大学生材料综合训练项目的实施与体会

[摘 要]近些年，大学生科研能力的培养引起了广泛重视，科研创新能力已成为新时代大学生综合素质的体现。通过参加科研训练项目，大学生可以更深入理解课堂所学的理论知识，发现新现象，提出问题，进而达到创新的目的。材料综合训练是培养大学生科研创新能力的有效措施。作者以指导大学生参加材料综合训练的亲身经历，就材料综合训练对大学生动手实验、将理论知识应用于实践以及独立开展科研工作等能力的作用进行了阐述，并对目前尚存的一些问题进行了分析和讨论。

[关键词]大学生;材料综合训练;科研能力

[作者简介]赵广迪（1989—），男，辽宁葫芦岛人，工学博士，辽宁科技大学材料与冶金学院讲师，主要从事金属材料的凝固偏析和热加工技术研究。

[中图分类号] G642.0[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）32-0334-02[收稿日期] 2020-03-10

一、开展材料综合训练项目的背景

建设创新型国家，提升我国的创新能力迫切需要大量青年创新型人才[1-2]。本科教育是培养这类人才的关键时期，科研训练有助于加速青年创新人才的成长[3]。通过参加这些科研训练项目大学生能够更好地理解和掌握课堂所学知识，将理论与实践相结合，同时还能发现新现象，提出新观点，达到提高创新能力的目的[4]。

材料类人才培养的主要目标是培养在高分子材料、金属材料和无机非金属材料等学科具有较扎实的理论基础，能够独立从事材料加工、材料制备、材料组织性能表征等方面的基础研究、技术开发、工艺改良及经营管理等方面的工作，能够适应社会主义市场经济发展的高层次材料学科科研人员和高素质全面发展的工程技术人才。近些年来国家越来越重视材料领域青年创新人才的培养。材料科学与工程是一门离不开动手实验的学科，因此以实验为主的科研训练项目对于材料专业人才的培养至关重要。

笔者在2018—2019年指导了两届所在学校大学生的材料类科研训练项目即材料综合训练项目，课题名称分别为“不同冷速下H13模具钢的凝固过程原位观察”和“C对U720Li镍基高温合金凝固偏析的影响”。这两个课题分别来源于笔者感兴趣的研究方向和所负责的国家自然科学基金项目的分支。本文根据自身指导大学生参加材料综合训练项目的体会，就该项目对培养大学生科研创新能力的作用、项目实施效果及实施过程中出现的问题进行了探讨。

二、项目实施的基本方案

笔者所在辽宁科技大学材料系每年都开展材料综合训练，旨在全面增加大学生的科研训练时间，促使大学生将理论与实际相结合，勇于创新，开拓进取。

该项目针对全体大四年级学生开展，以小组的形式进行，每小组为2—3名成员，周期为半年。为了保证每位导师所指导的学生既有成绩较好的又有成绩较差的，以学生成绩排序并蛇形分配给每位老师，这样每位老师所指导的全部学生的成绩基本均呈正态分布。由于本校材料科学与工程专业的学生较多，生师比较大，每位老师可根据自身的课题情况和能力指导多组学生或一组学生。导师根据其所负责的科研项目（省部级项目、国家基金或者横向项目）或感兴趣的研究方向（预研类）拟定适合本科生完成的课题供各组学生选择。各小组选择好课题之后，要在导师的指导下在一周内完成课题论证，包括整理和撰写文献综述、研究目的和意义、研究内容和研究方案等。此外，每位组员同学都要完成至少一篇英文论文（论文各不相同，但均约为10页且难易程度基本一致）的翻译，并在原文中标出重点及专业英文单词和短语。最后，各小组要完成一份总结报告的撰写，制作PPT参加答辩，接受评委老师的考核。

三、项目的实施效果与心得体会

经过师生的共同努力，笔者指导的项目均圆满完成。研究结果已被SCI期刊采用。通过材料综合训练，学生对专业知识有了更深的理解，动手能力、理论联系实际能力、查阅文献以及从事科研工作的能力都得到了明显提升，具备了一定的创新能力。下面详细介绍笔者的心得体会。

近些年很多用人单位都希望招聘综合能力强的大学生。但很多学生虽然成绩很好，实践能力却较差，无法很好地将专业知识应用到实际生产中。其主要原因是根深蒂固的应试教育[4]。笔者认为材料综合训练能提高大学生的实践能力，减小就业压力。

项目开展的第一步是查阅文献，这也是从事科研工作的重要环节。在该过程中学生学会了文献检索工具的使用，了解国内外的发展动态，扩展了知识面。然后，各小组根据调研结果提出研究目的、意义、内容和实验方案，并请导师指导和完善。该过程使学生深入理解项目开展的重要性及拟解决的关键科学问题，提高了他们的独立思考能力、解决问题能力和创新意识。

对于金属材料研究，制备金相试样是最关键的环节之一，若制样不合格就无法进行后续的组织观察。对于大学生来说，把试样制备得表面平整且无划痕是比较困难的。通过一周的训练，各小组都能制备合格的金相试样，动手能力得到了明显提升。本项目采用的腐蚀剂为强酸的混合溶液，在配制腐蚀剂的时要十分小心，要求大学生具有较强的安全意识。学会制样后，笔者开始指导各小组如何使用各种实验设备，包括高温马弗炉、金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及高温激光共聚焦显微镜，使学生具备了一定的实验技能。

值得注意的是，在实验环节导师应全程亲自指导。因为，大学生对项目细节把握的不够深刻，对各种设备的使用方法和适用条件并不清楚。一旦脱离导师很容易不知所措，导致实验的错误和失败，严重浪费了宝贵时间和学校资源。另外，有些老师经常安排研究生来指导大学生参加科研训练，这也是不可取的。因为研究生的水平有限，且责任心不强，对本科生的指导并不认真。总之，为了保证材料综合训练对培养大学生科研创新能力的效果，不论教师多忙，都应亲自指导。

实验结束后，要进行数据处理和分析。笔者指导学生学习了Origin、Image-Pro-Plus和Photoshop等常用数据和图像处理软件。然后，各小组需运用专业知识来分析出现这些结果原因，涉及的专业课包括《材料科学基础》《金属凝固原理》和《材料现代研究方法》等。但单纯通过课本知识无法很好地解释实验结果，还要查阅大量文献进行补充。例如，在分析C对U720Li合金凝固偏析影响机理时，不但需要仔细复习《金属凝固原理》这门课，还要查阅大量关于高温合金的文献。该过程不但使学生巩固了所学知识，还锻炼了将理论灵活应用于科研实际的能力，拓展了知识面。通过对实验结果的成功解释，还会给大学生带来成就感，激发对科研的兴趣。同时，进行文献翻译使大学生的英语水平和专业英语词汇量得到了提升，对其撰写英文SCI论文和参加工作起到很大帮助。

课题终期，各小组要完成总结报告和答辩PPT制作。组内协调分工，每位组员负责其中一部分，最后汇总完善。有的学生负责撰写文献综述，有的负责实验结果与讨论，有的负责制作PPT。该过程有效锻炼了大学生的团队协作和沟通能力。在答辩过程中，各小组需要在规定时间内通过PPT向评委老师汇报项目的研究背景、内容和结果等，还要回答评委老师的问题。这不仅锻炼了大学生的语言表达能力，还提高了思维逻辑能力。

当然，在材料综合训练实施过程中也出现了一些问题。例如，有些学生因为实验失败产生强烈的挫败感，严重打消了积极性。还有些学生虽然理论课考试成绩很好，但参加实验的积极性不高，实践能力较差。

四、结语

材料综合训練的开展加深了大学生对专业知识的理解，培养了大学生的实践动手能力、独立开展科研工作的能力、解决问题能力和创新能力。学校、老师和大学生还需共同努力，提高对材料综合训练的重视程度，不断发现问题，不断完善项目实施方案，才能更有效地发挥其对大学生科研创新能力培养的作用。

参考文献

[1]弓玲，张文丽，王怡帆，等.制约当代大学生科研创新能力的因素探究[J].管理观察，2018（27）：142-144.

[2]李恒灿，牛金星.创新能力的培养模式研究与实践—针对测控技术与仪器专业本科生[J].阴山学刊（自然科学版），2015，29 （3）：71-74.

[3]麻焕锋，崔方敏，皮斌斌，等.本科生科研兴趣小组的创建与运行[J].教育现代化，2015（3）：42-46.

[4]刘胜胆，叶凌英，汪冰峰.大学生创新训练项目的实施与体会[J].创新与创业教育，2013，4（6）：111-112.