強(qiáng)化材料科學(xué)實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

柏朝暉，張希艷，劉全生，孫海鷹

(長春理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130022)

強(qiáng)化材料科學(xué)實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

柏朝暉，張希艷，劉全生，孫海鷹

(長春理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130022)

創(chuàng)新精神和工程應(yīng)用能力的提高是培養(yǎng)工科創(chuàng)新應(yīng)用型本科學(xué)生的關(guān)鍵。長春理工大學(xué)通過人才培養(yǎng)模式、實踐教學(xué)體系、師資隊伍建設(shè)等方面的改革與創(chuàng)新，建立了分層次教學(xué)人才培養(yǎng)模式和三段式實踐教學(xué)體系，形成了實踐教學(xué)質(zhì)量的保證體系，提出了適合材料類本科學(xué)生培養(yǎng)的新途徑。

實踐教學(xué)；培養(yǎng)模式；實踐課程體系；教學(xué)改革

材料科學(xué)是一門實驗科學(xué)，材料類本科專業(yè)主要是為國家培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才。21世紀(jì)，尤其是國際金融危機(jī)發(fā)生之后，材料工程師也處于換代和升級的轉(zhuǎn)折時期。如何使我們培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)社會的需求，提高市場競爭力，關(guān)鍵在于專業(yè)設(shè)置應(yīng)具有鮮明的特色以及學(xué)生應(yīng)具有較強(qiáng)的工程實踐能力和創(chuàng)新能力[1-2]。為此，長春理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院通過創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、改革實踐教學(xué)體系、加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)等方面的改革，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和工程應(yīng)用能力方面進(jìn)行了有益的探索，積累了一定的經(jīng)驗。

1 人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新

我們探索了高等教育進(jìn)入大眾化教育階段的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，研究了國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展對材料科學(xué)人才需求的趨勢，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力為出發(fā)點，以學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展為基本要求，結(jié)合我校材料類各專業(yè)特色和發(fā)展現(xiàn)狀，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。以無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)為例，確定了不同的人才培養(yǎng)定位，改革傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式，建立了與拔尖創(chuàng)新型和創(chuàng)新應(yīng)用型不同人才培養(yǎng)定位相對應(yīng)的人才培養(yǎng)方案，建立了分層次人才培養(yǎng)模式。

創(chuàng)新班以外的另一部分學(xué)生則以創(chuàng)新應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論的同時，重視對工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在理論課程體系中補(bǔ)充了光電子技術(shù)、工業(yè)儀表與自動化等工程技術(shù)類課程；在實踐課程體系中，增加了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比重，采取了靈活多樣的實習(xí)模式，通過組織學(xué)生有計劃地進(jìn)入企業(yè)參加生產(chǎn)經(jīng)營活動，大大提高學(xué)生的生產(chǎn)實踐能力和對社會環(huán)境的適應(yīng)能力。

2 實踐教學(xué)體系的形成與設(shè)置

在材料類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中了增加了實踐教學(xué)的比重，建立了課內(nèi)實驗—綜合訓(xùn)練—課外實踐相結(jié)合的“三段式實踐教學(xué)模式”。

2.1 課內(nèi)實驗

課內(nèi)實驗主要包括公共基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗三大部分。學(xué)院重點建設(shè)和改革了專業(yè)基礎(chǔ)實驗和專業(yè)實驗，專業(yè)基礎(chǔ)實驗分別與材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、材料現(xiàn)代分析與測試技術(shù)、材料物理性能、電化學(xué)基礎(chǔ)和半導(dǎo)體物理與器件等主干課程配套。在課時安排、內(nèi)容選擇等方面均比以前有較大幅度的調(diào)整，尤其是增加了綜合性、設(shè)計性實驗項目的比重。專業(yè)實驗與各專業(yè)對應(yīng)，一般開設(shè)48學(xué)時。專業(yè)實驗體現(xiàn)專業(yè)特色，以綜合、設(shè)計性實驗為主，注重了實驗項目的更新，引入了結(jié)合科研和工程實踐的創(chuàng)新性實驗項目作為選做實驗[3]。

2.2 綜合訓(xùn)練

綜合訓(xùn)練，含生產(chǎn)實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)、科研訓(xùn)練、創(chuàng)新實驗、計算機(jī)實習(xí)、課程設(shè)計等各類綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。配套了各類實習(xí)教學(xué)大綱、實習(xí)指導(dǎo)書、多媒體課件或教學(xué)軟件等教學(xué)文件。通過綜合訓(xùn)練的各類教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及分析問題和解決問題的能力。例如：創(chuàng)新實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，共四周，開設(shè)在第七學(xué)期。實習(xí)題目結(jié)合教師科研和工程實踐開設(shè)，學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成相應(yīng)的實驗過程，得出實驗結(jié)果。綜合訓(xùn)練注重培養(yǎng)學(xué)生利用已學(xué)的專業(yè)知識分析實驗結(jié)果的能力，使學(xué)生學(xué)會分析處理、總結(jié)歸納原始數(shù)據(jù)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，提高了學(xué)生對材料專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 課外實踐

課外實踐包括各類大賽、寒暑期企業(yè)實習(xí)、大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃項目等課外實踐教學(xué)活動。為學(xué)生提供不同的機(jī)會參與科學(xué)研究和工程實踐活動。

3 實踐教學(xué)質(zhì)量保證體系的建設(shè)與實施

為保障實踐教學(xué)質(zhì)量，從師資隊伍、實驗室、實習(xí)基地等方面加強(qiáng)建設(shè)，取得了明顯的效果[4]。

3.1 建設(shè)一支教學(xué)水平高、工程實踐能力強(qiáng)的教師隊伍

材料類專業(yè)教師既應(yīng)具備較高的理論教學(xué)素質(zhì)又要具備較強(qiáng)的工程實踐教學(xué)能力。通過與企業(yè)建立持久而有效的合作機(jī)制，創(chuàng)造條件鼓勵專業(yè)教師積極與企業(yè)加強(qiáng)合作和交流，根據(jù)需要將青年教師安排在企業(yè)進(jìn)行實踐技能和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。加強(qiáng)科研與對外服務(wù)工作，培養(yǎng)教師創(chuàng)新意識，提高教師特別是青年教師的實踐能力和科研能力。采取各種靈活多樣的辦法，聘用有豐富工程實踐經(jīng)驗的企業(yè)高級技術(shù)人員工程師為兼職教師。通過一系列措施，逐步形成了一支專兼職結(jié)合，理論素質(zhì)高且工程能力強(qiáng)的教師隊伍。

3.2 建成一個儀器設(shè)備齊全、設(shè)備先進(jìn)的實驗教學(xué)中心

近年來，針對原有實驗室建設(shè)情況，利用學(xué)校對材料類專業(yè)的各項專項資金投入，購置了先進(jìn)的材料制備設(shè)備、結(jié)構(gòu)分析和性能測試設(shè)備等，組建了包括材料合成與制備實驗?zāi)K、材料光學(xué)分析實驗?zāi)K、材料性能實驗?zāi)K、材料工程測試技術(shù)實驗?zāi)K、材料結(jié)構(gòu)分析實驗?zāi)K和計算材料學(xué)實驗?zāi)K等在內(nèi)的實驗教學(xué)平臺，并由此組建了材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心，中心主要承擔(dān)我院材料類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)實驗教學(xué)以及畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)任務(wù)。由于打破了原有專業(yè)實驗室的壁壘，實現(xiàn)了儀器設(shè)備的利用率的最大化，保證了實驗教學(xué)效果。同時專業(yè)實驗室也依托材料科學(xué)與工程一級學(xué)科建設(shè)和光電功能材料教育部工程研究中心和吉林省重點實驗室建設(shè)，擁有一批先進(jìn)的儀器設(shè)備，有了更為廣闊的發(fā)展空間。材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心和院內(nèi)的科研平臺為學(xué)生參加各類創(chuàng)新實踐活動提供了保障，學(xué)院的實驗室每年均接待包括大珩班學(xué)生在內(nèi)的近百名學(xué)生的創(chuàng)新實踐活動，學(xué)生在實驗室參與導(dǎo)師的科研項目，完成相關(guān)課題的實驗研究，部分學(xué)生還在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了論文，創(chuàng)新思維得到很好的訓(xùn)練，對學(xué)生培養(yǎng)方面發(fā)揮的作用在中科研研究所和“985高?！蓖扑]免試攻讀碩士研究生的錄取以及考研研究生面試中都發(fā)揮了重要作用。

3.3 建立一批穩(wěn)定的校外實踐教學(xué)基地

經(jīng)過50余年的辦學(xué)累積，本專業(yè)已建立了成都光明光電股份有限公司、湖北新華光信息材料有限公司、吉林市激光材料廠、山西長城微光器材股份有限公司等13家大中型企業(yè)為穩(wěn)定的實踐教學(xué)基地，其中成都光明光電股份有限公司、湖北新華光信息材料有限公司是國內(nèi)最大的光學(xué)材料生產(chǎn)基地。另外，還有如無錫尚德太陽能電力有限公司等的多家大型企業(yè)接待我院的學(xué)生進(jìn)行寒暑期實習(xí)。

針對以往的生產(chǎn)、認(rèn)識實習(xí)存在體驗多動手少的現(xiàn)狀，學(xué)院開展了寒暑期實習(xí)活動，使之成為課內(nèi)實踐的一項有益補(bǔ)充。寒暑期實習(xí)主要在大三、大四的學(xué)生中實施，實習(xí)地點可以是學(xué)生結(jié)合就業(yè)自主選擇或?qū)W生申請學(xué)院推薦的企業(yè)。主要形式是接待學(xué)生的企業(yè)為學(xué)生制定實習(xí)計劃，學(xué)生按計劃利用1～2個月的時間參與企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動，學(xué)生通過完成與實習(xí)計劃對應(yīng)的合格的實習(xí)報告和加蓋企業(yè)公章的企業(yè)實習(xí)評價等獲得創(chuàng)新學(xué)分。參加過實習(xí)的學(xué)生普遍反映，首先，通過企業(yè)為其安排的實習(xí)項目使他們在實踐中了解到解決問題的方式方法，這種收獲是在校內(nèi)或者說是書本上無法得到的。其次，與人溝通交流能力得到了提高。學(xué)生在企業(yè)所參與的項目大多是采用團(tuán)隊合作的方式，這對尚未走向社會的學(xué)生來說，是一次極好的與人交流合作的機(jī)會。最重要的是，正規(guī)大型企業(yè)招聘實習(xí)生都是為了提前儲備優(yōu)秀人才，經(jīng)過近兩個月全面的實習(xí)考察，企業(yè)對人才有充分的了解和更準(zhǔn)確的判斷，優(yōu)秀的實習(xí)生很容易在接下來的校園招聘中被優(yōu)先錄用，甚至在實習(xí)期間就被提前錄用。

3.4 完善實踐教學(xué)管理制度

實踐教學(xué)的過程管理是實踐教學(xué)質(zhì)量的保障。制定和實施“實踐教學(xué)管理細(xì)則”“畢業(yè)設(shè)計(論文)工作規(guī)范”“實習(xí)管理條例”等管理規(guī)范，修訂各類實習(xí)大綱、實驗指導(dǎo)書等教學(xué)文件，使實踐教學(xué)各環(huán)節(jié)管理制度化、規(guī)范化。明確企業(yè)和學(xué)校、指導(dǎo)教師和學(xué)生各自的崗位職責(zé)，抓好過程管理，保證實踐教學(xué)質(zhì)量。

4 幾點思考

4.1 不少教師缺乏工程實踐背景

4.2 實踐教學(xué)質(zhì)量的保障體系有待加強(qiáng)

實踐教學(xué)體系的實現(xiàn)質(zhì)量與相應(yīng)的保障體系直接相關(guān)。與理論課程相比，實踐教學(xué)需要更多的配套措施輔助，如實驗室儀器設(shè)備的數(shù)量、維修與保養(yǎng)、指導(dǎo)教師的配備與職責(zé)、耗材的消耗、實習(xí)基地建設(shè)等。而這諸多環(huán)節(jié)的某一鏈接出現(xiàn)問題都將直接影響教學(xué)質(zhì)量。從本院情況看，目前創(chuàng)新性實驗的開設(shè)、各類課外創(chuàng)新活動的開展、大珩班學(xué)生導(dǎo)師制等均給實驗室?guī)砗艽蟮膲毫?，主要體現(xiàn)在實驗設(shè)備的維修工作量大大增加，各類耗材的使用量明顯上升。

在實習(xí)方面，由于實習(xí)企業(yè)接待學(xué)生數(shù)量的限制，導(dǎo)致學(xué)生實習(xí)分布分散，給實習(xí)管理帶來了較大的難度。鑒于上述情況，擬從以下幾方面解決。(1)完善實驗室管理制度，加強(qiáng)實驗室監(jiān)督檢查機(jī)制，強(qiáng)化學(xué)生實驗的規(guī)范化管理，避免化學(xué)試劑等耗材的浪費，保障儀器設(shè)備有效利用。通過增加設(shè)備臺套率等給學(xué)生的實踐活動創(chuàng)造更好的條件。(2)有效調(diào)動教師的積極性，鼓勵教師參與實驗室管理、指導(dǎo)各類實習(xí)，創(chuàng)新計劃項目等。(3)完善實習(xí)基地建設(shè)，與企業(yè)簽訂更完善的實習(xí)協(xié)議，盡可能地為學(xué)生爭取更多的權(quán)益，實質(zhì)性地確定企業(yè)指導(dǎo)教師，也一定程度地緩解校內(nèi)實習(xí)指導(dǎo)教師短缺的矛盾。我校以無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)為試點，把大三的生產(chǎn)實習(xí)安排在期末考試后，時間延長為1個月，有意愿的同學(xué)可與企業(yè)協(xié)商利用暑假繼續(xù)實習(xí)。我們將針對企業(yè)的不同情況以10～20名學(xué)生為一組，分別派到成都光明光電股份有限公司、吉林市激光材料廠、山西長城微光器材股份有限公司、湖北戈碧迦光電科技股份有限公司等企業(yè)實習(xí)，在實踐中不斷完善各項管理制度。

4.3 更新教學(xué)理念，將實踐教學(xué)真正做到與理論教學(xué)并重

學(xué)校需對實踐教學(xué)給予更大的支持，無論是建設(shè)經(jīng)費上還是政策制定上，使得能有更多的教師愿意投身到實驗室建設(shè)和實驗教學(xué)中，比如自主設(shè)計、制造實驗裝置和設(shè)備，更新實驗項目，結(jié)合科研設(shè)計創(chuàng)新性實驗項目等。鼓勵教師參與各類實習(xí)、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

5 結(jié)束語

從我校一系列的教學(xué)改革可見，學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程應(yīng)用能力得到明顯提高。針對具有不同發(fā)展定位學(xué)生建立的分層次人才培養(yǎng)模式以及三段式實踐教學(xué)體系的實施，突出了學(xué)生的個性化培養(yǎng)，通過不同實踐環(huán)節(jié)、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計以及規(guī)范化的教學(xué)管理，使學(xué)生實現(xiàn)了理論與實踐結(jié)合，在實踐中加深對基礎(chǔ)理論理解的目的，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。今后，通過實習(xí)基地的不斷豐富和完善，教師工程實踐能力的進(jìn)一步提高，學(xué)生的綜合實踐能力必將得到更大的提升。

[1]李春艷，普通工科院校復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)模式的研究與實踐[J].教育與職業(yè)，2012(18):37-38.

[2]王永利，史國棟，龔方紅.淺談工科大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的構(gòu)建[J].中國高等教育，2010(19):57-58.

[3]楊瑞霞.高等教育工科人才培養(yǎng)課程體系改革的幾點思考[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010,2(1):14-17.

[4]蔣毅堅.地方工科院校應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與實踐[J].中國高等教育，2010(13):30-32.

Enhance the Practice Teaching of Materials Science and Cultivate Students’ Innovation Ability

BAI Zhaohui, ZHANG Xiyan, LIU Quansheng, SUN Haiying

(School of Material Science and Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China)

The improvement of the innovative spirit and the capabilities of engineering application is the key of training engineering innovation applied undergraduate students. Changchun University of Science and Technology developed the model of the hierarchical teaching personnel training and the system of the three struts practical teaching, formed the system of the practical teaching quality assurance, advanced the new route of the suitable material undergraduate students through the reform and innovation about the talented person training mode, the system of practical teaching, and the construction of teaching staff.

practical teaching；training mode；system of practical curriculum；education reform

2013-10-24；修改日期: 2013-11-18

吉林省“十二五”教育規(guī)劃課題資助項目。

柏朝暉(1967-)，女，研究生，教授，博士生導(dǎo)師。長春理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長，主要從事光電功能材料的科研、教學(xué)和教學(xué)管理工作。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.049