材料科學(xué)與工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)探索

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(青島理工大學(xué) 木工程學(xué)院,山東 青島 266033)

在以高科技為主要特征的知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，材料科學(xué)與工業(yè)技術(shù)突飛猛進(jìn)，對材料類專業(yè)人才素質(zhì)提出了很高的要求，材料科學(xué)與工程教育面臨著一系列挑戰(zhàn)。同時(shí)，材料科學(xué)與工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，其內(nèi)容和領(lǐng)域處于不斷拓展之中。如何培養(yǎng)出適應(yīng)材料產(chǎn)業(yè)和技術(shù)飛速發(fā)展的具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，探討并制定出符合21世紀(jì)社會對材料類人才素質(zhì)和能力要求的科學(xué)、可行的材料類專業(yè)人才培養(yǎng)方案，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

1 培養(yǎng)目標(biāo)的定位和專業(yè)涵蓋范圍

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，不同材料本身的復(fù)合與交叉融合迅速增長。如有機(jī)高分子材料用于水泥砂漿的改性和對陶瓷工藝的改進(jìn)，薄膜材料在玻璃深加工上的應(yīng)用等，因此培養(yǎng)單一材料、窄口徑專業(yè)的人才不能適應(yīng)當(dāng)前特別是未來形勢發(fā)展的要求，拓寬專業(yè)口徑是培養(yǎng)材料類專業(yè)人才的必然趨勢。

全國很多工科院校設(shè)有材料專業(yè)，不同院校根據(jù)其自身特點(diǎn)，在人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案的制定上應(yīng)各有特色。以青島理工大學(xué)為例，材料科學(xué)與工程專業(yè)定位為以工程實(shí)踐為主的工程教育，主要培養(yǎng)適應(yīng)地方需要的第一線的工程技術(shù)應(yīng)用型人才。通過對該專業(yè)2008～2011屆畢業(yè)生去向的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在建筑行業(yè)從事材料應(yīng)用、檢測及材料管理工作的占了一半左右。由此得出兩點(diǎn)啟示：一是應(yīng)該側(cè)重培養(yǎng)面向工程、兼顧材料生產(chǎn)和研究開發(fā)的應(yīng)用型工程技術(shù)人員；二是為提高學(xué)生適應(yīng)性必須拓寬專業(yè)口徑。

根據(jù)人才市場的需求，經(jīng)研究論證，我校的材料科學(xué)與工程專業(yè)涵蓋無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料，簡單介紹金屬材料和復(fù)合材料。按照“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”的教育理念，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐結(jié)合，以學(xué)生發(fā)展為本，促進(jìn)材料教育的“大材料(材料的共性、廣泛性與多樣性)、大工程(工程知識、工程能力、工程系統(tǒng)與工程協(xié)同)、大社會(自然、環(huán)境、社會、倫理等)”視野的建立與深化[1]。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)、自主高效學(xué)習(xí)、持續(xù)學(xué)習(xí)的理念，據(jù)此制訂人才培養(yǎng)計(jì)劃和設(shè)計(jì)課程體系，改革教學(xué)模式。

2 培養(yǎng)體系構(gòu)建

2.1 人才培養(yǎng)模式

人才培養(yǎng)模式設(shè)計(jì)原則為：按材料科學(xué)與工程一級學(xué)科組織教學(xué)；按二級學(xué)科(如無機(jī)非金屬材料工程、有機(jī)高分子材料工程)體現(xiàn)特色。拓寬專業(yè)口徑，調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)，拓展專業(yè)課范圍，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和“大材料、大工程、大社會”視野，強(qiáng)調(diào)材料工程領(lǐng)域?qū)嵺`應(yīng)用能力的寬口徑應(yīng)用型材料工程師。

2.1.1 寬基礎(chǔ)

大學(xué)本科的基礎(chǔ)包括多方面的內(nèi)容，可劃分為社會科學(xué)基礎(chǔ)、自然科學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)知識基礎(chǔ)。社會科學(xué)與自然科學(xué)是學(xué)生進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展的基礎(chǔ)。

社會科學(xué)基礎(chǔ)主要包括哲學(xué)、歷史學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等社會科學(xué)知識，社會、經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境、全球氣候的可持續(xù)發(fā)展知識以及政治學(xué)、法學(xué)、管理學(xué)等方面的公共政策和管理知識；自然科學(xué)基礎(chǔ)主要包括掌握作為工程基礎(chǔ)的高等數(shù)學(xué)和工程數(shù)學(xué)，熟悉現(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)、電工學(xué)、機(jī)械、運(yùn)籌學(xué)、環(huán)境科學(xué)的基本知識，了解當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的其它主要方面和應(yīng)用前景。專業(yè)知識基礎(chǔ)要打破原有教學(xué)體系，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的重組，實(shí)現(xiàn)三大材料基礎(chǔ)知識的融合，拓寬學(xué)生材料科學(xué)知識基礎(chǔ)，真正做到寬基礎(chǔ)[2]?？梢詷?gòu)建材料科學(xué)基礎(chǔ)平臺課程，即：材料概論、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、材料現(xiàn)代研究方法、材料研究中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用等。

2.1.2 多方向

在現(xiàn)有的四年制大學(xué)本科教育體制中，為學(xué)生構(gòu)筑材料科學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)是可能的，但讓學(xué)生掌握所有類型材料的特性是不現(xiàn)實(shí)的。然而材料學(xué)科中一些基本的思維方式和研究方法只有在對具體材料的具體研究中才能得到深化。這就要求在培養(yǎng)計(jì)劃的設(shè)計(jì)中考慮為學(xué)生設(shè)定一定的方向，即選擇一種具體類型的材料并以其為載體，使學(xué)生在某一具體材料學(xué)習(xí)和研究中，深化材料基礎(chǔ)知識。同時(shí)，這種方向性設(shè)置，也解決了教育發(fā)展與市場需求相脫節(jié)的問題。例如，可以設(shè)置土木工程材料方向、高分子材料與工程方向、現(xiàn)代陶瓷與信息材料方向、腐蝕與防護(hù)方向、生物醫(yī)用材料方向等。其教學(xué)模塊可以隨社會和市場需要的改變進(jìn)行靈活的設(shè)置與變通，根據(jù)材料科學(xué)發(fā)展的需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2.1.3 重實(shí)踐

重實(shí)踐主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中。許多發(fā)明和創(chuàng)造是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)和提煉出來的，教學(xué)內(nèi)容也是在實(shí)踐過程中達(dá)到深化的，只有通過實(shí)踐鍛煉才能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，并進(jìn)一步培養(yǎng)其在實(shí)踐中的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新精神。實(shí)踐教學(xué)注重開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)理論在實(shí)踐應(yīng)用中的相關(guān)性和綜合性，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生科學(xué)研究的興趣。注重引導(dǎo)學(xué)生將理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)到的知識和技能用于解決實(shí)際的科研問題，通過導(dǎo)師制的實(shí)施和大學(xué)生科技創(chuàng)新等方式使學(xué)生盡早進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，參與科研工作。

2.2 課程體系的構(gòu)建

基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的課程設(shè)置注重由學(xué)科式向整合式轉(zhuǎn)變，專業(yè)課程由中心地位向載體地位轉(zhuǎn)變，課程內(nèi)容由以學(xué)科發(fā)展為中心向以培養(yǎng)學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變，以“基礎(chǔ)課程、核心課程、擴(kuò)展課程、特色課程和實(shí)踐課程”為框架進(jìn)行課程體系的優(yōu)化、重組和集成[3]。

2.2.1 基礎(chǔ)課程

基礎(chǔ)課程使學(xué)生掌握現(xiàn)代知識、學(xué)習(xí)和創(chuàng)新技術(shù)，為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)、寬厚的理論基礎(chǔ)。合理地將人文社會科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)有機(jī)結(jié)合，滿足核心課程設(shè)置的需要?，F(xiàn)代材料發(fā)展是以數(shù)學(xué)模擬、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料合成三位一體為特征，社會對材料的要求越來越復(fù)雜化、精細(xì)化和多功能化，因此要求自然科學(xué)基礎(chǔ)，特別是數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理和化學(xué)四大基礎(chǔ)知識具有相適應(yīng)的比例。

2.2.2 核心課程

考慮到材料的多樣性與共性，緊扣材料科學(xué)與工程的基本要素，緊密圍繞學(xué)科專業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置核心課程，主要有：材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、材料測試與分析技術(shù)、材料科學(xué)研究方法、材料科學(xué)與工程概論等。

2.2.3 擴(kuò)展課程

為了擴(kuò)展學(xué)生知識視野，強(qiáng)化核心課程，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力設(shè)置擴(kuò)展課程，主要有：計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用、材料與環(huán)境、工程事故案例分析、材料腐蝕與防護(hù)、工程經(jīng)濟(jì)等。

2.2.4 特色課程

材料科學(xué)與工程專業(yè)的特色課程需要緊密結(jié)合材料學(xué)科的特點(diǎn)、高校區(qū)域研究優(yōu)勢、學(xué)科特色及教學(xué)團(tuán)隊(duì)等因素，體現(xiàn)應(yīng)用型材料專業(yè)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生在某一方面的專長[4]。根據(jù)我校專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生就業(yè)市場需求，我校組建了三個(gè)主要的特色課程群：新型建筑材料、高分子材料和現(xiàn)代陶瓷與信息材料。并以此為基礎(chǔ)建設(shè)具有合理的職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好成效。

特色課程群的組成需要綜合主干課程和專業(yè)綜合課程來進(jìn)行建設(shè)，根據(jù)市場對人才的需求及學(xué)科方向制定教學(xué)計(jì)劃、確定教學(xué)難度及教學(xué)重點(diǎn)，明確教學(xué)目的，實(shí)行學(xué)分制，允許學(xué)生在課程群間選擇教師和課程，對學(xué)生進(jìn)行特色培養(yǎng)。

2.2.5 實(shí)踐課程

培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和初步的科研能力，使學(xué)生逐步建立工程意識和創(chuàng)新意識，增強(qiáng)動手能力。實(shí)踐課程按照三大系列設(shè)置：一般能力培養(yǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、專業(yè)技能培養(yǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)及特色培養(yǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。具體通過各類課程實(shí)驗(yàn)、科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)業(yè)教育系列課程、各種實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等實(shí)現(xiàn)。

加強(qiáng)實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，我院與中鐵、中冶、中建等國有大型建筑企業(yè)，淄博電磁廠、西麥斯商品混凝土攪拌站等材料生產(chǎn)企業(yè)建立了“人才培養(yǎng)戰(zhàn)略聯(lián)盟”，聘請企業(yè)總工程師為校外指導(dǎo)教師，學(xué)生、教師、技術(shù)人員就企業(yè)典型產(chǎn)品共同進(jìn)行“材料、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用、檢測”一體化工程實(shí)訓(xùn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的材料工程意識。

3 應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)探索

3.1 教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合

應(yīng)用型人才需要具備一定的分析、解決問題的能力，具有一定的創(chuàng)新能力。我校通過建立開放性實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生的自主實(shí)踐提供相應(yīng)環(huán)境和條件，讓學(xué)生能主動的進(jìn)行實(shí)踐、研發(fā)，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)際應(yīng)用的能力。引導(dǎo)學(xué)生參與“大學(xué)生科技創(chuàng)新活動”、“創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”、“高強(qiáng)混凝土大賽”等科技項(xiàng)目，開展一系列的實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生開展以解決前沿科學(xué)問題或解決重大工程技術(shù)問題為導(dǎo)向的探究性學(xué)習(xí)，增強(qiáng)教師與學(xué)生的互動性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和應(yīng)用能力[5]。

學(xué)生參與到教師一個(gè)實(shí)際課題的實(shí)施過程中。從材料配方設(shè)計(jì)、原料制備(破、粉碎)混合、成型、燒制或壓制等工序制備產(chǎn)品，然后根據(jù)不同的材料測試若干項(xiàng)性能，再對結(jié)果進(jìn)行分析討論，學(xué)生的文獻(xiàn)檢索、信息綜合、方案設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理、總結(jié)分析、論文寫作等各方面能力得到全面提升。近些年青島理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)每年約有80%學(xué)生參與教師的課題研究，而他們在后續(xù)的實(shí)際工作中也表現(xiàn)出更強(qiáng)的分析解決問題的能力。

通過參與科研實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生由以往被動的按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)到自己主動動手準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動手能力顯著增強(qiáng)[6]。實(shí)踐過程中，難免會出現(xiàn)很多問題，通過解決這些具體問題，更有利于培養(yǎng)學(xué)生細(xì)致、耐心的品行，更有益于促進(jìn)學(xué)生思考，增強(qiáng)分析和解決問題的能力。

3.2 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，積極開展教學(xué)改革

培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的應(yīng)用型人才，需要深化教學(xué)和人才培養(yǎng)模式改革，需要教師在教育、教學(xué)手段和方法上進(jìn)行改革。學(xué)院重視課程建設(shè)，通過精品課程建設(shè)、特色專業(yè)建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、多媒體課件大賽等多種途徑提高教師的教學(xué)質(zhì)量和水平，實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段的現(xiàn)代化、信息化、多樣化。同時(shí)，學(xué)院積極鼓勵(lì)教師在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法上的改革與創(chuàng)新，要求充分發(fā)揮學(xué)生在課堂上的主觀能動性，促進(jìn)他們探索知識的欲望和自學(xué)的能力。

例如，在課程考試形式上，我們進(jìn)行了調(diào)整，針對“專業(yè)發(fā)展前沿”、“材料科學(xué)與工程概論”、“材料科學(xué)研究方法”等幾門課程，考試采用答辯、論文和開卷等方式。在這些考試中，考試內(nèi)容不一定完全是教師講授的內(nèi)容，更多是學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)的綜合，要求學(xué)生有自己的見解，著重于培養(yǎng)學(xué)生自身分析問題與解決問題的能力。這些形式多樣的考試方式，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性，不僅檢驗(yàn)了學(xué)生對本門課程知識的掌握，更是對學(xué)生綜合素質(zhì)與能力的檢驗(yàn)，取得了良好的教學(xué)效果。

3.3 加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，突出創(chuàng)新培養(yǎng)、強(qiáng)化技能訓(xùn)練

產(chǎn)學(xué)研合作是工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主要途徑和特色，可以充分利用學(xué)校與企業(yè)、研究團(tuán)體不同的教育環(huán)境和教育資源，以及在人才培養(yǎng)方面的各自優(yōu)勢，把以課堂傳授知識為主的學(xué)校教育與直接獲取實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、實(shí)踐能力為主的生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合于培養(yǎng)學(xué)生的過程中。

學(xué)院通過“人才培養(yǎng)戰(zhàn)略聯(lián)盟”探討人才培養(yǎng)與人才使用的“無縫式對接”，開展畢業(yè)生畢業(yè)環(huán)節(jié)對接培養(yǎng)試點(diǎn)等工作，參與企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和工程開發(fā)，完成畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。以畢業(yè)生畢業(yè)環(huán)節(jié)對接培養(yǎng)為契機(jī)，探討建立基于企業(yè)深度參與培養(yǎng)的新的人才培養(yǎng)模式，推進(jìn)人才培養(yǎng)模式全方位改革，提高了學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

4 培養(yǎng)效果

本校材料科學(xué)與工程專業(yè)從2008年第一屆畢業(yè)生離校，目前已培養(yǎng)了5屆畢業(yè)生，學(xué)生就業(yè)率一直保持在95%以上，就業(yè)學(xué)生中有2/3在大型企業(yè)中從事材料開發(fā)、技術(shù)管理工作。學(xué)生的考研率一直在20%～25%，絕大多數(shù)被東南大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)錄取，且每年有1～2名學(xué)生被保送至同濟(jì)大學(xué)等重點(diǎn)高校。無論是工作的學(xué)生還是繼續(xù)深造的學(xué)生都在單位和導(dǎo)師處留下了樸實(shí)肯干、動手能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的良好口碑。

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