适应创新人才培养的材料学科教学科研一体化实验平台建设

杜庆洋，张大富，任京成，王发刚，李蛟，李国昌，魏春城，乐红志

摘要：高校实验室是教学、科研的重要基地，是创新性人才培养、实施素质教育的重要场所。统筹材料学科资源配置，构建教学科研一体化实验平台，利用学科资源优势，提升实验教学水平，是提高材料专业本科生创新能力的有效途径。

关键词：材料;本科;创新能力;实验平台

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1674-9324（2014）41-0269-03

一、前言

高等教育的任务是要合理调配和使用有限的教育资源，为国家培养更多、更好的人才和创造更多、更好的科研成果，而创新能力的培养是高等教育人才培养中的重中之重。党的十六届五中、六中全会做出了建设创新型国家的战略决策，而建设创新型国家决定的因素是人才，关键是创新型人才。创新型人才对党和国家事业发展至关重要。作为建设创新型国家重要支撑和动力的高等学校，必须不断提升自主创新能力，真正担负起培养创新型人才的重任。面对经济社会发展的新形势，加强大学生创新能力的培养，探索适合我国国情的高等学校创新人才培养之路，是当前我国高等教育面临的重要问题。培养大批接受过良好工程教育，具有坚实基本工程素养和卓越创新能力的未来工程师，是国家走新型工业化道路、建设创新型国家战略目标的必然要求。教育改革必须适应培养创新人才的需要，因此，培养创新型人才已成为现阶段我国高等院校在人才培养中的首要任务，是实现创新型国家战略目标的重要保障。

二、材料学科创新人才培养现状

材料是一个科技含量高、学科范围广、技术密集、应用性强的学科，其理论构想、创意、验证和研究都必须依赖实践来完成，即通过理论与实践的结合，使其有形化、物质化。实验教学在材料专业教育中占据着战略性的重要地位，是培养材料领域创新人才的关键环节，具有其他任何教学方式不可替代的独特作用。实验室能为学生提供一个实践平台，学生在实践教学中不仅学习科学实验的基本知识、方法和技能，更要受到严谨的科学作风训练，培养科学的世界观和方法论，在科学实验产生科技发展突破性成果的一个个实例中激发探索精神和创新激情，形成创新人才所必须具有的独立思考能力，分析问题、解决问题的综合能力和创新能力。在目前的材料类专业实验教学过程中，一般是将本科教学和科研分开，本科实验教学自成一体，有专门的实验室，专门的实验人员负责指导学生实验，而科研资源是博导、硕导带着研究生在科研实验室进行科学研究。本科教学实验项目几年甚至几十年不变，而在当今科学技术发展日新月异，知识爆炸的年代，这一本科实验教学模式显然与时代的发展不符，与培养创新性材料人才的目标相差甚远。以山东理工大学材料学院的本科教学实验为例，本科教学实验室承担材料科学与工程、材料化学和高分子材料与工程三个本科专业的实验教学任务，该体系传授材料学科基本实验知识和技能，但对于训练学生科学思维方法和创新实践能力则力不从心。而学科所拥有的国家工业陶瓷工程研究中心等科研平台不承担一个本科实验教学项目，在创新性材料人才培养过程中暴露出许多不足。因此，我们将材料科学与工程实验中心的材料学科教学和科研实验资源重新配置，最大限度的做到资源共享，提高利用效率，期望能更好地服务于本科教学，提高材料类本科创新性人才的培养质量，同时也拓宽了科研和社会服务资源，为高校实验平台资源建设和管理模式改革进行探讨。

三、材料学科教学科研一体化实验平台的建设措施和成果

我们的实验室改革围绕如何科学配置实验资源和功能，最大限度的做到资源共享，提高利用效率，更好服务于教学、科研和社会服务的开展，提高大学生的创新能力，其中主要进行以下几方面的工作。

1.材料学院实验资源现状分析。截至2007年，材料科学与工程学院材料学科实验室完成了初级建设阶段，拥有了较为完整的学科教学实验体系和实验基础条件，实验设备总值达到了950余万元，但是没有一台单价5万元以上的设备，承担着材料学科三个本科专业的实验教学任务，实验任务由实验中心的专职实验员准备、指导完成。而以国家工业陶瓷工程研究中心为代表的科研平台科研仪器设备资源总值达到了1800余万元，其中5万元以上的设备50余台件，承担研究生培养和教师的科研任务。但科研平台在运行中暴露出许多问题，比如管理人员不足、设备开发利用不够、教学科研资源分离，导致资源设备的利用效益偏低，大型设备的人才培养功能得不到利用，设备的领用、管理、使用、服务机制不够健全。这种状况使大型设备的人才培养功能得不到利用，本科生创新能力的培养得不得保障。随着学校建设教学科研型大学目标的提出，学校进入内涵式发展阶段，材料学院也明确提出以培养“能力强、素质高、具有创新精神的应用型人才”为目标。因此，如何做好实验资源的优化配置、精细管理和充分共享，推动教学科研社会服务三大功能的实现，具有重要的现实意义。

2.教学、科研一体化实验平台建设。课题组通过调研相应高校材料学科实验室建设的情况，研究分析我校材料学科实验教学及科研方向等，针对实际找出实验资源配置、共享、使用、管理中存在的问题。通过分析问题，制定调整改进管理办法并付诸实施。根据学科特点和仪器设备类型重新划分实验室，按照专业培养方案要求，确定实验室的教学功能，充分整合学科资源建设教学科研一体化实验平台，打破教学科研资源壁垒，实施学科实验资源共享，以中心为依托统一构建学科教学科研实验平台。不再将实验室明确分为本科教学实验室和科研实验室，将原来的本科教学实验室和各类研究中心（国家工业陶瓷材料工程技术研究中心、山东省陶瓷基复合材料重点实验室、山东省陶瓷基复合材料工程技术研究中心实验室、工程陶瓷制备技术国家地方共建工程中心、先进陶瓷材料研究所、功能高分子材料研究所、晶体材料研究所、表面工程研究所、皇冠新材料研究所、鲲鹏精细陶瓷材料研究所、15个校企共建工程技术中心等）有机整合为材料学科教学科研共享资源平台，平台管理人员实行专兼结合，实验室专职人员负责仪器设备管理、维护和维修工作，兼职教师参与实验教学的指导和实验室的管理工作。实验中心的大型精密贵重仪器设备实行专人专管，将中心拥有的29台大精贵仪器设备按照功能分为15个机组，每个机组聘用2名以上的管理人员，实行机组负责制，每个机组必须利用大精贵仪器开设3项以上本科实验项目。材料学科教学科研一体化实验平台实行时间和仪器设备全方位开放。大学生可以利用实验平台信息网站进行实验仪器设备使用预约、实验时间预约。实验时间上的开放，可以让学生能够自主选择安排实验，有力调动了学生学习的主动性和积极性。实验设备自由开放，学生在实验室预约登记后就可以随时去实验室进行实验，实验室会有专门的实验教师安排指导。endprint

3.开展创业，创新训练、竞赛，与教学实验互相补充。材料学科教学科研一体化实验平台除具备进行大学生实验教学功能外，还建设成为大学生创业、创新训练、学科竞赛的平台。利用平台优质资源开展各层次的材料实验技能大赛、新材料创新设计大赛、组织参加“挑战杯”创业计划大赛，开展国家级、校级科技创新项目，与实验教学互相补充，弥补实验教学在教学内容和模式上的局限和不足，形成完整的实践创新体系，这是提高当代大学创新素质的有效途径。

4.充实实验教学队伍，提高实验教学质量。教学科研一体化平台聘任高水平的理论课教师和科研人员参与到实验教学中，充实实验教学队伍，提高实验教学队伍水平和素质。目前平台已经聘请了28名专任教师为兼职实验指导教师。中心实行实验室工作人员的动态流入机制，提高了实验指导人员的数量和水平。实行“科研导师”制，为每个本科生配备科研导师，引导本科生参加科技创新活动，以大学生第二课堂创新研究活动和开放实验室项目为纽带，加强课外实验教学，将实验教学延伸到学科的科研基地，逐渐使课外实验教学成为培养学生创新能力的重要途径之一。

5.规范过程管理，完善监控体系。实验资源平台建立以后，运行和管理由实验中心统一组织和协调，学科实验教学指导委员会负责对实验教学的重大问题进行决策。建立完善各项平台运行过程管理制度、平台开放制度和质量监控评价体系。实行实验室房间责任人制和大精贵仪器设备机组负责制，实验室责任人和大型机组每年年底考核，考核的主要内容包括为大学生服务的实验项目数、实验教学质量、指导大学生创新项目数、参与学生人数和大学生获奖情况等方面，考核合格的实验室和机组续聘，不合格的解除聘用。

6.教学科研一体化实验平台实践效果。实验教学打破本科生实验单一的演示实验方式，组织各种形式的兴趣科技小组，配备大型精贵设备机组责任人为指导教师，让学生参与到教师的科研课题中，在实验研究过程中提高样品处理、仪器操作、结果分析等实验技能。平台“以研究引领教学，以研究促进创新，教学和研究相互交融”，大量科研项目整合提炼为研究创新实验内容，通过课程实验、创新活动、技能大赛等多样的实验教学方式锻炼学生。把科研活动、工程实践与实验教学紧密结合起来，提高实验教学质量。每年中心大型设备使用培训相关实验项目和学生创新活动课题达30多项，受益学生170余人。如培训学生对化学气相渗透炉、多功能高温烧结炉、计算机控制流变仪、高效液相色谱仪等大精贵设备操作熟练，提高了学生的就业竞争能力，学生在毕业时受到企事业单位技术开发部门、质量控制检测部门的欢迎。利用教学科研一体化实验平台资源，近三年毕业生论文有7篇获得山东省优秀学位论文，42篇获得学校优秀论文;17名同学在大学生数学建模大赛和“挑战杯”创业计划大赛等比赛中获奖;本科生正式发表学术论文22篇;在“大学生第二课堂创新活动”项目中，本科生承担完成285项;材料学院本科毕业生一次就业率达到90%以上。

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基金项目：山东省高等学校教学改革项目（创新学科实验平台建设管理机制，提高本科生工程素质培养质量）（2012262）;“山东省高等教育名校建设工程”材料科学与工程专业建设项目

作者简介：杜庆洋（1972-），男，山东临沂人，博士，山东理工大学副教授，研究方向：无机功能材料。endprint