大学搭平台激发学生创新潜力,创新型人才培养

2019-09-20 21:24栏目:双语教育
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带着用一年心血做成的赛车,同济大学汽车学院大四学生刘伟国庆节前夕启程前往日本,参加EP节能赛车比赛。这辆绿色的赛车长3米,宽0.5米,高0.5米,重达60公斤,是刘伟和同学在学校的大学生科技创新实践基地完成的。在沪上高校,管理者和广大教师已经形成一个共识:大学创新教育的一个重要表现,就是帮助学生获得创新所需要的知识积累,并在实践锻炼中,点燃学生创造的激情。为此,各个高校都倾力汇集全校资源,积极寻求校外资源,为大学生创新能力的培养搭建广阔平台。为了提升学生的创新能力,同济大学投资建设了10多个大学生创新实践基地,提倡学生们跨学科开展项目研究。课题由学生自己提出,通过学生研究小组确定,指导教师由研究小组聘请。如今,基地已经成为集创新项目、技能培训、兴趣小组等于一体的创新平台,大量的创新课题从这里涌现出来。今年起,复旦大学发育生物研究所招收校内外本科生进入顶尖实验室参与科研,与一流学者亲密接触,导师提供好的科研项目给学生,以激发学生的自主创新能力;华东理工大学推出18个教学与科研互动基地,陆续调配出10余套中高档科研仪器和设备,全天候向本科生开放,学生可以自己提出项目方案,经指导教师认可,可以获得“创新学分”。在比邻上海交大、华东师大的闵行紫竹园区,英特尔、微软等著名跨国企业的研发中心纷纷入驻,两所高校与这些企业签订合作协议,越来越多的学子在课外时间到这些研发中心实习、培训。一些以培养应用型人才为目标的高校,也根据自身特点打造新的教学平台。上海第二工业大学与企业联手成立了科研流动站,高职学生直接参与一线产品的研发和制造,学生的智慧和技能得到了更大程度的激发,毕业后进入企业,大都能直接承担一线任务。上海电机学院探索技术本科培养模式,贴近行业发展培养人才,推出了“课题计划”,吸收本科生参加科研。去年年底,上海宝钢、上海电气、上汽集团等5家单位被批准为上海首批研究生联合培养基地,复旦、上海交大、同济等11所高校与企业签署了合作协议。今年以来,这些高校和这5家基地签订合作培养计划,并制定人才培养标准。高校在基地高级技术人员中遴选出导师,课程教学和学位授予在高校进行,学位论文工作则可在基地完成,形成高校、企业、学生多赢的局面。“我们比以前的学生更幸运,因为创新基地给我们提供了拓展书本知识的舞台。”作为中国唯一代表队的成员,刘伟对这次比赛很有信心,“我们用一年时间对发动机、车身、驾驶策略等环节有针对性地进行了研究,相信这辆赛车能在规定时间内实现能耗最小的目标。”

3.收到良好的社会评价

记者述评同济大学首批骨干教师和教学管理人员日前前往美国几所著名高校进修,在未来三年内该校将陆续派出100名教学骨干和教学管理干部出国进修,重点学习先进的教学理念和方法,促进学校的双语教学、教材改革、课程设置改革和教学管理的国际化。加入世贸组织后,随着中国教育市场对国外高等教育机构的进一步开放和中外合作交流的增多,如何制定国际化战略、培养具有国际竞争能力的人才成了上海高校的重要课题。与国外大学和科研机构开展广泛的交流和合作、推行校际学历认可和学分互换、召开国际学术会议、聘请外国教师是上海各高校推行国际化战略的重要举措。据了解,仅2000年和2001年暑假前后,上海交大就举办了九个高级国际学术会议,复旦大学与100多所境外大学和科研机构建立了密切的合作关系,同济大学则利用自己多年来和德国的联系,广泛开展学生层面的国际化交流。另外,各高校还逐步加大引入国外高层次的教授、学者来校访问和讲学的力度。各高校还积极开展国际性课题研究,在美国密西根大学的帮助下,通用汽车公司在上海交大建立了车身制造卫星实验室,交大机械学院申请到了PACE项目,获得了总价值1440万美元的设备和软件,全面完善了CAD/CAM/CAE教学平台,交大的上海工业创新中心IIC也得到了包括通用汽车等九家大型企业的支持和加盟。开展中外合作办学,使学生不出国就能“留学”,是上海高校实施国际化战略、加快建设国际性大学的关键举措。目前全市中外合作办学项目已有150多家,高校合作办学是最重要的组成部分。由中德两国政府共同支持的同济大学中德学院实行对300多名研究生跨文化双语培养模式,中法工程与管理学院则实现了双方本科生互派交流,并获得中法两校毕业证书;上海交大正在酝酿与美国密歇根大学实现博士层次上的进一步合作,进而形成“4+2+3”(本科第四年、硕士第二年、博士第三年在密西根大学学习)的全程合作培养模式,交大要求每一个学院都要和一所世界知名大学的一个学院进行实质性合作。在实施国际化战略中,上海高校不但注重“引智”,而且还主动出击、“输出品牌”,形成全方位参与国际竞争的意识。上海水产大学的名牌专业“水产养殖”通过互联网在韩国釜庆大学打开了“销路”,在国外展示了中国高校的水准。上海交大从1993年开始在新加坡招收MBA学生,授予中国MBA学位,教学中强调东南亚经济背景和华文华语沟通方式,8年多来已经招收了248名学生。

第二,丰富课程和教材内容,优化专业“课程体系”。当前,创新人才培养面临着高校课程内容和授课方式单一,落后于学科发展,对学生缺乏吸引力的问题。学院要求教师根据材料学科研究领域的最近进展,及时更新补充教学内容,丰富课堂知识,改革教学方式,提升课堂吸引力,培养学生创新精神。如张跃教授将纳米学科的最新研究进展融入《材料科学与工程导论》,采取参观国家纳米中心、体验电子显微镜的使用等授课方式,结课考试将学生分成若干小组,由各小组自主选取纳米领域最感兴趣的课题,进行研究,并通过答辩的方式介绍本组的研究内容。这种授课方式以学生为中心,增强学生课堂参与性,课程内容体现学科前沿,有效地培养了学生创新精神,提升了学生创新能力,每年该课程都受到学生的一致欢迎。

党的十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》提出:“创新高校人才培养机制,促进高校办出特色争创一流”,对深化教育领域综合改革作出了重大战略部署。北京科技大学材料科学与工程学院作为我国材料类人才培养的重要阵地之一,始终将全面深化改革,创新人才培养机制,探索材料类创新型人才培养模式作为学院发展建设的重要任务之一。

作为学校材料专业本科生培养的基地,材料学院长期以来致力于材料类人才培养的改革和发展。20世纪90年代,由柯俊院士主持的“大材料”试验班改革,提出了“厚基础,宽口径”的培养理念,于2001年获得了学校首个国家级教学成果一等奖,现已成为国内材料专业人才培养的通用模式。在此基础上,针对材料学科发展及国家对创新型人才的需求,学院依托学科优势,先后实施了《高水平材料科学人才培养体系的探索与实践》等3项国家级和5项北京市级教改项目,改革设置了“理科实验班”、“国际班”和“纳米班”,探索不同类型人才的培养模式。经过十余年的探索与实践,学院逐步创建了“四阶递进、三体并举”的材料类创新型本科人才培养体系,2014年再次获得国家级教学成果一等奖,也是材料领域唯一的一等奖。

第三,提供优良的创新条件和环境,拓宽学生“实践体系”。常规的实践教学主要是为扎实学生理论知识进行的辅助性实验,难以满足提升学生创新能力的要求。学院依托科研团队和科研平台,增加了能够培养大学生创新能力的实践教学,包括建设“材料科学基础”自主学习平台,建设“材料虚拟实验室”,举办多层次学科竞赛、建立校外实习基地等。特别是学院依托国家级材料实验教学示范中心连续举办了四届金相实验技能大赛,并于2012年举办首届全国大学生金相技能大赛。通过赛前高强度的训练巩固知识,通过竞赛提高学生实践能力和精神意识,搭建学生之间交流、切磋的平台,这些都是提高学生创新能力的有效方法。学院在鞍山钢铁集团、山东钢铁集团等大型企业建立校外实习基地,利用假期时间组织学生到企业实习,了解行业生产过程及发展现状,使学生在实践中发现问题、提出问题,回到学校开展进一步的创新研究。

每年均有多位国外材料领域学者来我院做报告,与师生进行思想的交换、思维的碰撞。“中国材料名师讲坛”已成为我国材料领域最重要的讲坛之一,讲坛观众累计万余名学生,达到了“以世界大师为我校之大师,以科学之思想为创新之思想”。高水平多层次的学术交流和科技竞赛培育了学院浓厚的创新氛围。

第一,培养创新型教师,建设“师资体系”。创新型教师是培养创新型人才的重要因素之一。只有掌握创新方法和创新知识的教师,才能教会学生如何提出和研究问题,才能对学生开展启发式教学,培养学生的创新能力。而材料学科的新知识、新技术很多来自于交叉学科,这就要求教师能够及时更近和掌握国内外材料研究动态,并更新教学内容。材料学院对所有教师开展“创造规律与创造性人才培养的培训”,树立教师更新教学内容的意识,提高教师传授创新方法的能力,取得了一定的效果,部分教师的教学和研究成果得到发表。教学与科研相分离是当前高校教育教学中存在的不利于创新人才培养的现象,为解决这一问题,学院进行考核制度改革:明确规定教授年度考核的标准之一是完成32个学时的本科生教学工作,这一规定实现了全部教授均承担本科生课程;以课程或课程体系为单位开展教学团队建设,在教师考核中向教学团队倾斜,积极促进科研团队与教学团队相融合。此外,学院注重对教师自身创新能力的培养,教师自身的创新意识和创新能力作为人格魅力之一能够大力地感染、影响学生。而一个缺乏创新意识的教师,其思维及教学方式只会扼杀学生的创新积极性。

第三阶段——由第三、四学年构成的训练实践技能阶段。实践是检验真理的唯一标准,是创新之源。 实践技能是创新能力的重要体现。学校材料学科拥有一流的科研平台、科研团队,学院依托这些优势资源,对高年级学生进行实践技能的训练。学院设立5间本科生创新计划专用实验室,努力做到“使实验室成为创新人才培养的基地”;本科生科技创新创业训练项目每年组建80个创新团队,只有完成项目的学生才能获得学分;引导学生参与教授主持的国家级、省部级科研项目,为学生进行创新研究提供条件。通过实践训练和检验,学生受到基本的科研创造训练,实践技能得到切实的提高,部分学生的研究成果得到发表或获得专利授权。

第二阶段——由第二、三学年构成的启发创新思想阶段。创新思想是培养创新人才的核心,是大学生进行创造活动的基础。2003年,学校依托材料学科的国际影响力,创办了“中国材料名师讲坛”,定期邀请国内外材料领域最顶尖的学者来校授课,并于2012年公开出版发行《中国材料名师讲坛》。该讲坛搭建了本科生聆听大师思想、了解材料发展前沿的平台,营造了开放包容的创新氛围。如中国科学院院士薛其坤教授以《拓扑绝缘体:一种新的量子材料》为题介绍了拓扑学、拓扑绝缘体及其优势和潜力等前沿研究,使现场学生了解到新的材料、新的理念,体会到学科交叉和跨学科合作的重要性。同时,学院及时更新教学内容,开设2个学分的《创造训练》课程;在《理论物理》、《量子力学》等课程中增加“计算材料学”、“集成计算材料工程”等材料研究新方法的内容。

学院针对材料类本科生,通过“四阶递进,三体并举”人才培养体系的构筑和实践,重视启发创新思想、强化创新基础、培养创新能力,以教育教学改革来实现创新教育。经过近十年的实施,实现了本科生创新能力的显著提高,对新时期材料类创新型人才的培养具有重要的示范作用和推广价值。今后,学院将继续遵循学生成长规律,在材料类本科生教学实践的过程中做出新的探索和贡献,培养出更多适应创新型国家建设需要的创新型人才。

材料学科优势与创新型人才培养改革紧密结合

第四阶段——由第四学年构成的提升创新能力阶段。毕业设计是本科生教育教学的最后一个环节,其目的在于巩固和提升学生的理论知识,并培养学生综合运用所学知识独立提出问题、分析问题和解决问题的能力。毕业设计更是学生前三年学习的深化和升华,是学生创新思想、创新能力全面提升的阶段。学院进行改革,使毕业设计贯穿于整个大四学年。即鼓励学生在第七学期在教授的指导下开展研究,自己发现问题、分析问题,提出解决对策,第八学期直接进入实验阶段。这一举措为学生开展毕业设计提供了充足的时间,大大提高了本科生毕设的水平和创新性。

几年来,在这一培养体系的有力驱动下,学校材料类创新型人才培养取得了一定的成效,学生的创能精神和能力得到明显的提升,人才培养收到良好的社会评价。

“四阶递进,三体并举”创新型人才培养体系的内涵与实施

2.营造浓厚的创新氛围

每年均有大量学生到清华大学、北京大学、斯坦福大学及剑桥大学等国内外著名高校、科研院所深造,毕业生深造率达到65%。学生积极参加各种国家级、省部级学科竞赛、创新创业竞赛,斩获颇丰,获得30个国家级、北京市级创新项目奖项,其中全国“挑战杯”奖项5项。本科生共发表SCI论文179篇,申请专利79项。特别是缪成亮同学获2011年度“Charles Hatchett”奖;王乐在Applied Physics Express、Nature Materials等杂志上发表13篇论文,总影响因子达50.5。

培养学生的创新能力离不开师资力量、课堂教学、实践平台的保障。学院坚持在教学团队、课程体系、实践平台等方面开展改革,进行师资体系、课程体系、实践体系“三体”建设,从而满足学生开展创新活动的需求。

2.“三体并举”,完善培养体系,提供强力保障

第一阶段——由第一学年构成的激发学习兴趣阶段。扎实而深厚的工科基础知识和专业理论知识是开展创新活动的基础和前提,大学生只有储备了丰富全面的专业理论知识,才有可能将创新思想付诸实践。新生初入大学,要面临一段由高中生向大学生转变的适应期,在这一时期开展专业教育,激发学生学习兴趣已成为各高校的普遍共识。为提高专业教育的实效,学院自2005年起开设“材料科学与工程导论”这一名师课堂。与普通专业概述课程不同,该课程的主讲教师全部为长江学者、杰出青年等材料学科知名教授;授课方式由大班教学改为“一班一师”小班授课;教学模式也由“灌输式”讲授改革为包含参观实验室、小组合作学习等方式的引导式、体验式教学。该课程为新生创造了“第一时间”与名师接触、交流的机会。依托名师的人格魅力和最新科研成果,引导学生了解材料学科发展前沿,领略材料领域的无穷魅力,激发学生对材料专业的热爱和兴趣,提升学生内在学习动力,促使学生尽快完成“让我学”到“我要学”的转变。同时,学院为每一位本科生配备一名教授担任其导师,本科生导师将持续四年对学生进行专业引导,帮助学生开阔视野,树立正确的学习目标,激发学习动力。

学科优势在人才培养改革过程中的作用日趋增强,学校教育教学改革注重依托学科优势、利用学科资源和平台。学校的材料学科有着悠久的历史和优良的传统,材料科学与工程一级学科所覆盖的3个二级学科全部是首批国家重点学科、长江学者奖励计划特聘教授设岗学科,具有硕士和博士学位授予权,并设有博士后科研流动站。2006年《科学时报》公布的我国大学本科专业排名中,学校“材料科学与工程专业”在全国设置该专业的887所高校中排名第一;2012年在教育部组织的一级学科评估中,学校材料科学与工程学科名列第二。根据2013年美国ESI数据检索,学校材料学科全球排名第9位,一直保持在该学科领域的前1%。材料学科汇聚了两院院士、全国教学名师、长江学者、国家杰出青年基金获得者、“千人计划”入选者等大批学界领军人才,活跃着一大批享誉世界的学术大师和中青年领军人才。这些教师每年承担了大量国家重要科研课题,参与众多国家重大项目,如天宫一号的发射等,同时都活跃在教育教学的一线。材料学科拥有国家级材料实验教学示范中心等众多国家级、省部级实验室和工程研究中心,为提高学生创新能力提供了强有力的保障。

1.“四阶递进”,启发创新思维,提升创新能力

1.显著提升了大学生的创新能力

“四阶递进 三体并举”体系遵循“启发创新思想、强化创新基础、培养创新能力”的人才培养理念,针对“四阶段”本科生的特点,围绕激发学习兴趣、启发创新思想、训练实践技能、提升创新能力四个方面,依次递进地开展“四年不断线”的创新精神及创新能力的培养。同时,依托雄厚的师资力量和先进的科研平台,强化由师资体系、课程体系、实践体系构成的“三体”建设,为创新型人才培养提供强有力的保障。

“四阶递进 三体并举”人才培养体系实施的效果

由学院教师编写的一批教材得到国家、北京市的认可,如国家“十二五”规划教材《金属材料学》、北京市精品教材《材料科学基础》等。这些教材被国内高校材料专业学生广泛采用。“材料科学与工程导论”于2013年成功入选“国家级精品视频公开课”试点建设课程。材料学教学团队多次获北京市教学成果奖项。教改工作受到中央电视台、中国教育电视台等媒体的关注和报道。谢建新、张跃、曲选辉等应邀在“中国材料研究学会材料教育论坛”、“国际材料教育论坛”等论坛做特邀报告10多次。

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