安崇偉,武碧棟,葉寶云,王晶禹,張樹海,馬中亮,曹 雄
(中北大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院,太原 030051)
人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展和文化傳承創(chuàng)新是高等學(xué)校的四大基本職能??茖W(xué)研究和教學(xué)作為高校最基本也是最重要的兩項活動,在高校的各項工作中發(fā)揮著重要作用。教學(xué)與科研對高校而言,如鳥之雙翼、車之兩輪,是一對需要平衡的辯證關(guān)系。自兩百多年前威廉·馮·洪堡創(chuàng)立德國柏林洪堡大學(xué)時明確提出“教學(xué)與科研相統(tǒng)一”的原則后,這一原則已成為現(xiàn)代大學(xué)的基本標(biāo)志。教育部2018 年印發(fā)的“新時代高教40 條”中要求:“結(jié)合重大、重點科技計劃任務(wù),建立科教融合、相互促進的協(xié)同培養(yǎng)機制。推動國家級、省部級科研基地向本科生開放,為本科生參與科研創(chuàng)造條件,推動學(xué)生早進課題、早進實驗室、早進團隊,將最新科研成果及時轉(zhuǎn)化為教育教學(xué)內(nèi)容,以高水平科學(xué)研究支撐高質(zhì)量本科人才培養(yǎng)?!眲?chuàng)新人才培養(yǎng)機制關(guān)鍵在于充分發(fā)揮各種學(xué)術(shù)資源在人才培養(yǎng)中的作用,把多方面的辦學(xué)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)優(yōu)勢,以科教融合構(gòu)建科學(xué)研究支撐人才培養(yǎng)的體制機制和培養(yǎng)模式,以高水平的科學(xué)研究支撐和引領(lǐng)高質(zhì)量的人才培養(yǎng)??平倘诤献鳛楫?dāng)代高等教育發(fā)展的核心觀念和現(xiàn)代大學(xué)發(fā)展的必然選擇,體現(xiàn)了高等教育思想和理念的轉(zhuǎn)變,是高校人才培養(yǎng)模式更深層次的改革和創(chuàng)新,將科研和教學(xué)深度融合是本科生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效方法,也是新形勢下增強科技創(chuàng)新能力與培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的必由之路。
武器能源(火炸藥、火工品)行業(yè)作為國防科技工業(yè)的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),是全軍毀傷打擊的核心支撐,是“能打仗、打勝仗”的重要保障。受制于國外技術(shù)封鎖,我國武器能源行業(yè)只能走獨立自主、自主創(chuàng)新的發(fā)展道路,這就要求對應(yīng)的專業(yè)必須培養(yǎng)出創(chuàng)新能力突出、具有國防情懷和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)膶I(yè)人才。中北大學(xué)作為國家武器能源行業(yè)重要人才培養(yǎng)基地,必須緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢,勇于肩負武器能源技術(shù)變革對人才培養(yǎng)的要求,為武器能源行業(yè)由傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造型向科技引領(lǐng)型轉(zhuǎn)換,由跟蹤仿研向自主可控轉(zhuǎn)換提供智力支持和人才保障。近年來,中北大學(xué)特種能源技術(shù)與工程專業(yè)依托學(xué)科和科研平臺優(yōu)勢,積極將研究與教學(xué)進行了深度融合,構(gòu)建了面向武器能源創(chuàng)新人才培養(yǎng)的科教融合育人體系,并在本專業(yè)本科生中進行了實施,加大本專業(yè)學(xué)生科研訓(xùn)練力度,取得了較好的成效。
中北大學(xué)特種能源技術(shù)與工程專業(yè)是中北大學(xué)創(chuàng)建的第一批專業(yè)之一。經(jīng)過多年的發(fā)展,目前已經(jīng)建設(shè)成國家管理專業(yè)、國家特色專業(yè)、山西省品牌專業(yè)和山西省優(yōu)勢專業(yè),入選教育部第二批卓越工程師教育培養(yǎng)本科專業(yè)、山西省一流本科專業(yè)建設(shè)點和國家一流本科專業(yè)建設(shè)點。專業(yè)年招生人數(shù)150 人左右,占全國本專業(yè)招生人數(shù)總量的40%以上,已經(jīng)為國防行業(yè)培養(yǎng)了3 000 余名專業(yè)技術(shù)人才,遍布于國內(nèi)兵工、航天企業(yè)和科研院所,已經(jīng)成為我國最大的武器能源人才培養(yǎng)基地,校友網(wǎng)專業(yè)排名連續(xù)多年蟬聯(lián)第一。專業(yè)雖然取得一些成績,但是存在教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)模式固化和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)缺乏等問題,急需通過教學(xué)改革縮小與行業(yè)變革發(fā)展對人才要求的差距。中北大學(xué)特種能源技術(shù)與工程專業(yè)構(gòu)建科教融合育人體系的必要性體現(xiàn)在以下三個方面。
特種能源技術(shù)與工程專業(yè)是一個小眾型專業(yè),學(xué)生對專業(yè)內(nèi)涵和行業(yè)動態(tài)缺乏深入了解,導(dǎo)致在大一第二學(xué)期轉(zhuǎn)專業(yè)過程中優(yōu)秀學(xué)生轉(zhuǎn)出現(xiàn)象頻發(fā)。另外,根據(jù)本專業(yè)就業(yè)數(shù)據(jù)分析,僅有1/3 畢業(yè)生進入到國防行業(yè)工作,比例偏低,反應(yīng)出學(xué)生對武器能源行業(yè)認同感不高、專業(yè)自信心不強。通過科教融合育人體系可以使學(xué)生了解行業(yè)前沿發(fā)展、理解專業(yè)國防使命并培養(yǎng)國防情懷,將優(yōu)秀人才留在本行業(yè),助力行業(yè)發(fā)展。
中北大學(xué)特種能源技術(shù)與工程專業(yè)在長期發(fā)展中逐步形成了自身特色和人才培養(yǎng)優(yōu)勢,“用得住、留得住”是兵工企業(yè)對專業(yè)畢業(yè)生的整體評價,在行業(yè)內(nèi)具有較好的品牌效應(yīng)。但目前專業(yè)的教學(xué)模式比較傳統(tǒng),教學(xué)內(nèi)容比較陳舊,已經(jīng)無法滿足創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求。通過科教融合不僅可以用教材、課件、實驗和課程設(shè)計的方式將學(xué)科前沿知識補充到教學(xué)過程中,也可以給學(xué)生提供更多的科研訓(xùn)練、科技競賽等實踐環(huán)節(jié)??平倘诤鲜菍I(yè)整合資源,更新教學(xué)內(nèi)容,進行綜合教學(xué)改革,提升育人水平的重要抓手。
大學(xué)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才??平倘诤嫌梭w系可以使學(xué)生探索科學(xué)研究的同時,鞏固所學(xué)的理論知識,接觸最前沿的科學(xué)知識和技術(shù),調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,激發(fā)學(xué)生科研興趣,提高學(xué)生創(chuàng)新能力??平倘诤鲜桥囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識,提升學(xué)生創(chuàng)新能力的重要舉措。
為了滿足國防武器能源行業(yè)對自主創(chuàng)新人才需求,本文從思政教育、實踐教學(xué)、實踐教學(xué)平臺、理論教學(xué)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育五個維度入手,全方位整合科研-教學(xué)資源,初步構(gòu)建面向武器能源創(chuàng)新人才培養(yǎng)的多維度科教融合育人體系(如圖1 所示),并在理論教學(xué)、實踐教學(xué)和創(chuàng)新訓(xùn)練教學(xué)過程中進行了實施,顯著提升了本專業(yè)的育人能力和育人水平,為武器能源創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。
圖1 面向武器能源創(chuàng)新人才培養(yǎng)的多維度科教融合育人體系示意圖
全國教育大會強調(diào)要以凝聚人心、完善人格、開發(fā)人力、培育人才和造福人民為工作目標(biāo),培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。重視品德教育和加強能力培養(yǎng)已成為新時代中國特色社會主義教育事業(yè)的內(nèi)在要求。作為國防特色鮮明的兵器類專業(yè),更應(yīng)該把“為黨育人、為國育才”使命放在首位。本文所構(gòu)建的科教融合育人體系,第一個維度就是通過思政教育培養(yǎng)學(xué)生的國防情懷,提高專業(yè)自信。在教學(xué)實施過程中,圍繞立德樹人的根本任務(wù),專業(yè)要求每門課程均要挖掘課程中的國防情懷、科學(xué)家精神和工匠精神,注重將思想政治教育貫穿每門專業(yè)課程教學(xué)始終,做到課課有思政,人人講育人,關(guān)注學(xué)生價值觀、事業(yè)觀、道德倫理和科學(xué)思維的培養(yǎng)。在大一、大二學(xué)年開設(shè)大國兵器綜合國防素質(zhì)培養(yǎng)選修課,讓專業(yè)學(xué)生了解軍事、關(guān)心軍工、獻身國防,培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和社會責(zé)任感,增強學(xué)生在“推進武器裝備現(xiàn)代化”“建設(shè)世界一流軍隊”和“實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興”進程中的使命擔(dān)當(dāng),增強學(xué)生“軍工報國、科技強國”的意識和情懷。此外,邀請國防行業(yè)內(nèi)知名專家、技術(shù)首席和優(yōu)秀校友給學(xué)生做科普講座或人文素質(zhì)報告,通過先進人物事跡或事例培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)家精神、工匠精神。
專業(yè)積極地將科研成果通過自制儀器、實驗項目和畢業(yè)設(shè)計等方式轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量教學(xué)資源。在自制儀器方面,結(jié)合科研成果特點,篩選原理清晰、難度適中的科研設(shè)備轉(zhuǎn)化為教學(xué)實驗儀器,如炸藥噴射細化裝置、炸藥靜電起電裝置、微流控結(jié)晶裝置和炸藥粉體堆積密度測試裝置等。在實驗項目方面,鼓勵專業(yè)教師結(jié)合自己研究方向,積極梳理科研成果轉(zhuǎn)化為任務(wù)牽引型實驗項目,如MEMS 火工品微裝藥實驗、微流控制備含能復(fù)合顆粒實驗和納米含能材料制備實驗等,這些實驗項目的開設(shè)顯著提高了實驗課程的新穎性和高階性。此外,本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計題目有90%以上來自教師的科研項目,保證了設(shè)計任務(wù)的前沿性和實踐任務(wù)量,并且真正做到一人一題,切實提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)。
在科研項目、學(xué)科建設(shè)項目的支持下,中北大學(xué)武器能源方向的科研平臺已經(jīng)日臻完善,研究條件處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。按照專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要,2020 年下半年學(xué)院頒布了《環(huán)境與安全工程學(xué)院省部級科研實驗室對本科生開放辦法》,要求山西省超細粉體工程技術(shù)研究中心、地下目標(biāo)毀傷技術(shù)國防重點學(xué)科實驗室和中國兵器工業(yè)傳爆藥性能檢測中心實驗室對本科生定期開放。由專業(yè)教師向本科生講解科研平臺研究方向、研究成果,并開設(shè)學(xué)科前沿講座,培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新意識,增強學(xué)生專業(yè)自信。
依托科研實驗室及科研設(shè)備,根據(jù)本專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求建立先進火工技術(shù)實驗室、含能材料結(jié)晶改性實驗室和含能材料性能測試校內(nèi)創(chuàng)新訓(xùn)練實驗室等,完善學(xué)科交叉創(chuàng)新實驗平臺,如數(shù)碼電子雷管實驗室、含能材料3D 打印實驗室等;在現(xiàn)有省級虛擬仿真實驗教學(xué)項目的基礎(chǔ)上,繼續(xù)開發(fā)和建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)項目,提高實驗項目質(zhì)量和數(shù)量,構(gòu)建燃燒與爆炸虛擬仿真實驗室。將這些先進實驗平臺全面應(yīng)用在專業(yè)實驗、科研訓(xùn)練項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié),增加學(xué)生進入科研實驗室和操作先進科研設(shè)備的頻次,使本科生走進科研實驗室、參與科學(xué)調(diào)研常態(tài)化。通過科教融合,為本專業(yè)本科生提供了更高端的實驗設(shè)備和實驗平臺,在畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗、科技競賽和認知實習(xí)等各實踐環(huán)節(jié)發(fā)揮著越來越重要作用。
本專業(yè)教師在發(fā)射藥、傳爆藥、炸藥和火工品等武器能源方向已經(jīng)取得國家級、省部級獎項8 項,發(fā)表論文500 余篇,授權(quán)發(fā)明專利60 余項,有豐富的科研成果。專業(yè)組織專業(yè)教師對研究成果進行系統(tǒng)挖掘和梳理,篩選和提煉與本專業(yè)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容,目前已經(jīng)出版教材3 部,分別為《煙火技術(shù)及應(yīng)用》《火工品可靠性技術(shù)》和《火工藥劑學(xué)概論》,專著2 部,分別為《火炸藥燃燒與爆轟物理學(xué)》和《新型傳爆藥技術(shù)》。此外,對于系統(tǒng)性稍差的新技術(shù)、新知識和新方法,已經(jīng)組織教師編制了多項教學(xué)案例,如“含能材料3D 打印技術(shù)”“納米炸藥制備技術(shù)”“微流控輔助結(jié)晶技術(shù)”“含能材料聲共振混合技術(shù)”和“MEMS 火工品結(jié)構(gòu)與裝藥技術(shù)”等,在專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)過程中進行了使用。這些教材和教學(xué)案例的編制和使用一方面促進教學(xué)內(nèi)容更新和改革,保證教學(xué)內(nèi)容的時效性;另一方面這些新知識可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,提高教學(xué)效果。
習(xí)近平總書記指出:“實現(xiàn)建成社會主義現(xiàn)代化強國的偉大目標(biāo),實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢,我們必須具有強大的科技實力和創(chuàng)新能力?!泵鎸ξ磥淼奶魬?zhàn),關(guān)鍵在于能夠培養(yǎng)出大批具有創(chuàng)新能力的人才。高校是培育創(chuàng)新性人才的搖籃,培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力是每個教育工作者的責(zé)任和義務(wù)。近年來,特種能源技術(shù)與工程專業(yè)在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育方面實施了多項舉措,并取得了良好效果。
1.開設(shè)新型含能材料創(chuàng)新與實踐課程,規(guī)范創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育方法
該課程是一門創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐類課程,共4 個學(xué)分88 學(xué)時,分為理論學(xué)習(xí)(16 學(xué)時)和實踐活動(72 學(xué)時)兩大部分。課程以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線,在理論上重點講解新型含能材料學(xué)科前沿知識、創(chuàng)新案例、創(chuàng)新項目申報與實施方法和創(chuàng)新成果發(fā)表方法;在實踐上以基于新型含能材料的創(chuàng)新科研項目為載體,在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行創(chuàng)新設(shè)計或科研訓(xùn)練,參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽。通過本課程學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學(xué)生分析復(fù)雜問題、解決復(fù)雜問題的能力,提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。
2.實施科研導(dǎo)師制,加大創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育力度
實施本科生科研導(dǎo)師制,其目的是為優(yōu)秀本科生參加科研及其個性化的發(fā)展提供更多的可能和空間。以本科生的科研興趣為紐帶,導(dǎo)師的科研項目為基礎(chǔ),實現(xiàn)學(xué)生、導(dǎo)師和科研項目三者的有機結(jié)合,從而在本科階段發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)新一代學(xué)術(shù)拔尖創(chuàng)新人才。本專業(yè)在2020 年制定了《環(huán)境與安全工程學(xué)院特種能源技術(shù)與工程專業(yè)科研導(dǎo)師制實施辦法》,從制度上保證學(xué)生選拔、導(dǎo)師選拔、科研項目篩選、導(dǎo)師學(xué)生雙向選擇及運行過程管理等各個環(huán)節(jié)的運行。2021 年3 月,在專業(yè)層面第一次實施科研導(dǎo)師制,指導(dǎo)教師師資優(yōu)良,全部具有博士學(xué)位,且每位老師均有自己主持的省部級以上項目。導(dǎo)師結(jié)合自己的課題和研究方向提出了27 個創(chuàng)新題目供學(xué)生選擇。學(xué)生主要面向大二和大三學(xué)生,共123 人報名,按照科研團隊不大于5 人原則組成25 隊,進行了師生雙向選擇。導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生特點,按需制定培養(yǎng)計劃,指導(dǎo)學(xué)生參加日??蒲谢顒佑?xùn)練、交流研討研究成果、參加各級別科技競賽、發(fā)表學(xué)術(shù)論文及申請專利等科研活動,進而增強創(chuàng)新、創(chuàng)造能力。
3.依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目和科技競賽,提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育水平
專業(yè)成立以青年教師為主體的科技競賽宣講和管理團隊,對本專業(yè)學(xué)生進行宣講,邀請有科技競賽指導(dǎo)經(jīng)驗的老師和獲獎團隊傳授經(jīng)驗,激發(fā)學(xué)生參加科技競賽熱情。以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、參加“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和中國兵器集團創(chuàng)新競賽等為依托,組建和優(yōu)化參賽團隊成員,凝練參賽項目研究內(nèi)容和成果,指導(dǎo)學(xué)生在“資料調(diào)研—選題開題—實驗研究—結(jié)果分析—成果凝練—路演展示”各個階段進行學(xué)習(xí)和研究,提升學(xué)生創(chuàng)新項目和科技競賽全鏈條式研究能力與創(chuàng)新能力。
中北大學(xué)特種能源技術(shù)與工程專業(yè)從2018 年起逐步構(gòu)建和完善了多維度科教融合育人體系,并在專業(yè)教學(xué)過程進行了實施,取得了較好的效果。通過科教融合,專業(yè)教師出版教材3 部,出版專著2 部,編制學(xué)科前沿教學(xué)案例10 余項,自制實驗設(shè)備5 臺套,新開設(shè)任務(wù)牽引型創(chuàng)新項目3 項,開設(shè)專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程1 門,修訂專業(yè)課程教學(xué)大綱30 門。在現(xiàn)有專業(yè)實驗室的基礎(chǔ)上,制定了省級科研平臺開放制度,并構(gòu)建了5 個專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺,本專業(yè)學(xué)生參與科研項目的人數(shù)比例達60%以上。通過近三年科教融合育人體系實踐,學(xué)生專業(yè)自信心明顯增強,轉(zhuǎn)專業(yè)人數(shù)逐年減少,學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不斷提升。專業(yè)學(xué)生主持國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目2 項、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目4 項,在“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲省級銀獎1 項、中國兵器集團創(chuàng)新競賽獲得第12 名(共274 團隊參加),均實現(xiàn)了0 的突破。此外,專業(yè)學(xué)生也積極參加全國大學(xué)生化工大賽、中國大學(xué)生Chem-E-Car 競賽和全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽等,共獲得省級以上獎項30 余人次。此外,本科生的成果總結(jié)凝練能力顯著提升,以第一作者發(fā)表包括SCI 論文在內(nèi)的科技論文3 篇,參與發(fā)表科技論文10 余篇,參與申請專利6 項。專業(yè)學(xué)生研究生升學(xué)率達35%以上,就業(yè)率達90%以上(包括升學(xué)率),進入國防行業(yè)就業(yè)的畢業(yè)生比率逐年增多,學(xué)生能力也獲得研究生院校和企事業(yè)單位的認可。
科教融合是提高高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求,也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要途徑。本文結(jié)合行業(yè)發(fā)展需求,借助學(xué)科和科研優(yōu)勢,從五個維度構(gòu)建了面向武器能源創(chuàng)新人才培養(yǎng)的多維度科教融合育人體系,并在中北大學(xué)特種能源技術(shù)與工程專業(yè)進行了初步實踐,加大了本專業(yè)學(xué)生科研鍛煉力度,顯著提升了學(xué)生的國防情懷、專業(yè)自信、科研素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、科技競賽及科技論文等方面均實現(xiàn)突破。專業(yè)下一步將繼續(xù)擴充科教融合育人體系維度,加大各維度科教融合力度,為武器能源行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供人才支撐和智力支持。