大學生材料綜合訓練項目的實施與體會

[摘 要]近些年，大學生科研能力的培養引起了廣泛重視，科研創新能力已成為新時代大學生綜合素質的體現。通過參加科研訓練項目，大學生可以更深入理解課堂所學的理論知識，發現新現象，提出問題，進而達到創新的目的。材料綜合訓練是培養大學生科研創新能力的有效措施。作者以指導大學生參加材料綜合訓練的親身經歷，就材料綜合訓練對大學生動手實驗、將理論知識應用于實踐以及獨立開展科研工作等能力的作用進行了闡述，并對目前尚存的一些問題進行了分析和討論。

[關鍵詞]大學生;材料綜合訓練;科研能力

[作者簡介]趙廣迪（1989—），男，遼寧葫蘆島人，工學博士，遼寧科技大學材料與冶金學院講師，主要從事金屬材料的凝固偏析和熱加工技術研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）32-0334-02[收稿日期] 2020-03-10

一、開展材料綜合訓練項目的背景

建設創新型國家，提升我國的創新能力迫切需要大量青年創新型人才[1-2]。本科教育是培養這類人才的關鍵時期，科研訓練有助于加速青年創新人才的成長[3]。通過參加這些科研訓練項目大學生能夠更好地理解和掌握課堂所學知識，將理論與實踐相結合，同時還能發現新現象，提出新觀點，達到提高創新能力的目的[4]。

材料類人才培養的主要目標是培養在高分子材料、金屬材料和無機非金屬材料等學科具有較扎實的理論基礎，能夠獨立從事材料加工、材料制備、材料組織性能表征等方面的基礎研究、技術開發、工藝改良及經營管理等方面的工作，能夠適應社會主義市場經濟發展的高層次材料學科科研人員和高素質全面發展的工程技術人才。近些年來國家越來越重視材料領域青年創新人才的培養。材料科學與工程是一門離不開動手實驗的學科，因此以實驗為主的科研訓練項目對于材料專業人才的培養至關重要。

筆者在2018—2019年指導了兩屆所在學校大學生的材料類科研訓練項目即材料綜合訓練項目，課題名稱分別為“不同冷速下H13模具鋼的凝固過程原位觀察”和“C對U720Li鎳基高溫合金凝固偏析的影響”。這兩個課題分別來源于筆者感興趣的研究方向和所負責的國家自然科學基金項目的分支。本文根據自身指導大學生參加材料綜合訓練項目的體會，就該項目對培養大學生科研創新能力的作用、項目實施效果及實施過程中出現的問題進行了探討。

二、項目實施的基本方案

筆者所在遼寧科技大學材料系每年都開展材料綜合訓練，旨在全面增加大學生的科研訓練時間，促使大學生將理論與實際相結合，勇于創新，開拓進取。

該項目針對全體大四年級學生開展，以小組的形式進行，每小組為2—3名成員，周期為半年。為了保證每位導師所指導的學生既有成績較好的又有成績較差的，以學生成績排序并蛇形分配給每位老師，這樣每位老師所指導的全部學生的成績基本均呈正態分布。由于本校材料科學與工程專業的學生較多，生師比較大，每位老師可根據自身的課題情況和能力指導多組學生或一組學生。導師根據其所負責的科研項目（省部級項目、國家基金或者橫向項目）或感興趣的研究方向（預研類）擬定適合本科生完成的課題供各組學生選擇。各小組選擇好課題之后，要在導師的指導下在一周內完成課題論證，包括整理和撰寫文獻綜述、研究目的和意義、研究內容和研究方案等。此外，每位組員同學都要完成至少一篇英文論文（論文各不相同，但均約為10頁且難易程度基本一致）的翻譯，并在原文中標出重點及專業英文單詞和短語。最后，各小組要完成一份總結報告的撰寫，制作PPT參加答辯，接受評委老師的考核。

三、項目的實施效果與心得體會

經過師生的共同努力，筆者指導的項目均圓滿完成。研究結果已被SCI期刊采用。通過材料綜合訓練，學生對專業知識有了更深的理解，動手能力、理論聯系實際能力、查閱文獻以及從事科研工作的能力都得到了明顯提升，具備了一定的創新能力。下面詳細介紹筆者的心得體會。

近些年很多用人單位都希望招聘綜合能力強的大學生。但很多學生雖然成績很好，實踐能力卻較差，無法很好地將專業知識應用到實際生產中。其主要原因是根深蒂固的應試教育[4]。筆者認為材料綜合訓練能提高大學生的實踐能力，減小就業壓力。

項目開展的第一步是查閱文獻，這也是從事科研工作的重要環節。在該過程中學生學會了文獻檢索工具的使用，了解國內外的發展動態，擴展了知識面。然后，各小組根據調研結果提出研究目的、意義、內容和實驗方案，并請導師指導和完善。該過程使學生深入理解項目開展的重要性及擬解決的關鍵科學問題，提高了他們的獨立思考能力、解決問題能力和創新意識。

對于金屬材料研究，制備金相試樣是最關鍵的環節之一，若制樣不合格就無法進行后續的組織觀察。對于大學生來說，把試樣制備得表面平整且無劃痕是比較困難的。通過一周的訓練，各小組都能制備合格的金相試樣，動手能力得到了明顯提升。本項目采用的腐蝕劑為強酸的混合溶液，在配制腐蝕劑的時要十分小心，要求大學生具有較強的安全意識。學會制樣后，筆者開始指導各小組如何使用各種實驗設備，包括高溫馬弗爐、金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀以及高溫激光共聚焦顯微鏡，使學生具備了一定的實驗技能。

值得注意的是，在實驗環節導師應全程親自指導。因為，大學生對項目細節把握的不夠深刻，對各種設備的使用方法和適用條件并不清楚。一旦脫離導師很容易不知所措，導致實驗的錯誤和失敗，嚴重浪費了寶貴時間和學校資源。另外，有些老師經常安排研究生來指導大學生參加科研訓練，這也是不可取的。因為研究生的水平有限，且責任心不強，對本科生的指導并不認真。總之，為了保證材料綜合訓練對培養大學生科研創新能力的效果，不論教師多忙，都應親自指導。

實驗結束后，要進行數據處理和分析。筆者指導學生學習了Origin、Image-Pro-Plus和Photoshop等常用數據和圖像處理軟件。然后，各小組需運用專業知識來分析出現這些結果原因，涉及的專業課包括《材料科學基礎》《金屬凝固原理》和《材料現代研究方法》等。但單純通過課本知識無法很好地解釋實驗結果，還要查閱大量文獻進行補充。例如，在分析C對U720Li合金凝固偏析影響機理時，不但需要仔細復習《金屬凝固原理》這門課，還要查閱大量關于高溫合金的文獻。該過程不但使學生鞏固了所學知識，還鍛煉了將理論靈活應用于科研實際的能力，拓展了知識面。通過對實驗結果的成功解釋，還會給大學生帶來成就感，激發對科研的興趣。同時，進行文獻翻譯使大學生的英語水平和專業英語詞匯量得到了提升，對其撰寫英文SCI論文和參加工作起到很大幫助。

課題終期，各小組要完成總結報告和答辯PPT制作。組內協調分工，每位組員負責其中一部分，最后匯總完善。有的學生負責撰寫文獻綜述，有的負責實驗結果與討論，有的負責制作PPT。該過程有效鍛煉了大學生的團隊協作和溝通能力。在答辯過程中，各小組需要在規定時間內通過PPT向評委老師匯報項目的研究背景、內容和結果等，還要回答評委老師的問題。這不僅鍛煉了大學生的語言表達能力，還提高了思維邏輯能力。

當然，在材料綜合訓練實施過程中也出現了一些問題。例如，有些學生因為實驗失敗產生強烈的挫敗感，嚴重打消了積極性。還有些學生雖然理論課考試成績很好，但參加實驗的積極性不高，實踐能力較差。

四、結語

材料綜合訓練的開展加深了大學生對專業知識的理解，培養了大學生的實踐動手能力、獨立開展科研工作的能力、解決問題能力和創新能力。學校、老師和大學生還需共同努力，提高對材料綜合訓練的重視程度，不斷發現問題，不斷完善項目實施方案，才能更有效地發揮其對大學生科研創新能力培養的作用。

參考文獻

[1]弓玲，張文麗，王怡帆，等.制約當代大學生科研創新能力的因素探究[J].管理觀察，2018（27）：142-144.

[2]李恒燦，牛金星.創新能力的培養模式研究與實踐—針對測控技術與儀器專業本科生[J].陰山學刊（自然科學版），2015，29 （3）：71-74.

[3]麻煥鋒，崔方敏，皮斌斌，等.本科生科研興趣小組的創建與運行[J].教育現代化，2015（3）：42-46.

[4]劉勝膽，葉凌英，汪冰峰.大學生創新訓練項目的實施與體會[J].創新與創業教育，2013，4（6）：111-112.