打造“海洋”和“能源”特色材料科学与工程专业培养体系

王焕磊 高荣杰 张玥

摘    要：依托于海洋材料和能源材料的特色学科方向，中国海洋大学材料科学与工程专业通过构建模块化选修课程体系、建设多层次实验体系、挖掘思政资源、彰显毕业论文专业特色等一系列举措，全力打造“‘材料’+‘海洋/能源’”特色的人才培养体系，强化学生主体地位，从而全面提升人才培养质量及创新精神和能力。

关键词：材料科学与工程;课程设置;特色培养

中图分类号：G642.0          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2021）12-0055-02

人类社会的发展史就是材料的发展史，材料与社会的关系越来越密切，无论是“蛟龙号”载人潜水器“下五洋捉鳖”，还是“嫦娥”探测器“飞九天揽月”，都离不开高性能材料支持。我国材料类专业在借鉴苏联模式、学习欧美经验的基础上得到了蓬勃发展[1-2]。根据2020版普通高等学校专业目录，材料类专业下设材料科学与工程、材料物理、材料化学等17个专业类别。其中，材料科学与工程是研究材料的成分、组织结构以及制备工艺与性能之间关系的交叉学科。目前，随着材料科技的迅猛发展及材料类毕业生的急剧增加，提高人才培养质量成为提高竞争力的有效手段[3-5]。同时，在工程教育认证和“新工科”建设的背景下，需要突出专业培养特色，进而凸显出有别于其他学校的专业能力。因此，笔者所在的中国海洋大学材料科学与工程专业基于学科优势，致力于打造“‘材料’+‘海洋/能源’”的特色培养体系，以适应国家重大战略需求及经济社会发展需要。

一、中国海洋大学材料科学与工程专业介绍

中国海洋大学材料化学专业始建于2002年，经过多年发展已经形成了较为完备的专业人才培养体系。材料化学专业从一开始就定位于培养具有工科属性、掌握一定工程技术与能力的高级专门人才，因此在培养计划中全面系统地开设了具有工科属性的专业课程。2016年，应国家战略、海洋经济发展及学科发展的需求，将材料化学专业调整为材料科学与工程专业。2017年，该专业首次按照材料科学与工程专业进行招生。2020年，学校按照材料类专业实行大类招生，采用“1+3”培养模式，即第一年实行大类内统一培养，之后分专业进行培养。2020版材料科学与工程专业人才培养方案中指出：“本专业培养适应国家经济和海洋行业发展需要，具有家国情怀、国际视野、创新精神和实践能力的社会主义事业建设者和接班人，毕业后可到科研机构、高校、企业等单位从事材料科学与工程及相关领域（特别是海洋材料或能源材料领域）的科学研究、教学与科技管理、新材料新产品开发、生产与管理等工作的高层次专业人才。”实际上，中国海洋大学最早在国内提出“海洋材料”特色研究领域，同时学校材料学科长期聚焦“海洋材料”和“新能源材料”研究方向，为形成 “‘材料’+‘海洋/能源’”的特色人才培养体系奠定了基础。

二、材料科学与工程专业特色建设思路

（一）建设“海洋材料”和“能源材料”特色课程模块

本专业人才培养方案按照公共基础必修课、通识教育选修课、学科基础课（必修和选修）、专业知识课 （必修和选修）和工作技能必修课进行模块化的课程设置。紧紧围绕学科发展方向与特色，将教学工作与学科建设、科研工作有机结合，在专业课层面设置了“海洋材料”和“能源材料”两类特色选修课程模块。海洋材料模块形成了“材料腐蚀与防护技术”“传感材料与技术”“海洋工程材料”“海洋涂层技术与工艺”“材料表面工程”“海洋可再生能源概论”等课程体系，提供了“取之海洋、用于海洋”并解决海洋环境适应性问题的材料体系的系统性知识架构。能源材料模块形成了“新能源材料与技术”“新型碳材料”“光电子材料与器件”“海洋可再生能源概论”“多孔能源与催化材料”“膜材料与电化学器件”等课程体系，将太阳能、海洋能、氢能等清洁能源及储能技术进行系统讲授，使学生充分掌握能源材料的组成、结构、性能、应用之间的构效关系，并培养其分析实际复杂工程问题的能力。学生可根据自身兴趣，自由选择任一模块，有利于体现出其在学习中的主体地位。同时，教师还可以通过“材料科学前沿讲座”课程向学生介绍“海洋材料”和“能源材料”领域最新前沿的知识和技术。

（二）构建“海洋/能源”特色多层次实验教学体系

以成果导向教育理念为指引，建设“基础—专业—综合—创新”四层次的实验教学体系。基础实验层次依托“材料科学基础实验”课程，培养学生的基本实验操作技能，提升学生的实验素养。专业实验层次依托“材料合成与制备工艺学实验”课程，培养学生在材料合成与制备方面的动手能力与系统科学的专业实验能力。综合实验层次通过设置“专业综合实验”课程实现，根据材料学科发展趋势，实现“材料”与“海洋/能源”的交叉渗透和辐射，形成了以海洋材料、能源材料为主的综合实验项目，培养与锻炼了学生理论结合实际的能力。以能源材料专业综合实验为例，教师可通过锂离子电池电极材料制备、电池组装、性能测试等系统性实验内容，来锻炼学生的动手能力与团队协作能力，实现全链条的材料科学研究的基本训练。创新实验层次主要通过设置“海洋材料/能源材料创新设计实验”课程实现。海洋材料创新实验内容集中在海洋涂料、海洋腐蚀与防护、海洋传感器、海洋检测等领域，而能源材料创新实验内容集中在氢能源、太阳能电池、锂离子电池、超级电容器、海洋能源等能量存储与转化领域。创新设计实验以任务驱动教学法实施教学，学生根据特定的实验任务，通过文献查阅等前期工作提炼出科学问题，围绕科学问题开展实验设计并实施，最后对获得的数据进行综合分析与评价，实现增强学生学习自主性和创新能力的目的。

（三）深入挖掘“海洋+能源”课程思政资源

为更好地将家国情怀、价值塑造和文化素养等教育与知识传授、能力培养有机结合，需要教师在课程建设中深挖思政教育资源，实现立德树人的“润物细无声”。海洋和能源领域有很多可供挖掘的思政资源，比如：材料的腐蚀可以对应于现实生活中腐败现象，“拒腐防腐”对于腐蚀和腐败同等重要。教师要引导新时代青年抵御不良思想侵蚀，并在授课中分析我国储能材料与技术行业状况、国际能源形势以及海洋中所需求的能源技术等情况，以此增进学生对解决“卡脖子”问题的认知，激发学生树立“为中华之崛起而读书”的理想。当然，在“海洋”和“能源”领域还有诸多材料科学家的先进事迹，比如：中国科学院海洋研究所侯保荣院士长期致力于海洋腐蚀与防护领域研究，培养了一大批腐蚀领域高水平人才，即使近80岁高龄仍保持高强度工作，将腐蚀与防护作为一生的事业，体现出精益求精、吃苦耐劳的科学精神;中国科学院青岛生物能源所崔光磊团队秉承“不忘初心、牢记使命”的时代号召和“十年磨一剑”的科研精神，持续关注深海电源技术，实现了材料体系和储能技术的突破，助推了國家能源安全战略。这些先进事迹有利于塑造学生的科研精神。

（四）围绕“海洋”和“能源”领域开展毕业设计（论文）工作

作为学生在校期间的最后一个实践性教学环节，毕业设计（论文）不仅是对前期学习成效的全面检验和总结，也是检视专业育人水平高低及培养目标达成与否的重要一环。本专业毕业设计（论文）优先支持围绕“海洋”和“能源”领域开展选题，鼓励选题与指导教师的科研工作、合作企业相结合，从而保证选题既结合当前的科研前沿，具有较强的理论价值，又耦合实际工程问题，具备较强的应用价值，从而提升学生解决海洋/能源领域复杂工程问题的能力。近年来，指导教师申报的选题数量均大于学生数量，学生可根据自身的兴趣爱好和需求选择，更好地调动了其参与毕业设计（论文）的积极性。另外，教师依托学校毕业设计（论文）管理系统，加强了对毕业设计（论文）各环节的质量把关，切实保障了毕业论文（设计）工作的有效推进。

三、结语

总之，中国海洋大学材料科學与工程专业依托学科方向和特色，围绕选修模块、实验课程体系、课程思政以及毕业设计（论文）等角度打造“海洋”和“能源”特色人才培养体系，与国家重大发展需求和经济社会发展需要紧密结合，有助于培养具有国际视野和家国情怀的高水平人才。未来我校将继续密切结合本专业的特色与优势，不断完善人才培养方案，优化课程内容与体系，实现持续培养高质量人才。

参考文献：

[1]孟彬，王剑华，祖恩东，等.基于材料科学与工程专业特色的课程设置方案实践与探讨[J].中国教育技术装备，2013（33）.

[2]赵毅，梅迎军，黄维蓉.工程教育专业认证背景下材料科学与工程专业人才培养模式改革与探索[J].大学教育，2020（11）.

[3]邓慧宇，陈庆春，金天翔，等.工程教育认证背景下材料科学与工程专业实践教学模式改革[J].教育教学论坛，2020（37）.

[4]王利霞，张林森，方华，等.浅谈新能源材料与器件专业思政进课堂的改革[J].河南化工，2020（10）.

[5]李祎.新工科建设思路下的材料专业创新人才培养模式探索——以吉林建筑大学为例[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2021（1）.

收稿日期：2020-04-11

作者简介：王焕磊（1983—），男，山东胶南人，中国海洋大学材料科学与工程学院系主任，博士，博士生导师，主要从事能源材料研究。

基金项目：2019年度中国海洋大学本科教育教学研究重点项目“材料科学与工程专业多层次梯度式实验教学体系构建”

（2019ZD19）;2019年度中国海洋大学研究生优质课程建设项目“材料分析与表征”（HDYK19046）