基于应用型人才培养的材料科学与工程产学研一体化实施方法

董振伟　施英华　武玺旺

摘要：应用型本科教育是以培养服务地方经济发展，知识、能力、素质全面协调发展，面向生产、建设、管理、服务一线，理论与实践相结合的应用型人才为目标的高等教育，而产学研一体化则是应用型本科教育的重要实现形式。以许昌学院材料科学与工程专业为例，从应用型人才培养的角度揭示了单独的“产”“学”“研”培养模式的片面与不足，提出了材料科学与工程专业的产学研一体化原理，并从“产”“学”“研”三个角度论述了产学研一体化的具体途径与实施方法。

关键词：应用型人才培养；材料科学与工程专业；产学研一体化；教学原理

材料科学与工程是一门知识点繁多且抽象的交叉性学科，学生在学习时明显感到主次不明、方向不清，难以与实践相结合，无法达到专业化应用型人才的培养目标。现阶段我国正处于应用型人才培养改革的关键时期，如何有效地培养以服务地方经济发展为目标、理论与实践相结合的应用型人才是当前高校面临的重要课题。许昌学院作为省属地方本科院校，瞄准“地方性、应用型、服务性、国际化”的办学定位，一直以来坚定不移地融入地方办学，深化产教融合、促进校地合作，积极推进由以理工科为主的传统本科院校向特色鲜明的高水平应用技术大学的转型。教育部发展规划司原副司长陈锋更是将许昌学院转型发展探索赞誉为“许昌模式”，这不仅是对许昌学院转型工作的巨大肯定，也是对河南省乃至全国高校转型发展的重要启示。设立于2011年的材料科学与工程专业是许昌学院转型发展的典型代表，它依托许昌学院表面微纳米研究所、河南省微纳米能量储存与转换材料重点实验室和黄河旋风股份有限公司等许昌市周边企业，在应用型人才培养的道路上不断探索并大胆创新，提出并实施了“企业生产一课堂教学一课题研究”的一体化应用型人才培养模式，取得了良好的育人效果。

一、产学研一体化原理

著名教育学家潘懋元教授指出：“应用型人才主要是在一定的理论规范指导下，从事非学术研究性工作，其任务是将抽象的理论符号转换成具体的操作构思或产品构型，将知识应用于实践。”由此可以看出，对理工科专业而言，应用型人才不是能够探索和发现新知识的人才，而是能够运用已知的知识或原理通过改进原有技术或创造新的技术来改进原有产品或创造出新的产品，进而满足人们生产生活中实际需求的一类人才。因此，应用型人才技能体系的构建首先要有基础理论作为支撑，在理论的支撑下学习掌握相关基础性技术，最后在二者的基础上进行相关应用技术研究。

从材料科学与工程的角度来讲，材料的成分、结构、缺陷、表征、工艺、性能以及它们之间的逻辑关系是材料科学与工程专业最核心的内容，因而把成分、结构、缺陷、表征、工艺以及性能称为材料科学与工程的六个基本要素。“产”主要涉及表征、工艺与性能之间的关系，是一条从表征与工艺到性能的一维线段；“学”主要涉及性质，是由成分、结构和缺陷构成的二维平面；“研”则主要涉及性能与性质之间的关系，是成分、结构、缺陷和性能共同组成的二维平面。在六个基本要素中，材料的成分、结构和缺陷是材料专业的基础理论，材料的性能则是包括材料在内的整个系统特征的体现，是材料科学与材料工程的最终表现，是材料研发的根本目的。材料的表征与工艺是材料专业的基础性技术，其中表征是性质、性能、工艺所体现出来的特征，可以通过测试得出，即通过物理或化学方法测试分析材料的成分、结构、缺陷和性能，并通过数据或者图像的形式表现出来，而工艺则是改变成分、结构、缺陷的方法，是获取性质的直接途径与手段。因此，材料科学与工程专业的应用型人才要在以材料的成分、结构和缺陷为专业基础理论的支撑下，以人们实际生产生活中对材料性能的需求为导向，利用表征技术与工艺技术来改进材料的性能或创造出新的性能。这就要求材料科学与工程专业的应用型人才的培养过程必须是全要素的，所以单独的“产”“学”“研”式的培养是狭隘和不足的，学生无法形成全方位、全要素、多维度的应用型技能体系，与高新技术企业所需要的人才之间存在多方面能力和素质的脱节。因此，把材料专业的六个基本要素有机结合为三位一体，形成集生产、教学、科研一体化的人才培养模式。这既是对“产”“学”“研”的优势整合和互补，又是一种把以课堂理论教学和基础实验教学为主的学校教育与直接获取实际经验和实践能力为主的生产、科研实践训练有机结合的教育模式。

“产”是企业生产，“学”是课堂教学，“研”是课题研究，“育”是应用型人才培养，产学研一体化不是产、学和研三者的两两结合，而是由产、学和研三者共同构建的人才培养模式，它既保留了三者独立的性质，又表现出了全新的系统特征。产学研一体化以“产”为方向，强调“学”与“研”的市场（性能）导向性；以“学”为基础，强调课堂教学是“产”与“研”的前提和保障：以“研”为纽带，强调“学”与“产”的无缝对接和深度融合：以“育”为核心，强调“产”“学”“研”的目的性。

二、从“产”的角度进行产学研一体化培养

在课堂教学中，学生对材料的工艺和表征的学习主要是来自书本中的知识、课堂上教师的讲解和基础教学实验中对实验仪器的操作。一方面，书本中的知识以及教师的讲解都是基于文字和语言的二次加工和表达，而且学生在学习时还要经过大脑的分析、判断和记忆，因此不可避免地會在一定程度上造成对相关概念、规律和现象理解的偏差。另一方面，基础教学实验以及课题研究实验大多是在实验室的理想条件下进行的，而真正进行的工厂量产，要考虑的因素和受到的限制远比在实验室多，遇到的问题也更加复杂。因此，课堂教学、基础教学实验和课题研究都具有自身的狭隘和不足，不能代替生产一线的实践训练，学生只有走出课堂和实验室，走向生产一线，亲自参与从原料到成品的全部生产流程，才能摆脱学校教育的局限性，从而锤炼工程实践能力，积累实战经验，进而提升综合素质。

许昌学院新材料与能源学院针对许昌地区的发展实际，与黄河旋风股份有限公司、大宋官窑股份有限公司和黄河力旋科技股份有限公司达成长期战略合作协议，开设了超硬材料、钧瓷、新能源材料三大特色方向，学生可以在寒暑假根据自身兴趣和意向自主选择到三大方向中任一方向的企业实习。在企业实习前，学校有关方面会同企业工程师根据企业生产实际和学校教学实际，制订详细的实习计划，共同抽调精锐力量保障实习质量。在企业实习中，学生分成若干小组，每小一组配备一位工程师、一位教师和若干技术工人，不同组的学生每隔一定的时间交替进行不同工艺环节的实践训练，直至所有小组全部完成所有工艺环节的实践训练。比如，粉状工艺合成金刚石，大致可以分为九大工序，学生便可分为九组，每组在规定时间内完成本组所属工序的实践训练之后，与其他组交换进行其他工序的实践。实习结束后要对学生进行考核，考核合格者方可获得相应学分，考核优秀者有机会在毕业后直接进入企业工作，特别优秀者还可以与企业签署协议，由企业全资支持其考研深造。在这种实习机制下，学生不再是只出苦力或者做一些没有任何技术含量工作的体力工人，而是每个人都带着明确的目的，以学徒的身份真正参与到企业生产一线。

三、从“学”的角度进行产学研一体化培养

产学研一体化中的“学”是以课堂教学为主的理论学习，虽然它是学生专业理论知识的主要来源，又是“产”与“研”的坚实基础与重要保障，但课堂教学不能只禁锢在书本中，而应该走向企业生产和科研一线。一方面，课堂教学要结合来自“产”与“研”的反馈，紧紧跟随生产一线和科技前沿。在课堂教学中，理论知识要与国内外最新研究成果以及企業的生产应用有机结合，从而使学生从单调、抽象的概念定理中解脱出来，让学生真正明白书本中概念定理的现实意义和实际应用在哪里，只有这样理论知识才会丰满鲜活起来，课堂教学才会与时俱进。

另一方面，要鼓励学生把在企业生产和课题研究中学到的工艺技术和表征方法等实践经验转化为“理论肌肉”。这个过程相当于把吃进去的食物消化吸收，转化为自身血肉的过程，因为应用型人才不是技术工人，只掌握实践经验是远远不够的，必须把经验上升到理论高度，掌握经验的理论本质，并纳入到知识技能体系中。许昌学院材料科学与工程专业依托黄河旋风股份有限公司、大宋官窑股份有限公司等企业的生产实际，开设了超硬材料、陶瓷工艺、材料工艺学、粉体工程、电池工艺学等一批具有鲜明地方特色的专业任选课程，学生可以根据企业实践实训情况的反馈，通过有针对性地选修相应的课程，将在企业实践中积累的实践经验以理论知识的形式固化。另外，还应鼓励学生对在企业实践和课题研究中遇到的问题追根溯源，并学会运用理论的武器彻底将其解决。学生可以通过查询文献或者教材、请教学校教师或者企业工程师等多种方式获得问题的答案或者解决办法，然后在课堂上把自己的成果以PPT等形式分享展现给大家，达到共赢的效果。

四、从“研”的角度进行产学研一体化培养

高校开展科研活动的根本目的是为社会培养人才，推动社会发展和科技进步。以“研”促“产”，以“研”促“学”，“研”不仅是“学”与“产”的纽带，更是“学”与“产”高效发展的催化剂。“研”是材料科学与工程应用型人才能力体系构建的重要一环，“研”的性质和水平往往直接决定了产学研一体化的性质和水平。应用型人才做科研不是为了研究科学而研究科学，而是为了研究科学与性能之间的关系，即为了切实有效地提高产品性能而研究科学，因而应用型人才绝不可脱离性能而进行纯理论的研究，必须以市场（性能）为导向，走实用化的科研道路。因此，应用型人才的科研课题一定要来源于企业生产实际，旨在提高产品性能、简化生产流程、降低生产难度，从而降低生产成本、提高企业效益。

许昌学院与黄河旋风股份有限公司、大宋官窑股份有限公司等一大批实力雄厚的企业达成了包括资源共享、方法共享、信息共享和成果共享等在内的全方位、全天候战略合作。许昌学院教师在上述企业中挂职，直接参与到企业的技术研发中，学生协助教师参与企业研发合作项目，帮助企业解决生产过程中的具体技术问题或者研发新的工艺技术，这样既培养了学生的科研素质和创新能力，又增强了教师的企业实战能力。比如，许昌学院与大宋官窑股份有限公司合作成立新型钧瓷釉料产学研合作基地，学生可以参与教师科研团队，在教师的指导下承担相关课题方向并进行相关研究，目前已在外加纳米铜、纳米铁、纳米氧化铜、纳米氧化钴及纳米稀土金属氧化物等相关钧瓷产品技术方面取得了突破。许昌学院新材料与能源学院依托许昌学院表面微纳米研究所和河南省微纳米能量储存与转换材料重点实验室，本科生从大二下学期开始，可以根据自己的兴趣和就业意向选择不同的研究方向，开展相关的课题研究。这种边学边研、学研结合的培养模式，使许昌学院新材料与能源学院的学生普遍具有良好的科研素养和扎实的科研功底，为未来就业和考研深造打下了坚实的基础。

五、结语

我国地方高校从传统本科院校向应用技术型大学转型，是一项复杂的全局性、系统性改革工程，因此高校转型发展注定不能一蹴而就，而是任重而道远的。许昌学院在转型发展和应用型人才培养的道路上迎难而上，不断摸索创新，探索出了一条符合许昌学院发展实际的转型之路，希望能够为我国高校的转型发展和材料科学与工程专业的教学改革提供借鉴与参考。

责编：清欢