王子菡

（湘潭大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 湘潭）

一 引言

科學(xué)儀器設(shè)備是科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的基石，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生問題和國防安全的重要保障?？茖W(xué)儀器設(shè)備自主研發(fā)既是重大科技成果的重要源泉，又是從源頭上增強(qiáng)國家自主創(chuàng)新能力的重要舉措[1]。雖然在國家的大力倡導(dǎo)下，我國的科學(xué)研究儀器國產(chǎn)化有了一定成效，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用的不足。目前我國高精尖的科學(xué)研究儀器卡脖子情況嚴(yán)重，特別是國家重大需求的重要研究測試儀器受限嚴(yán)重。

為了發(fā)展我國科學(xué)研究儀器的研制能力，國家發(fā)布了包括《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》《國家“十二五”科研條件發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》等在內(nèi)的一系列政策，包括國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)[2]，國家重點(diǎn)研發(fā)計劃'重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)'，促進(jìn)國家科學(xué)儀器的自主創(chuàng)新能力發(fā)展[3]。材料測試儀器是科學(xué)儀器設(shè)備的重要組成之一，材料的性能測試技術(shù)與裝備是工業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，例如，生產(chǎn)高性能鋼鐵必須關(guān)注的參數(shù)包括潔凈度、均勻度、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性、產(chǎn)品的尺寸精度等，只有實(shí)現(xiàn)對這些參數(shù)的精確控制，高性能鋼鐵的質(zhì)量才能有所保證，這些都對相關(guān)材料測試技術(shù)及設(shè)備提出了高要求與高需求。

盡管國內(nèi)材料測試儀器有著很大的市場空間，但目前從材料的制備到結(jié)構(gòu)、性能的表征，我們所需要的裝備幾乎都依賴于進(jìn)口，多數(shù)廠家仿制與跟蹤進(jìn)口儀器，自主創(chuàng)新能力弱，高端產(chǎn)品基本沒有自己的研發(fā)成果。在人才方面，目前全國還沒有一所學(xué)校設(shè)置材料測試技術(shù)與裝備相關(guān)專業(yè)。現(xiàn)有的材料檢測儀器與裝備的開發(fā)人員很大一部分人都是從儀器儀表、自動化等專業(yè)根據(jù)工作的需要轉(zhuǎn)行過來的。這就直接導(dǎo)致了不懂材料的人做材料檢測設(shè)備，不懂檢測的人在用材料檢測設(shè)備，這使材料測控相關(guān)儀器與裝備的研發(fā)、使用、改造、維修帶來一系列問題，嚴(yán)重影響了材料測試儀器與裝備的創(chuàng)新與發(fā)展。

為解決我國材料的測控技術(shù)及裝備發(fā)展需求，提高科學(xué)儀器水平，建設(shè)材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向，培養(yǎng)掌握材料測試技術(shù)及相關(guān)儀器裝備研制的高素質(zhì)專業(yè)人才迫在眉睫。湘潭大學(xué)以材料科學(xué)與工程優(yōu)勢學(xué)科為依托，基于材料科學(xué)與工程專業(yè)和測控技術(shù)專業(yè)學(xué)科優(yōu)勢和互補(bǔ)性，將材料制備、測控技術(shù)、裝備制造、力學(xué)和工程有機(jī)融為一體，打造材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向。

二 創(chuàng)新材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向人才培養(yǎng)模式

錢學(xué)森老先生曾深刻指出，目前大學(xué)的教育模式都還不是培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)發(fā)明創(chuàng)造人才[4]。如何創(chuàng)新新專業(yè)方向的人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向的人才培養(yǎng)方案，是新專業(yè)方向建設(shè)首先面對的問題。材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向結(jié)合自身特色，對新專業(yè)方向科學(xué)定位，緊跟社會需求創(chuàng)新培養(yǎng)人才。

（一）結(jié)合專業(yè)特色，科學(xué)定位新專業(yè)方向

專業(yè)定位決定專業(yè)以后的發(fā)展，合理定位是新專業(yè)方向謀求健康發(fā)展的重要策略[5-8]。湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)在發(fā)展過程中不斷與力學(xué)、物理等學(xué)科融合，逐漸形成了具有“材料與力學(xué)交叉”特色的材料類工科專業(yè)。結(jié)合社會需求與專業(yè)自身特色，材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向的定位為以材料的基本知識為基礎(chǔ)，以材料性能特別是力學(xué)性能的測試與控制技術(shù)為紐帶，以發(fā)展我國乃至世界的裝備技術(shù)為目標(biāo)，具有基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性共存的特點(diǎn)。

（二）緊跟社會需求，合理制定培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)目標(biāo)的制定，是綜合學(xué)校及專業(yè)定位，行業(yè)發(fā)展，社會需求等多方面因素，組織企業(yè)和行業(yè)專家、用人單位、畢業(yè)生等進(jìn)行反復(fù)討論形成。本專業(yè)方向的培養(yǎng)目標(biāo)是以理論研究為基礎(chǔ)，兼重科技創(chuàng)新和技術(shù)應(yīng)用，培養(yǎng)掌握材料科學(xué)與工程的相關(guān)基本知識、基本技能，以及材料測控技術(shù)、具備材料相關(guān)測控裝備研發(fā)制造等相關(guān)能力，培養(yǎng)兼具“科學(xué)”與“工程”素養(yǎng)，且具有良好思想品質(zhì)、職業(yè)道德與人文科學(xué)素質(zhì)以及一定創(chuàng)新能力的國家材料裝備技術(shù)急需人才。科學(xué)素養(yǎng)指通過物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)知識以及系統(tǒng)專業(yè)知識的儲備，具備探索材料成分、組織、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的能力，并在材料服役行為的力學(xué)知識方面彰顯出學(xué)科優(yōu)勢與特色；工程素養(yǎng)指通過動手實(shí)踐以及發(fā)現(xiàn)、解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，具備開發(fā)新材料，提高材料性能和質(zhì)量，合理使用材料，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的能力。與此同時，具有了解本學(xué)科前沿動態(tài)、具有一定的國際視野，有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神并具備一定創(chuàng)新能力，有一定的社會、經(jīng)濟(jì)、法律、管理能力。

（三）創(chuàng)新人才培養(yǎng)，建立人才培養(yǎng)模式

人才模式的構(gòu)建是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵[9-10]，材料測控技術(shù)與裝備是一個全新的專業(yè)方向，需要建立一種全新的培養(yǎng)模式與之相適應(yīng)。材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向堅持人才培養(yǎng)的中心地位，立足國家重大需求和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，以材料與力學(xué)學(xué)科交叉為特色，提出了“一個工具”（數(shù)學(xué)）、“兩種語言”（中文和英文）、“三個基礎(chǔ)”（物理、化學(xué)和力學(xué)）、“兩個實(shí)踐”（實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐和企業(yè)車間的實(shí)踐）的培養(yǎng)模式并加以實(shí)踐，著重解決材料測試儀器中的重大科學(xué)和工程化問題。

三 合理配置材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)課程體系

課程設(shè)置是影響專業(yè)建設(shè)的重要因素，材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣泛，屬交叉學(xué)科，由于國內(nèi)該專業(yè)還是一片空白，如何構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理的課程體系至關(guān)重要[11]。

為了合理規(guī)劃新專業(yè)課程體系，我們調(diào)研了材料科學(xué)與工程專業(yè)和測控技術(shù)與儀器專業(yè)國內(nèi)外高校的課程設(shè)置情況[12-15]，材料科學(xué)與工程專業(yè)課程設(shè)置情況比較發(fā)現(xiàn)，對于公共基礎(chǔ)課而言，國內(nèi)外對自然科學(xué)基礎(chǔ)的要求基本相似，都是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等課程，而對于人文社科，國內(nèi)外的要求則大不一樣，美國麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)與工程專業(yè)提供了豐富的人文、社科以及藝術(shù)課程。同時麻省理工學(xué)院還提供了提高交流能力培養(yǎng)課程和寫作課程，體現(xiàn)了兼顧人文素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)的教育理念。

對于專業(yè)基礎(chǔ)課，國外一般在低年級就開設(shè)了相關(guān)核心課程，而國內(nèi)高校的一年級學(xué)生一般都是進(jìn)行公共基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，到二、三年級才開始接觸專業(yè)課程。對專業(yè)方向課，各個高校都是結(jié)合自身特色與優(yōu)勢來設(shè)置專業(yè)課程。比如，清華大學(xué)材料科學(xué)系在金屬材料、陶瓷材料和電子材料方面成績突出，因此其專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置上強(qiáng)化了金屬材料和陶瓷材料的相關(guān)基礎(chǔ)課程。浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)在信息功能材料、先進(jìn)半導(dǎo)體材料及能源材料研究上相當(dāng)出色，因此在其專業(yè)課程設(shè)置中強(qiáng)化了學(xué)生在其特色方向上的技能。

為了實(shí)現(xiàn)材料測控技術(shù)與裝備專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，達(dá)到培養(yǎng)要求，我們參考麻省理工學(xué)院、清華大學(xué)等國內(nèi)外知名高校的相關(guān)專業(yè)設(shè)置，結(jié)合自身的力學(xué)特色優(yōu)勢，構(gòu)建了材料測控技術(shù)與裝備專業(yè)課程體系，包括理論課程和實(shí)踐課程兩大類。公共基礎(chǔ)課包括A類必修，即人文社會科學(xué)通識教育，B類必修是數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程，公共基礎(chǔ)課使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)、物理、英語、計算機(jī)、法律等方面的基礎(chǔ)知識，提高其人文素質(zhì)。考慮到目前理工科學(xué)生普遍寫作和表達(dá)能力差，以及現(xiàn)在大學(xué)生普遍抗壓能力不足的問題，特別設(shè)置了大學(xué)語文和情商管理課程，學(xué)生通過進(jìn)行情商管理，更好地應(yīng)對生活和學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的困難。

專業(yè)基礎(chǔ)課包括工程基礎(chǔ)和學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)兩大類別，工程基礎(chǔ)包含工程制圖、材料力學(xué)、C語言程序設(shè)計等通用基礎(chǔ)課程，學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程中有材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、材料制備技術(shù)、材料分析測試技術(shù)等多門課程。同時，在專業(yè)課的設(shè)置上，突出體現(xiàn)了我們院的力學(xué)優(yōu)勢和材料測控技術(shù)與裝備方向特色，即材料力學(xué)性能測控表征與裝備制造的有機(jī)融合，以適應(yīng)國家對儀器創(chuàng)新人才的需求，以材料力學(xué)性能為基礎(chǔ)，以材料測控技術(shù)為重點(diǎn)，專業(yè)核心課程包括材料宏微觀力學(xué)性能、材料固體力學(xué)、現(xiàn)代物理導(dǎo)論、精密機(jī)械與零件、測試與檢測技術(shù)基礎(chǔ)、虛擬儀器設(shè)計等。在專業(yè)方向課的設(shè)置上，進(jìn)一步加強(qiáng)材料、力學(xué)、測控與裝備的融合，開設(shè)高等固體力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、無損檢測、科學(xué)儀器概論、有限元等課程。在實(shí)踐課程的開設(shè)上，考慮知識實(shí)踐的層次，將實(shí)驗(yàn)按認(rèn)知、驗(yàn)證、綜合和設(shè)計四個不同層次開設(shè)。除此之外，還設(shè)置有金工實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等不同實(shí)踐內(nèi)容、不同實(shí)踐層次課程，最后再通過課程設(shè)計和畢業(yè)論文強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，提升學(xué)生實(shí)踐能力。

四 有效實(shí)施新專業(yè)方向人才培養(yǎng)方案

人才培養(yǎng)模式的實(shí)施就是如何有效組織、領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)調(diào)、控制人才培養(yǎng)方案的各個環(huán)節(jié)，取得最佳的人才培養(yǎng)效果，在實(shí)施過程中我們具體采取了以下措施：

（一）改革教學(xué)方法，完善教學(xué)手段

材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向采用“創(chuàng)新教學(xué)+教學(xué)科研一體化”的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才。所謂創(chuàng)新教學(xué)，是采用多老師+多講座的方式，不同的老師結(jié)合自己的科研方向，對相關(guān)課程以基本授課、前沿講座和實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在掌握基本知識概念的同時，還了解相關(guān)前沿發(fā)展情況，并通過實(shí)際操作加強(qiáng)對知識的深入理解。同時學(xué)生參與導(dǎo)師科研工作，采用“導(dǎo)師教—師兄帶—自己做”的指導(dǎo)模式，通過科研實(shí)踐培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力。

（二）引進(jìn)高層次人才，建立專業(yè)教師梯隊

建立一支素質(zhì)精良、結(jié)構(gòu)合理的教師隊伍，是新專業(yè)方向建設(shè)的關(guān)鍵。材料測控技術(shù)與裝備通過挖掘引進(jìn)，自主培養(yǎng)等多種方式，建設(shè)了一流水平的教師隊伍，組建了一支以國家教學(xué)名師為帶頭人，包括湖南省芙蓉學(xué)者、湖南省百人計劃等一大批高層次人才的教師團(tuán)隊。

（三）建設(shè)課程團(tuán)隊，傳幫帶持續(xù)發(fā)展

材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向以專業(yè)特色為牽引，在人才的培養(yǎng)過程中探索課程教學(xué)團(tuán)隊，做到依據(jù)學(xué)科專業(yè)發(fā)展、人才培養(yǎng)要求、教師科研特色來安排課程，根據(jù)教師的研究特色與專業(yè)背景組建教學(xué)團(tuán)隊，通過團(tuán)隊負(fù)責(zé)人設(shè)置、核心骨干、青年教師共同組隊來實(shí)現(xiàn)傳、幫、帶的教學(xué)能力培養(yǎng)模式，極大地提升了教師教育水平，同時培養(yǎng)了教學(xué)與研究特色的可持續(xù)發(fā)展力量。

（四）創(chuàng)新畢業(yè)論文管理模式，提升“科學(xué)”與“工程”素養(yǎng)

新工科背景下畢業(yè)論文（設(shè)計）是實(shí)踐能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為此，材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向創(chuàng)新了畢業(yè)論文管理模式，通過導(dǎo)師提前選、文獻(xiàn)高層次、工作高飽滿、表達(dá)高流暢等要求與考核，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，提升其“科學(xué)”與“工程”素養(yǎng)。通過定期每月一次的階段匯報，促進(jìn)畢業(yè)生對畢業(yè)論文課題的深入開展，畢業(yè)論文工作成效顯著，論文研究成果發(fā)表了多篇論文并申請了多項(xiàng)國家發(fā)明專利。

五 結(jié)語

科學(xué)儀器設(shè)備自主創(chuàng)新是推動科技進(jìn)步與創(chuàng)新的先導(dǎo)和重要保障支撐條件，而科學(xué)儀器設(shè)備創(chuàng)新人才則是提高我國儀器創(chuàng)新的前提和基礎(chǔ)。湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院結(jié)合社會需求和自身特色，打造材料測控技術(shù)與裝備新專業(yè)方向，創(chuàng)新培養(yǎng)材料測試與儀器裝備的專業(yè)人才，為國內(nèi)普通高校相關(guān)專業(yè)的建設(shè)提供新的辦學(xué)思路。