结合地方经济对碳纤维材料领域人才培养策略的探索研究

王永鹏,陈 哲,程海龙,王 鑫,刘梦竹*

(1.吉林化工学院 碳纤维材料研究院,吉林 吉林 132022;2.吉林化工学院 材料科学与工程学院,吉林 吉林 132022)

碳纤维被称为“新材料之王”,是国家安全、武器装备亟须的关键战略物资,是国外长期技术封锁和产品垄断的敏感材料[1-2]。尽管当前国内碳纤维产业一片欣欣向荣,但行业依然存在一定的隐患。碳纤维生产过程中的关键辅料助剂、个别核心装备、高品质树脂仍依赖进口[3],直接影响行业的安全稳定发展。因此,碳纤维行业还需要解决国产碳纤维产业发展运行存在的问题,研制国产化配套设备,加大对大丝束碳纤维的应用工艺技术研发,从‘碳纤维及复合材料’全产业链维度发展碳纤维产业。这给碳纤维行业的快速发展提供了契机与挑战,也给高等教育,特别是碳纤维专业人才多样性、专业性、创造力的培养提出了更高的要求。重点在于培养既懂得碳纤维制备工艺又精通装备制造的专业人才[4]。因此,作为人才培养基地,高等学校教育需要不断创新碳纤维材料领域人才培养机制,培养行业发展所需的人才。

研究表明,目前我国高校对于科技人才的培养,在学科交叉、创新思维以及应用实践等方面存在诸多问题[5]。河南大学马壮[6]指出,我国的高校教育模式化严重,人才培养模式单一,学生的创新教育与现实企业所需脱节严重。兰州大学的毕忠宜[7]提出,我国的高等工程教育主要以培养专业型、研究型人才为主,辅以工程应用型人才培养,导致实践教育不足,人文教育薄弱,创新教育缺乏。武汉理工大学秦俊等人[8]也指出相同的问题,即目前的高校创新创业教育理念滞后,现行培养模式与实践脱节、难以实现学生个性化培养及学生工程实践能力不强,难以满足产业发展需求。众所周知,科技的发展由创新驱动,而创新驱动的根本在于人才驱动,人才由教育培养。由此可见,改革专业人才培养模式、加强实践教学、提升学生的创新能力是培养满足产业发展需求人才需要首先解决的问题。

党的二十大报告指出,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务[9]。吉林省在贯彻党的二十大精神过程中,大力推进城乡融合和区域协调发展。吉林省委十一届九次全会审议通过了《中共吉林省委关于全面实施“一主六双”高质量发展战略的决定》,全面实施“一主六双”高质量发展战略[10]。吉林市是吉林省的第二大城市,也提出实施“四六四五”发展战略,即“四个定位”“六大产业集群”“四大板块”与“五个县域经济增长极”。其中精细化工、先进材料、装备制造三大产业集群是重点发展对象。为实现上述发展战略,全面推进碳纤维及复合材料产业集群发展、做大做强吉林市碳纤维及复合材料产业、打造中国“碳谷”、更好地服务地方经济社会发展,吉林化工学院作为特色高水平应用型大学,以解决碳纤维企业、行业的“卡脖子”关键技术为出发点,以应用技术研究、技术集成、技术创新为主要落脚点,提出了系列创新型人才培养策略,用以培养地方经济发展急需的碳纤维材料领域人才。这将为区域经济社会发展、产业转型升级、创新驱动和技术革新等提供技术支撑,对于我国实现“中国制造 2025”“新材料强国”等战略具有重要意义。

本文剖析了目前应用型高校在人才培养方面存在的问题,以吉林化工学院为例,联合该校碳纤维材料研究院与材料科学与工程学院,从人才培养方案、课程体系设置、教学模式改革、校企合作等方面结合地方经济对碳纤维材料领域人才的培养策略进行探索,提出了系列举措。

一、目前应用型高校人才培养过程中需解决的问题

(一) 人才培养方案陈旧,课程体系设置不科学

高校的人才培养应紧跟经济社会发展,适应行业、企业需求。但有些高校在制订人才培养方案和设置课程上存在一定的“盲从性”,沿用旧有的课程和模式,理论课设置较多,能体现学科优势、专业特色以及适应区域经济发展需求的课程较少,毕业生对口就业率不高,学生知识面单一,专业交叉融合不够,导致碳纤维相关专业的广度和深度不断缩小,不利于学生毕业后的持续发展。

(二) 教学方法陈旧,实践教学重视程度不够

学校的教学模式主要分为课堂教学和实践教学。在课堂教学中,很多高校灌输式的教学模式仍占主要地位,即将教师作为传授知识的主体,学生被动接受知识,整个课堂采用一言堂的教学方法。对于理论知识很强的课程,这种单纯灌输式教学会让大学生失去学习的兴趣。实践教学方面,如工厂实习、实验、实训、课程设计等存在严重形式化的问题,老师和学生对其的重视程度不够,往往是“走个过场”,难以使学生学以致用。

(三) 学生专业技能及工程创新能力培养缺乏针对性,不能满足产业发展需要

随着我国产业结构的不断优化,新兴产业发展急需新型工程科技人才支撑。传统工科专业的实践教学内容更新不及时,科技前沿与企业生产新技术不能及时融入教学,学生无法深入接触企业生产实际,难以了解行业发展现状,使得当前学生对专业知识以及技能的掌握与社会需求之间存在差距。特别是基于目前碳纤维产业发展运行存在的问题,碳纤维领域人才的专业技能型培养及工程创新能力培养十分急需,却仍未能得到解决。

(四) 师资队伍建设不足

专业课教师大都是毕业后直接到学校从事教学工作,这些教师理论知识丰富,实践经验欠缺,只能以理论教学为主。教师本身的工程意识比较弱,加上实践能力不足,很难为大学生的实践教学提供有效的指导,应用型人才的培养效果也难以达到预期。

二、碳纤维材料领域人才的培养策略

从四方面入手探讨应用型高校服务地方经济建设暨碳纤维材料领域人才培养质量提升的策略。首先,面向吉林省逐渐崛起的碳纤维行业,将职业需求纳入专业设置进程中,充分结合专业与社会需求,以就业为导向,设置碳纤维材料专业方向,满足吉林省碳纤维全产业链建设和国家战略转型新时期对人才培养的需求;第二,实行课堂教学改革,将实践性教学模式引入课堂,做到理论联系实际,让学生用发散性的思维来分析问题、解决问题,增强感性认识、提升学习效果;第三,设立碳纤维研究小组,学生每五个人组成一个实验小组自行选择感兴趣的碳纤维专业方向,教师指导学生进行实验活动提高学生的专业技能;最后,开展校企合作育人模式,主要包括企业高级技术人才参与人才培养方案修订与教育培训课程开发,开展行业认知教育,建立“项目化”人才培养体系、建立“双师型”教师队伍等,让学生能够将知识应用到实践中,同时提高教师的工程实践能力。具体措施如下:

(一) 考虑碳纤维产业需求,设置突出行业性的人才培养专业方向

应用型高校应以服务地区经济社会发展为办学指导思想,对接地区碳纤维产业链、创新链,以就业为导向,设置突出碳纤维行业性的专业方向、增设相关课程。首先在与碳纤维密切相关的高分子材料与工程专业开设碳纤维材料方向,修订相应的培养方案。结合碳纤维复合材料领域的技术、工艺、应用等复杂工程问题,在培养要求中明确提出学生应具有在碳纤维复合材料领域从事生产运行、工程设计、技术开发、科学研究等工作的能力。其次完善课程体系,在高分子专业课程基础上增加碳纤维专业课程、机械制造相关课程及实训实践课程。基于碳纤维行业的特殊性,实训实践课程教学资源要求将实训设备与仿真软件相结合。例如,建立校内实训基地:配备碳纤维制备工艺仿真、聚合物制备工艺仿真等实训室,选择典型产品进行实训,使用仿真软件补充不足,能够满足教学、科研和社会培训鉴定的需要。建立校外实训基地:选择碳纤维生产企业、复合材料企业以及碳纤维营销企业等作为校外实训基地,完成校外专业实习。

(二) 实行课堂教学改革,引入实践型教学模式

课堂教学是培养人才的主要手段。根据本校碳纤维及复合材料产业人才培养定位,可将课堂教学分为两个方面:一基础学习,主阵地是学校课堂,即在校学习通识、专业基本知识及理论,奠定文化及专业基础;二实践学习,主阵地是企业课堂,即在企业学习专业技能,加强职业能力培养。

在学校课堂教学的过程中使用实践型的教学模式来引导和教育学生,启动课堂改革,杜绝“复读机”式教学,增加教学内容的趣味性,激发学生的求知欲。例如,教师可以采用讲授与讨论相结合的方法。在课堂上提出一些较为简单、同学们有可能回答上来的问题,线下教学,可以将临近就座的同学几人分为一组对问题进行讨论;线上教学可以用学习通App将学生自动分组,并建立临时会话窗口,教师可以实时观察学生的讨论情况,而后选择代表回答问题。评分机制可以包括教师评分、组内互评和组长评分。教师针对回答正确与否给予评分,同学之间根据表现互相打分,计入平时成绩。以游戏和竞争的方式进行互动,使同学们极大程度地参与课堂,增强学生的学习兴趣。也可以引入第二课堂,让学生在课堂外进行自主探索和学习。例如,可以将难度适中的问题作为必做的作业,让学生去解决,并及时加以指导;也可以将与企业现实问题紧密联系的课程习题作为科研课题交给学习优秀的学生自愿承担,教师做必要的引导。这样将实际与理论结合起来,培养学生科研兴趣及初步研究能力。还可以将试验引入课堂。留出一节课去让同学们进行动手实践。将与课程相关的实验通过视频、简单的动手操作等方式尽量演示给学生看,如将材料、产品引入课堂,增加学生对课程的感性认识、提高学习效果。通过对课堂教学方法进行改革,让学生积极参与到课堂中来,激发课堂活力。引导学生在实践中消化所学知识并转化为生产力。

在企业课堂教学中,邀请碳纤维行业专家开设专家课堂,通过励志教育激发学生进取的内在动力、专业学习兴趣及爱岗敬业的情怀;组织学生到碳纤维相关企业进行认识实习,通过听取企业专家讲解部门设置及职责、业务开展状况,使学生感受企业文化、熟悉工作岗位、学习专业技能、参加专业技能培训,完成对碳纤维行业的认知。企业课堂主要负责实践教学部分,包括课程设计、创新创业训练、生产实习、毕业设计、技能竞赛等。

(三) 设立碳纤维研究小组,增强学生动手实践能力

针对当前学生对专业知识以及技能的掌握与社会需求之间存在的差距,积极开展以学生为主体的自主实践教育活动和科研活动,培养学生工程设计思想、分析解决问题的能力。设立碳纤维研究方向,如:碳纤维制备及碳纤维基复合材料两大方向。将每五个人组成一个研究小组,碳纤维制备方向由校企导师共同指导,根据碳纤维制备的聚合纺丝工段、预氧化工段和碳化工段自行选择感兴趣的主题,利用学校的碳纤维小试生产线进行试验活动。碳纤维基复合材料方向由校内导师指导,根据碳纤维复合材料的制备方法、用途等分设不同的主题,由学生自行选择题目进行设计、制备及表征等科研活动。通过实验设计,培养学生创新能力;通过实验操作,培养学生分析、解决问题的能力;通过实验结果,培养学生严谨的学习态度;通过分工协作,提升学生综合素质。当学生的实验活动能够满足评价标准后,可以晋级到下一阶段,即校企导师挑选一些“企业案例”(包括解决企业实际难题等现实问题)将项目任务布置给学生,要求学生提出适当的解决方案。通过这一操作,强化学生间的合作与探究、进一步培养学生的创新、解决问题的能力,同时,让学生更加了解企业行业需求,实现特色化的人才培养,以满足地方经济的人才需求。

(四) 校企合作育人,实现教师和学生实践能力双提高

目前我校与吉林化纤集团联合成立吉林化工学院-吉林化纤集团有限责任公司碳纤维及其复合材料现代产业学院,开展校企合作育人培养模式。该模式主要包括企业高级技术人才参与人才培养方案修订与教育培训课程开发,开展行业认知教育,建立“项目化”人才培养体系、建立“双师型”教师队伍等。邀请企业高级技术人才参与培养方案的修订、进行教育培训课程开发,学校师资负责理论部分,行业师资负责实践部分,实现课程开发的系统化、精品化。结合工程实际开展课程设计和毕业设计,同时加强就业与创业教育;开设校企课程,将企业产品与项目结合学校课程讲授,培养学生分析解决工程实际问题的能力;合理划分培养职责,将理论教学与实践教学有机结合起来。邀请企业高级技术人才对学生进行行业认知教育,结合企业现状,向学生传递正确的价值理念,给学生讲授国家碳纤维的发展史、国内碳纤维生产的瓶颈及难题、企业的发展史、企业的难题等,让学生对行业、企业具有深刻的认知,并产生浓厚的兴趣及国家责任感、使命感,使学生形成内驱力,促进学生向满足行业需求的方向努力。为了增强学生的创新能力及实践能力,将企业的现实生产及科研难题以项目化的形式布置给学生,并在学生大三或大四时安排其到吉林市及吉林省其他地区碳纤维企业进行实习,在充分了解企业后,人才的培养更有利于满足行业需求。还可以邀请业界精英来校讲座,安排企业具有丰富经验的职工代表来校讲授专业知识和经验,让学生能够将知识应用到实践中。此外,学校还要安排新入职教师到企业集团挂职锻炼,逐渐建立起双师型的教师队伍,提高教师的实践教学能力,提高人才培养能力。

三、结束语

以吉林化工学院为例,结合地方碳纤维及复合材料产业集群发展对人才的需求,对碳纤维材料领域人才培养策略进行探索研究。在剖析目前应用型高校在人才培养方面存在的问题的基础上,从人才培养方案、课程体系设置、教学模式改革、校企合作等四方面探讨应用型高校服务地方经济建设暨碳纤维材料领域人才培养质量提升的策略。这将为区域经济社会发展、产业转型升级、创新驱动和技术革新等提供技术支撑,对我国实现“新材料强国”等战略具有重要意义。