究，必須以市場(chǎng)（性能）為導(dǎo)向，走實(shí)用化的科研道路。因此，應(yīng)用型人才的科研課題一定要來(lái)源于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，旨在提高產(chǎn)品性能、簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、降低生產(chǎn)難度，從而降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)效益。

許昌學(xué)院與黃河旋風(fēng)股份有限公司、大宋官窯股份有限公司等一大批實(shí)力雄厚的企業(yè)達(dá)成了包括資源共享、方法共享、信息共享和成果共享等在內(nèi)的全方位、全天候戰(zhàn)略合作。許昌學(xué)院教師在上述企業(yè)中掛職，直接參與到企業(yè)的技術(shù)研發(fā)中，學(xué)生協(xié)助教師參與企業(yè)研發(fā)合作項(xiàng)目，幫助企業(yè)解決生產(chǎn)過(guò)程中的具體技術(shù)問(wèn)題或者研發(fā)新的工藝技術(shù)，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力，又增強(qiáng)了教師的企業(yè)實(shí)戰(zhàn)能力。比如，許昌學(xué)院與大宋官窯股份有限公司合作成立新型鈞瓷釉料產(chǎn)學(xué)研合作基地，學(xué)生可以參與教師科研團(tuán)隊(duì)，在教師的指導(dǎo)下承擔(dān)相關(guān)課題方向并進(jìn)行相關(guān)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(guān)鈞瓷產(chǎn)品技術(shù)方面取得了突破。許昌學(xué)院新材料與能源學(xué)院依托許昌學(xué)院表面微納米研究所和河南省微納米能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，本科生從大二下學(xué)期開(kāi)始，可以根據(jù)自己的興趣和就業(yè)意向選擇不同的研究方向，開(kāi)展相關(guān)的課題研究。這種邊學(xué)邊研、學(xué)研結(jié)合的培養(yǎng)模式，使許昌學(xué)院新材料與能源學(xué)院的學(xué)生普遍具有良好的科研素養(yǎng)和扎實(shí)的科研功底，為未來(lái)就業(yè)和考研深造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)地方高校從傳統(tǒng)本科院校向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型，是一項(xiàng)復(fù)雜的全局性、系統(tǒng)性改革工程，因此高校轉(zhuǎn)型發(fā)展注定不能一蹴而就，而是任重而道遠(yuǎn)的。許昌學(xué)院在轉(zhuǎn)型發(fā)展和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的道路上迎難而上，不斷摸索創(chuàng)新，探索出了一條符合許昌學(xué)院發(fā)展實(shí)際的轉(zhuǎn)型之路，希望能夠?yàn)槲覈?guó)高校的轉(zhuǎn)型發(fā)展和材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革提供借鑒與參考。

責(zé)編：清歡