提升材料類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的研究

肖卓豪 汪永清

摘 要：理論與實(shí)踐相結(jié)合是材料類專業(yè)的顯著特點(diǎn)，材料類學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)必須從改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式與內(nèi)容入手。針對(duì)當(dāng)前材料類專業(yè)教學(xué)所存在的問(wèn)題并結(jié)合國(guó)外高校的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)形勢(shì)下材料類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式進(jìn)行了初步探討，提出了三種創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)模式

“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)不竭的動(dòng)力”， 江澤民同志這一論斷揭示了人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的本質(zhì)，指出培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的必然要求。作為領(lǐng)導(dǎo)未來(lái)社會(huì)潮流、引領(lǐng)科技發(fā)展的當(dāng)代大學(xué)生，應(yīng)是創(chuàng)新的代表，尤其是材料類學(xué)生，更是承擔(dān)了改變我國(guó)傳統(tǒng)材料先天不足、新材料產(chǎn)業(yè)崛起乏力尷尬局面的重任，因此在全面實(shí)施素質(zhì)教育的今天，如何對(duì)材料類大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，已成為一個(gè)非常突出的問(wèn)題。

針對(duì)材料類學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)方式絕大部分僅限于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)，這種改進(jìn)的缺點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身不可能做到因材施教、不能針對(duì)學(xué)生的興趣愛(ài)好進(jìn)行個(gè)別的、行之有效的引導(dǎo)、從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新潛能的開(kāi)發(fā)，其結(jié)果必然是使學(xué)生共性多、被動(dòng)多，所以基于改進(jìn)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的培養(yǎng)模式其實(shí)培養(yǎng)的是學(xué)生的模仿能力而非創(chuàng)新能力。因此，從個(gè)性培養(yǎng)角度出發(fā)，對(duì)材料類學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的研究，對(duì)于培養(yǎng)青年創(chuàng)新型人才具有積極意義。

1 材料類專業(yè)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀分析

材料被認(rèn)為是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)， 對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)起著關(guān)鍵的支撐作用，尤其是作為高技術(shù)領(lǐng)域重要組成部分的新材料，與信息、生命、能源并稱為現(xiàn)代文明和社會(huì)發(fā)展的四大支柱。因此，我國(guó)高校對(duì)材料類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)一直非常重視，在恢復(fù)高考以后的幾十年中，材料類專業(yè)人才在推動(dòng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代和增強(qiáng)綜合國(guó)力等方面立下了汗馬功勞。然而自1999年高校擴(kuò)招以來(lái)，材料類學(xué)生招生數(shù)量急劇上升，盡管培養(yǎng)學(xué)生人數(shù)顯著增加，但是學(xué)生的創(chuàng)新能力卻不斷引起各界的懷疑與爭(zhēng)議。究其原因，主要是由于教學(xué)的軟硬件條件與方法不能滿足材料類學(xué)生創(chuàng)新能力實(shí)際培養(yǎng)的需求，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 在內(nèi)教學(xué)內(nèi)容上過(guò)于封閉

多年不變的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前高速發(fā)展的前沿科學(xué)新理論、新技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)。如很多高校目前采用的教材仍然是十幾年甚至幾十年前出版的教材，很多目前已經(jīng)解決的技術(shù)難題與已被證明存在理論缺陷的原理仍然當(dāng)作為必修的重點(diǎn)內(nèi)容。

1.2 在教學(xué)方式上過(guò)于死板

板書(shū)與多媒體展示不能有效結(jié)合，多媒體展示作為一種新型的教學(xué)手段被濫用。盡管多媒體教學(xué)在幫助學(xué)生理解某些教學(xué)內(nèi)容方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但并不是每一門課程都適用于該種形式，尤其是理論知識(shí)較多，概念性、推導(dǎo)性較強(qiáng)的課程由于學(xué)生的思維進(jìn)度很難跟上多媒體演示的速度因而并不適用于多媒體教學(xué)。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)不足，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少

材料類教學(xué)的目的是圍繞材料的組成-工藝-結(jié)構(gòu)-性能探討其中的規(guī)律性，這決定了材料類學(xué)科的理論學(xué)習(xí)需要與實(shí)踐緊密結(jié)合。而絕大部分高校實(shí)驗(yàn)室出于實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)等方面的原因其實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放程度很低，學(xué)生不能自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

1.4 教學(xué)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證性、原理性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多， 探索性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少

很顯然，驗(yàn)證性、原理性實(shí)驗(yàn)是一種典型的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，只要“依葫蘆畫(huà)瓢”都能夠較好的完成，這種培養(yǎng)模式最終培養(yǎng)的只是學(xué)生的模仿能力；探索性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)因?yàn)槠浣Y(jié)果的不確定性與較高的成本和較長(zhǎng)的周期而未能在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)得到充分運(yùn)用，這對(duì)材料類學(xué)生創(chuàng)新潛力的挖掘顯然是不夠的。

盡管教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中存在弊端在所難免，但是以上這些弊端已相當(dāng)嚴(yán)重地阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性以及現(xiàn)代科學(xué)思維方法的形成。因此， 在材料類學(xué)生的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中， 針對(duì)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，探討學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式已勢(shì)在必行。

2 國(guó)外大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式概況

上世紀(jì)90年代以來(lái)，材料類大學(xué)生創(chuàng)新教育在世界各國(guó)得到不同程度的重視，并形成了各具特色的創(chuàng)新體系，其中美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本的創(chuàng)新教育最具代表性。這些國(guó)家的高校根據(jù)社會(huì)對(duì)材料類人才的需求進(jìn)行教育改革，在創(chuàng)新教育中投入大量的資金對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行不斷改進(jìn)、對(duì)教師舉行不定期的素質(zhì)培訓(xùn)，常年舉辦材料制備競(jìng)賽活動(dòng)和學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，關(guān)鍵是能充分利用科技優(yōu)勢(shì)和企業(yè)優(yōu)勢(shì)針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革、培養(yǎng)材料類學(xué)生的創(chuàng)新能力。

美國(guó)大學(xué)自20世紀(jì)90年代以來(lái)，不斷進(jìn)行教育創(chuàng)新，堅(jiān)持一個(gè)“中心”、三個(gè)“結(jié)合”：即以學(xué)生為中心，課內(nèi)與課外相結(jié)合，科學(xué)與人文相結(jié)合，教學(xué)與研究相結(jié)合，逐漸形成了獨(dú)具特色的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。英國(guó)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)上，以提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力和開(kāi)放性思維能力為訓(xùn)練的重點(diǎn)；其培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的特色在于強(qiáng)調(diào)教育的實(shí)踐目的，注重訓(xùn)練學(xué)生思考的能力以及批判性思辨和多學(xué)科知識(shí)交叉，因此英國(guó)所培養(yǎng)的學(xué)生科研創(chuàng)新能力非常突出，長(zhǎng)期以來(lái)素有“科研在英國(guó)，開(kāi)發(fā)在美國(guó)”的說(shuō)法。法國(guó)在教育方式上，非常注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上同時(shí)學(xué)習(xí)工程技術(shù)；明確要求學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)并與企業(yè)長(zhǎng)期保持密切合作的關(guān)系。日本在創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式上成功發(fā)展了特色鮮明的“產(chǎn)官學(xué)一體化”和“工業(yè)實(shí)驗(yàn)室”為主的教育模式，極大的刺激了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力

3 新形勢(shì)下材料類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

3.1 以導(dǎo)師制為基礎(chǔ)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

在實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，牛津大學(xué)的導(dǎo)師制是最為成功的模式之一?！皩?dǎo)師制”的具體實(shí)施方案是每個(gè)導(dǎo)師分別指導(dǎo)4～10名學(xué)生，對(duì)學(xué)生教學(xué)和輔導(dǎo)負(fù)責(zé)，并兼顧指導(dǎo)學(xué)生的一般福利和生活行為等方面，其顯著特征在于以“個(gè)別指導(dǎo)”、“因材施教”區(qū)別于以授課為中心的一般教學(xué)活動(dòng)。

很顯然，“導(dǎo)師制”本身并不是牛津大學(xué)的獨(dú)創(chuàng)，中國(guó)古代私學(xué)和官學(xué)中的“私塾”與“師儒訓(xùn)導(dǎo)”就是一種典型的“導(dǎo)師制”教學(xué)模式；現(xiàn)代各國(guó)的研究生教育也是一種“導(dǎo)師制”。牛津大學(xué)的成功在于將“導(dǎo)師制”教學(xué)引入了大學(xué)本科生的培養(yǎng)模式，并與其他培養(yǎng)模式形成鮮明對(duì)比?！皩?dǎo)師制”的優(yōu)勢(shì)在于其一方面能夠?qū)W(xué)生實(shí)行因材施教、進(jìn)行個(gè)性化培養(yǎng)，從而顯著提高其獨(dú)立創(chuàng)新能力；另一方面則表現(xiàn)在有利于提高教師素質(zhì)、促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升，從而形成良性循環(huán)，促進(jìn)“教學(xué)相長(zhǎng)”。

近代導(dǎo)師制在我國(guó)實(shí)行最早的是浙江大學(xué)，2000年初浙江大學(xué)全面推行大學(xué)生導(dǎo)師制，北京大學(xué)在2002年也推出了大學(xué)生導(dǎo)師制，2004年以來(lái)，導(dǎo)師制在清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、廈門大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、廣東外語(yǔ)外貿(mào)大學(xué)和南京財(cái)經(jīng)大學(xué)等大學(xué)得到陸續(xù)推廣并取得一定的成效。

3.2 基于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

所謂開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指實(shí)驗(yàn)時(shí)間、空間、內(nèi)容和教學(xué)方法等是開(kāi)放的，學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣愛(ài)好和時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自主選擇，這種培養(yǎng)模式能為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和個(gè)性發(fā)展創(chuàng)造良好的條件與環(huán)境，從教學(xué)理念上體現(xiàn)了以人為本的思想，能有效地解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題。時(shí)間開(kāi)放是指學(xué)生可以根據(jù)自身需要安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，不受實(shí)驗(yàn)既定課程表的限制；空間開(kāi)放是指實(shí)驗(yàn)室面向全體學(xué)生開(kāi)放，學(xué)生通過(guò)預(yù)約可以自由地學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就能夠得心應(yīng)手地使用儀器設(shè)備，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量；內(nèi)容開(kāi)放是指學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)不受原先實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和教科書(shū)的束縛，可以根據(jù)個(gè)人興趣愛(ài)好和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際條件出發(fā)，從實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)庫(kù)中調(diào)用自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)庫(kù)還會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)室條件建設(shè)以及兄弟院校之間的交流不斷更新，從而滿足學(xué)生日益增長(zhǎng)的個(gè)性化需求，最大程度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能促進(jìn)教學(xué)觀念和學(xué)風(fēng)的轉(zhuǎn)變，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)觀念。由于每個(gè)學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和內(nèi)容差異很大，實(shí)驗(yàn)前需要閱讀教材與參考資料，使學(xué)生改被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，從而促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。此外，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠滿足不同層次、不同興趣愛(ài)好的學(xué)生的要求，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.3 基于探索式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

探索式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中存在的問(wèn)題進(jìn)行試探性的實(shí)驗(yàn)，以期獲得較好的解決方案。這種培養(yǎng)模式主要是利用大學(xué)生好奇心強(qiáng)、求知欲旺的特點(diǎn)，引導(dǎo)材料類學(xué)生對(duì)與材料相關(guān)的現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析，進(jìn)而提出問(wèn)題、解決問(wèn)題。探索式實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)綜合性較大、探索性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)科研的真諦，讓學(xué)生帶著問(wèn)題主動(dòng)地查找資料和文獻(xiàn)，在這一過(guò)程中逐漸地掌握找資料查文獻(xiàn)的方法和規(guī)律，并不斷豐富自己的知識(shí)內(nèi)涵和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而確實(shí)提高學(xué)生的創(chuàng)新水平和創(chuàng)新能力。在探索式實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)老師應(yīng)當(dāng)扮好“導(dǎo)師”角色，不斷地對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)與檢查，指導(dǎo)老師應(yīng)針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題盡可能給以適當(dāng)?shù)慕獯?，以滿足他們的好奇心，激勵(lì)他們?nèi)ブ鲃?dòng)探究知識(shí)的奧秘。探索式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是改革傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效途徑，該培養(yǎng)模式在使學(xué)生掌握有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的同時(shí)，更容易獲得較高的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

4 結(jié)語(yǔ)

材料類專業(yè)是理論與實(shí)踐結(jié)合非常緊密的專業(yè)，學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)材料組成-工藝-結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系進(jìn)行不斷實(shí)踐與探索，才能夠真正理解教科書(shū)上的理論性內(nèi)容，從而達(dá)到對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通，才能利用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題、指導(dǎo)生產(chǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式與簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改進(jìn)已不能滿足對(duì)材料類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求。新時(shí)期新形勢(shì)下的材料類專業(yè)教學(xué)模式，可以將以導(dǎo)師制為基礎(chǔ)的培養(yǎng)模式與基于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式或基于探索式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式相結(jié)合，并根據(jù)各自院校不同專業(yè)特點(diǎn)從教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)技術(shù)上不斷完善、不斷更新，讓學(xué)生在實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。

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本文系基金：江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題（JXJG-14-11-11），研究成果。