新工科視域下材料類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐①

徐立群，許志剛，李慶，林華

西南大學(xué) 材料與能源學(xué)院，重慶 400715

當(dāng)前，世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行． 我國正在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略；黨的十九大報(bào)告提出了加快建設(shè)創(chuàng)新型國家的奮斗目標(biāo)，并指出創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力[1-2]． 培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力和人才支撐，既是當(dāng)務(wù)之急，也是長久之策[3-4]． 材料是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[5]，突破核心關(guān)鍵技術(shù)、解決“卡脖子”問題、構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢并在未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，迫切需要培養(yǎng)一大批材料類創(chuàng)新型人才[6]．

1 材料類專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在的主要問題

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新工科建設(shè)的推進(jìn)，材料類專業(yè)教學(xué)方面存在的問題日益凸顯，主要包括：①培養(yǎng)模式老化． “千人一律”的復(fù)制式培養(yǎng)模式制約了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)步伐，沒有擺脫傳統(tǒng)的“灌輸式”、“因襲式”教育，注重知識(shí)傳授而輕能力培養(yǎng)，培養(yǎng)出的學(xué)生大多缺乏創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力． ②師資隊(duì)伍經(jīng)驗(yàn)不足． 一些教師教育觀念陳舊，不清楚新工科培養(yǎng)理念，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)． ③教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法存在弊端． 專業(yè)教學(xué)內(nèi)容陳舊，與材料前沿和材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展脫節(jié)． 教學(xué)方法單一，學(xué)生被動(dòng)地接受教師所講的現(xiàn)成知識(shí)，削弱了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，主動(dòng)性和創(chuàng)造性明顯不足，抑制了學(xué)生創(chuàng)新思維的形成． ④協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制缺失． 重理論教學(xué)，輕實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)． 過分強(qiáng)調(diào)第一課堂而忽略了第二課堂在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的重要作用，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐技能不強(qiáng)，創(chuàng)新意識(shí)匱乏． 培養(yǎng)材料類創(chuàng)新型人才的核心和關(guān)鍵是培養(yǎng)模式的改革和突破，這一迫切需求也是擺在我國高水平大學(xué)面前的一個(gè)挑戰(zhàn)．

2 新工科視域下材料類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的改革措施

西南大學(xué)材料與能源學(xué)院面向國家對(duì)高層次材料類創(chuàng)新型人才的迫切需求，針對(duì)上述問題，構(gòu)建了具有鮮明特色的以提升學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的“1-2-6”人才培養(yǎng)模式，即“1個(gè)理念、2個(gè)層面、6項(xiàng)舉措”，如圖1． 該模式的基本內(nèi)涵是堅(jiān)持把本科生教育放在人才培養(yǎng)的核心地位，以培養(yǎng)具有“創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新視野、創(chuàng)新能力”為核心目標(biāo)，提出“厚基礎(chǔ)、重素質(zhì)、強(qiáng)能力、求創(chuàng)新”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念，從保障機(jī)制和提升措施兩個(gè)層面著手，以建設(shè)“教學(xué)體系-師資隊(duì)伍-創(chuàng)新平臺(tái)”和“開拓意識(shí)-培養(yǎng)能力-提升素質(zhì)”等6項(xiàng)舉措為創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)．

圖1 材料類專業(yè)“1-2-6”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式示意圖

2.1 完善“招培模式-課程體系-教學(xué)改革”立體化的教學(xué)模式，全面推進(jìn)育人體系科學(xué)化

為改變傳統(tǒng)大班授課教學(xué)質(zhì)量不佳的問題，實(shí)施小班化教學(xué)，每班人數(shù)控制在30人左右． 建立學(xué)業(yè)導(dǎo)師制，每個(gè)學(xué)生選配學(xué)業(yè)導(dǎo)師，強(qiáng)化“三全育人”． 實(shí)施“1.5+2.5”分段式培養(yǎng)的人才培養(yǎng)措施，即在前3個(gè)學(xué)期開展“精”、“深”的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生打下扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)；第4學(xué)期開始，根據(jù)學(xué)生意愿進(jìn)行專業(yè)分流，開展個(gè)性化培養(yǎng)． 設(shè)立“曾蘇民”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班，通過個(gè)性化的專業(yè)選修課程和針對(duì)性科研訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和提升科研綜合水平． 學(xué)院重新修訂了培養(yǎng)方案和課程大綱，構(gòu)建了新的課程體系，實(shí)施模塊式的課程設(shè)置，制定課程修讀引導(dǎo)圖． 學(xué)生可根據(jù)自己的喜好、特長、客觀條件等情況，恰當(dāng)?shù)剡x擇課程和任課教師，在較大范圍內(nèi)實(shí)施多層次、多規(guī)格的因材施教，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展． 在Outcomes-Based Education(OBE)核心理念導(dǎo)向下，建立以學(xué)生為中心的立體化教學(xué)模式． 從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)開展課程教學(xué)改革． 運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，探索新辦法，打破課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)各自為陣的壁壘，創(chuàng)立以課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相融合的立體化教學(xué)實(shí)施體系和教學(xué)模式；開展啟發(fā)式、研討式、問題式、案例式等教學(xué)改革，增強(qiáng)教學(xué)的針對(duì)性和互動(dòng)性；采用線上、線下相結(jié)合的多手段教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的優(yōu)化整合，促進(jìn)了教學(xué)方法手段與教學(xué)質(zhì)量效果相匹配，構(gòu)建創(chuàng)新人才的成才通道．

2.2 構(gòu)建“教學(xué)能力-工程背景-國際視野”系統(tǒng)化的師資培訓(xùn)體系，全面提高師資專業(yè)化育人水平

建立課程組，實(shí)行助教制度，實(shí)現(xiàn)老中青教師“傳幫帶”，確保師資教學(xué)水平． 定期舉辦教研活動(dòng)，探討教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)教師參加課程思政、教學(xué)設(shè)計(jì)、翻轉(zhuǎn)課堂、技能競賽等業(yè)務(wù)活動(dòng)，全面提高青年教師的執(zhí)教能力． 采取多種途徑提升青年教師工程實(shí)踐能力：一是鼓勵(lì)教師入企業(yè)駐廠實(shí)習(xí)，二是引導(dǎo)青年教師積極承擔(dān)企業(yè)橫向課題，三是由青年教師擔(dān)任生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師． 通過引進(jìn)高層次人才或聘請(qǐng)一線資深技術(shù)專家擔(dān)任實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)教師，提高師資的工程實(shí)踐能力． 通過院校合作或國家留學(xué)基金委資助，鼓勵(lì)教師到海外著名高?；?qū)焾F(tuán)隊(duì)進(jìn)行訪學(xué)，深入學(xué)習(xí)海外的先進(jìn)教學(xué)理念和創(chuàng)新精神． 目前學(xué)院專任教師中具有海外背景的比例達(dá)74%． 此外，還通過開辦國際課程周、國際學(xué)術(shù)交流等方式，邀請(qǐng)海外知名教授來校講學(xué)，與教師講座交流，拓展其國際視野．

2.3 搭建“‘虛實(shí)’互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)中心-校外實(shí)習(xí)實(shí)踐基地-科研平臺(tái)”多元化的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，夯實(shí)創(chuàng)新人才培養(yǎng)支撐硬件

通過整合院內(nèi)實(shí)驗(yàn)室資源，建成了以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心為主的多個(gè)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)基地． 加強(qiáng)校外實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)，與西南鋁業(yè)集團(tuán)、四聯(lián)集團(tuán)、洛陽一拖、南方匯通集團(tuán)和綦江齒輪等一批知名企業(yè)建立了合作培養(yǎng)機(jī)制． 以參觀訪問、專業(yè)實(shí)習(xí)、課題調(diào)研、專題講座和特色技能培訓(xùn)等形式，將以現(xiàn)代生產(chǎn)和社會(huì)應(yīng)用為背景的實(shí)踐內(nèi)容融入到教學(xué)中． 學(xué)院擁有的5個(gè)市級(jí)科研平臺(tái)向本科生全面開放，為學(xué)生進(jìn)行高層次的創(chuàng)新研究提供保障．

2.4 構(gòu)建“啟蒙-參與-實(shí)踐”遞進(jìn)式的訓(xùn)練模塊，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

充分挖掘課程資源，整合教學(xué)內(nèi)容，建立有代表性的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、知識(shí)遷移能力和創(chuàng)新潛質(zhì)． 充分利用西南大學(xué)文理并舉、多學(xué)科交叉的文化沃土，鼓勵(lì)學(xué)生參加含弘講壇、名師講座、教授報(bào)告等活動(dòng)，參與校內(nèi)團(tuán)體組織開展的興趣小組活動(dòng)、各種學(xué)術(shù)沙龍、課外科技活動(dòng)、“材能杯”學(xué)術(shù)科技競賽等活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)． 通過專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)習(xí)、暑期實(shí)踐、志愿者服務(wù)、科技扶貧等校外實(shí)踐活動(dòng)，提升學(xué)生的實(shí)踐能力．

2.5 打造“科技競賽-科研項(xiàng)目-生產(chǎn)實(shí)踐”聯(lián)動(dòng)式的創(chuàng)新模式，著力強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力

通過組織學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽、中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國高校大學(xué)生金相大賽等各級(jí)各類科技競賽，讓學(xué)生體察科學(xué)的奧秘、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力． 設(shè)立“曾蘇民杯”科技創(chuàng)新項(xiàng)目并結(jié)合各級(jí)別大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，鼓勵(lì)和支持學(xué)生盡早參與科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)等創(chuàng)新活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的創(chuàng)新能力． 通過生產(chǎn)實(shí)踐體驗(yàn)，使學(xué)生系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)生產(chǎn)組織、現(xiàn)場管理、工藝操作、流程控制等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、技術(shù)應(yīng)用能力和工程意識(shí)的培養(yǎng)．

2.6 架構(gòu)“國際課程周-聯(lián)合培養(yǎng)-學(xué)術(shù)會(huì)議”互通式交流平臺(tái)，有效開拓人才培養(yǎng)多通道

以“暑期國際課程周”為窗口，聘請(qǐng)海外知名專家學(xué)者為本科生開設(shè)全英文的交流課程，豐富學(xué)生的知識(shí)內(nèi)涵，拓展學(xué)生的國際視野． 利用學(xué)校國際交流合作平臺(tái)，定期提供一些海外知名院校(美國伊利諾伊大學(xué)、日本東北大學(xué)、亞琛工業(yè)大學(xué)等)的交換生名額，鼓勵(lì)學(xué)生走出去． 以學(xué)術(shù)會(huì)議為舞臺(tái)，邀請(qǐng)海內(nèi)外知名學(xué)者來院舉辦學(xué)術(shù)會(huì)議，為學(xué)生提供高層次交流平臺(tái)，讓學(xué)生及時(shí)了解國內(nèi)外科研進(jìn)展與最新動(dòng)態(tài)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識(shí)．

3 新工科視域下材料類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的實(shí)踐成效

“1-2-6”人才培養(yǎng)模式實(shí)現(xiàn)了覆蓋大學(xué)本科1～4年級(jí)全程的遞進(jìn)式上升的過程化訓(xùn)練，并營造了“重視數(shù)理基礎(chǔ)、加強(qiáng)理工交叉、鼓勵(lì)自由探索”的人才培養(yǎng)氛圍，在時(shí)間和空間上形成了環(huán)環(huán)相扣、穩(wěn)步提升的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系． 經(jīng)實(shí)施該“1-2-6”人才培養(yǎng)模式，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)烈，創(chuàng)新能力明顯提升，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著增強(qiáng)，創(chuàng)新成果豐碩，教學(xué)成果得到了同行的充分肯定和社會(huì)的廣泛認(rèn)可．

3.1 學(xué)生創(chuàng)新能力明顯提高

本科生在各類競賽、先進(jìn)個(gè)人評(píng)選、科技論文發(fā)表、項(xiàng)目申報(bào)等工作中具備更強(qiáng)的競爭力． 2017-2020年，本科生獲中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽銀獎(jiǎng)1項(xiàng)，重慶賽區(qū)金獎(jiǎng)2項(xiàng)、銀獎(jiǎng)2項(xiàng)和優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)；“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽重慶賽區(qū)金獎(jiǎng)和銅獎(jiǎng)各1項(xiàng)；全國高校大學(xué)生金相大賽特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)4項(xiàng)和二等獎(jiǎng)5項(xiàng)；全國高校大學(xué)生材料綜合技能大賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；西南大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生標(biāo)兵3人次(表1)． 主持國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目11項(xiàng)、重慶市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目11項(xiàng)、以第一作者身份發(fā)表SCI論文42篇，授權(quán)國家發(fā)明專利1件．

表1 代表性本科生獲獎(jiǎng)

3.2 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)效果顯著

2017-2020年，學(xué)院平均就業(yè)率保持在90%左右，平均升學(xué)率為34.80%，2020年升學(xué)率達(dá)到42.90%，部分同學(xué)被清華大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)等國內(nèi)知名院所錄取，平均出國留學(xué)率為1.70%，部分同學(xué)進(jìn)入曼徹斯特大學(xué)、新南威爾士大學(xué)、昆士蘭大學(xué)等國外知名學(xué)府深造． 通過重慶市大學(xué)中專畢業(yè)生就業(yè)辦公信息系統(tǒng)和委托第三方數(shù)據(jù)調(diào)查公司(睿新中科)調(diào)查顯示，用人單位普遍反映該院學(xué)生在“專業(yè)技能和能力”、“學(xué)習(xí)能力”和“適應(yīng)能力”方面具有顯著的優(yōu)勢． 2019屆本科畢業(yè)生工作適應(yīng)度、專業(yè)能力滿足度、對(duì)教師課堂的總體滿意度、對(duì)實(shí)踐教學(xué)的總體滿意度和通用能力滿足度分別為100%，95.13%，98.84%，98.83%和97.58%．

3.3 教學(xué)成果得到同類專業(yè)廣泛關(guān)注和社會(huì)認(rèn)同

以《“新工科”背景下材料類專業(yè)“虛實(shí)互補(bǔ)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系深化研究》《大類招生背景下材料專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐》等為題發(fā)表教改論文共35篇；獲批教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目5項(xiàng)，重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目和一般項(xiàng)目共5項(xiàng)，重慶市高等教育課程思政項(xiàng)目一般項(xiàng)目1項(xiàng)；獲西南大學(xué)教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，西南大學(xué)教師課堂教學(xué)比賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)． 以“曾蘇民杯”科技創(chuàng)新項(xiàng)目和“曾蘇民”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班為代表的創(chuàng)新舉措受到中工網(wǎng)等新聞媒體深度報(bào)道． 通過舉辦/承辦第三屆國際前沿科技創(chuàng)新大會(huì)(ICFTI-2019)、中國有色金屬學(xué)會(huì)第12屆學(xué)術(shù)年會(huì)先進(jìn)功能材料分會(huì)等國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議，參加全國知名高校材料學(xué)院院長論壇、重慶材料大會(huì)院長論壇等同行交流，宣傳學(xué)院教育教學(xué)改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)舉措，受到同類院校的高度好評(píng)．

4 結(jié)語

創(chuàng)新人才培養(yǎng)離不開育人的先進(jìn)理念和有效途徑． 在多年的教學(xué)實(shí)踐中，西南大學(xué)材料與能源學(xué)院牢固樹立教學(xué)工作的中心地位，始終將人才培養(yǎng)放在第1位，深化本科教育教學(xué)改革，凝練出“厚基礎(chǔ)、重素質(zhì)、強(qiáng)能力、求創(chuàng)新”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念，構(gòu)建了“1-2-6”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式． 該人才培養(yǎng)模式堅(jiān)持把本科生教育放在人才培養(yǎng)的核心地位，從保障機(jī)制和提升措施兩個(gè)維度出發(fā)，采取6項(xiàng)人才培養(yǎng)的具體措施，實(shí)現(xiàn)了覆蓋大學(xué)1～4年級(jí)全程遞進(jìn)式上升的過程化訓(xùn)練模式，形成了在時(shí)間和空間上環(huán)環(huán)相扣、穩(wěn)步提升的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，為創(chuàng)新社會(huì)發(fā)展提供優(yōu)秀的人才資源奠定了良好基礎(chǔ)．