劉 崗,曹小燕,嚴 巖,宋春林,李 權,于 坤,宇 杰,駱 一
(1 西南大學材料與能源學院,重慶 400715;2 重慶市第十一中學校,重慶 400061;3 西南大學創新創業學院含弘學院,重慶 400715)
2017年2月,國家教育部在上海復旦大學及天津大學陸續召開了新工科會議,從而形成了目前大家熟知的“復旦共識”與“天大行動”。當年6月,教育部又在北京召開“新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議”,即現在的“北京指南”。以上的重要會議從多層面標志著新工科議題已發展成為高等工程教育改革的新方向。
新工科形成于新一輪科技及產業革命飛速發展的大背景下;新工科起源于新產業、新社會形態所形成的新的需要。“新工科”這一概念一提出就引發工程教育界的特別關注,被譽為工程教育的一場“新革命”[1]。在這場變革中,全國高校均開展了針對“新工科”的教育教學改革;此次改革的核心在于人才培養模式的改革與探索,特別是拔尖人才在新形勢下的培養。
美國著名學者羅伯特·坦普爾在《中國,發明的國度》一書中曾這樣描述:“如果諾貝爾獎在中國古代就已設立,那各獎項的得主便會毫無爭議地屬于中國人”[2]。但直至2015年屠呦呦憑借青蒿素的發現榮獲諾貝爾醫學獎,才終結了中國本土科學家諾貝爾獎為零的尷尬局面;然而諾貝爾榜單上中國本土科學家席位屈指可數,一致令人唏噓,這也是國家培養拔尖人才之痛[3]。國務院曾出臺《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》,進一步對拔尖創新人才培養進行了整體規劃和布局,要求高校“著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才”[4]。可見,國家層面上對拔尖創新人才的培養非常重視。
然而,當前我國拔尖人才的培養模式與新形勢下的需求顯示出諸多的不適應,已經成為制約我國拔尖創新人才培養的阻礙。特別就我國高等院校而言,存在諸多問題,可大體總結如下幾個方面:
(1)教學觀念陳舊,課程設置亟待革新。知識系統老化,教育觀念缺乏與時俱進,不適應當前科學與技術快速更新的時代需求。特別是在教育過程中,授課教師、學生輔導員習慣性地關注學生的分數與排名,然而忽略了對學生在創新、思辨和自主學習能力等方面的培養[4]。當前課程設置中仍然以授課教師為中心,注重知識的傳遞,卻忽視了學生學習的主動性,特別是培養方案陳舊,缺乏革新;另外一個方面,高等院校對教師的評價中重科研輕教學、重數量輕質量,限制了教師教學的革新,進而制約了學生的主動性,難以培養學生獨立思考的能力及面對問題勇于探索創新的意識,非常不利于拔尖創新人才的培養。
(2)教學與考核方式單一,缺乏教學-科研創新培養模式[5]。在傳統教育教學范式的影響下,很多教師習慣于填鴨式灌輸,結課時主要采取知識性筆試為主的考試對授課學生進行考核,此樣模式并不利于激發學生的學習興趣以及學生批判性創新思維的培養,反而易使學生積壓倦怠形成懶惰的心理情緒。單調的筆試考核方式亦不能全面且科學地衡量學生所掌握知識的水平與實際應用能力。同時,我國高等學校本學規模不斷擴大,這使得生源素質參差不齊,易使學生之間在學習能力和知識水平上存在較大差距。宋代理學家朱熹曾說:“夫子教人,各因其材。”一刀切的教學模式必然易導致部分學生“吃不飽”或者“吃不了”,從而阻礙拔尖創新人才的培養。因此,高等教學迫切需要進行教學模式的革新探索,比如結合科學研究,特別是以創新項目為依托的創新培養模式的建立,對于培養新工科拔尖人才至關重要。
(3)學生培養過于統一。實訓機會有限,缺乏產學研結合。目前我國高校拔尖創新人才的培養絕大大多按整齊劃一的教育教學模式培養并訓練學生,在課程時間、內容、形式上高度統一,特別是必修課的比例偏高、選修課的比例較小,這使得學生很少有時間和精力去完成獨立思考、自主解決問題,也很難讓學生依照興趣愛好更好地自由發展和完善自我,因此,非常不利于學生的個性發展與探索進取。過分關注教育教學的整齊劃一,忽視了學生的個性發展,是當前高校拔尖人才中存在的重要障礙之一[6]。“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”這是古人培養學生創新意識、探索思維、動手能力的實踐真知。單純的書本知識教育易會造成學生知識面狹窄,難以將理論與實際相結合。也正如杜納·羅勒(Roller)所言,“科學的本質是探索知識,而不是知識本身”。因此,加強實踐實訓,走產學研結合道路,是改變目前創新人才培養困境的有效途徑[7]。
(4)基礎課程培養環節薄弱。目前新工科建設是當下高等教學革新的重要方面,然而對新工科建設下數理化基礎課程的培養環節關注甚少。當前高等院校教學中其基礎課程教學通常以百人大課為主,注重理論課程的講解而缺乏實踐培養,注重共性缺乏個性、注重知識傳授而忽視能力培養,因此不利于拔尖創新人才的培養。以基礎學科化學為例,基礎課程包括普通化學、物理化學、材料化學等,這些課程對后續材料類人才的培養其重要性不言而喻;而如何減少上述基礎課程培養環節的弊端,加強實踐培訓,促進個性發展,完善能力培養是提高拔尖創新人才不可忽視的重要一環。
總之,依據“新工科”的內涵與特征,拔尖人才的培養需在多領域融合并拓展前沿性與驅動創新。因此,在“新工科”要求下,對于材料專業拔尖人才培養應重點落腳于課程體系和培養模式的更新。
西南大學含弘學院成立于2011年,是學校本科生拔尖創新人才培養計劃的重要環節。西南大學含弘學院在拔尖創新人才培養方面秉承多樣化與個性化培養為主線,堅持“厚基礎,強素質,揚個性,求創新”的育人理念,實施多樣化、個性化、開放式的人才培養模式,旨在培養人格健全,體能優異,追求卓越的拔尖創新人才。
在新形勢下,西南大學含弘學院與時俱進,針對拔尖創新人才的培養進行了深入改革與嘗試,筆者有幸參與其中材料專業的相關工作,并就此進行探索和分析。
西南大學含弘學院2015級共有五名學生選擇材料專業,其授課依托于西南大學材料與能源學院。與傳統的班級不同,含弘學院與材料學院對其實施小班教學;會定期邀請校內外“國家級”學者對上述學生進行指導。這其中包括個性化培養方案的制定以及授課(涉及基礎、概論性質等重要課程的講授);因此,其培養方案完全有別于傳統的培養方案,使得個性鮮明。特別是在個性化方案中,做到了保證基礎,突出個性。在基礎方面,設置材料科學基礎、材料化學、物理化學、材料物理性能、材料制備、材料分析與測試等課程,并在教材方面選擇一些英文原版教材,強化深度;在個性方面,設置了《創新與實踐課程》、《材料前沿進展》等課程,學生可根據興趣與導師協商進行科學研究創新探索實踐。同時“國家級”學者自身豐富的學習、工作經歷,也開拓學生的視野,提升了拔尖創新人才培養的深度。對2015級袁隆平班材料專業學生進行跟蹤,發現此類培養方案及課程設置可有效帶動教育理念和教育模式的轉變,提高了學生(2015級含弘材料專業)學習的興趣,開闊了學生的視野,幫助學生樹立學習的目標,明確努力方向,同時極大地促進“國際水準”的教授進入課堂參與授課,有效提升了拔尖創新人才培養的質量。
西南大學在十三五期間大力推進國際化辦學,目前已與多家國外知名大學建立長期穩定的戰略合作關系。因此西南大學含弘學子獲得了諸多國外交流學習的機會,比如美國賓夕法尼亞大學、英國愛丁堡大學、德國慕尼黑工業大學等世界知名高校。含弘學院2015級材料專業的同學們通過一年期、半年期及寒暑假短期等交流模式在上述知名高校進行了不同類型的交流與訪問,包括美國加利福尼亞大學、臺灣中央大學、日本德島大學。與此同時,含弘學院針對2015級同學在這些大學進行交換期間獲得的學分,建立了相應學分認定制度,保證了含弘學生選課的自由度和興趣性,為學生的交流訪問掃出了障礙,為拔尖創新人才的培養提供了發展土壤,進一步提升了拔尖創新人才培養的國際化進程。交流回來的同學們在專業知識、外語口語、學習視野、自立自強等諸多方面得到了全方位的提升。
導師制作為一種人才培養的制度已運行近千年,其通常可分為兩種:即英國模式和美國模式。導師制起源于英國牛津大學和劍橋大學。牛津大學和劍橋大學的導師制主要采取“一對一”的形式,由導師對學生進行單獨指導,便于其學術等諸多方面的提升[8-10]。借鑒上述牛津劍橋大學的培養方式,含弘學院同樣設置了一對一導師制度,并幫助學生在材料與能源學院選擇導師。學生每周和導師見面,導師詢問課程中的疑難點、學生提出學習中遇到的困難;師生之間進行平等開放的討論。在導師制的實踐中,導師對學生學業的指導、個性化的輔導、監督和隨時解決學生遇到的問題。導師潛移默化地影響學生的人生觀、價值觀等,更能體現出教育的自然性[11]。通過導師助理、課程輔導教師等類似于團隊指導的方式,可對學生進行個性化的指導,增加對話式教學與指導。含弘學院2015材料專業的五位同學,校內導師分別由李慶教授、鄭紹輝教授、劉崗教授擔任。幾位導師主要研究領域涉及納米材料、鈣鈦礦太陽能電池器件、功能陶瓷。導師們根據五位學生的興趣,制定了個性化的創新實踐,涉及化學合成(溶膠凝膠、水熱法、共沉淀法、固相反應法等)、表面修飾、催化表征、模擬分析,光電測試等領域,對五位學生進行全方位地鍛煉培養,同時幫助其積極申請校級、市級、國家級創新項目,磨練品格并提高動手能力。
總之,導師制的采用在2015級含弘學院材料專業拔尖創新人才的培養方面,發揮了極其重要的作用。含弘學院2015級材料專業5位同學共獲得國家級創新項目3項,校創2項;發表學術論文4篇。通過對這種制度的嘗試,促進了人才的個性化發展,提高了培養質量。
含弘學院2015材料專業學生的教學除了配備優良的師資外,在教學理念和方式了進行了改革。每個班級都有單獨的授課教室,且單人單桌,可以根據課程需要形成圓桌,很便捷地展開研討,這樣更加提升了學生的上課興趣,鍛煉了學生表達、團隊協作等綜合能力,切實有效地提升了培養質量。以專業基礎課《物理化學》為例,教學實施小班教學,同時課程也進行了較大幅度的革新,嘗試了課前布置,課上重點解析(例如熱力學基本概念、原理、吉布斯函數等),課中圓桌小組討論(熱力學原理的使用條件等),課后線上線下進行習題練習加輔導取得了比較理想的授課效果和成績(均分93分)。
綜上,通過以上的針對性改革,西南大學2015級含弘學院材料專業同學畢業時有2人進入到北京航空航天大學、中山大學繼續深造;2人獲得歐洲著名高校的錄取,包括歐盟全獎項目以及英國帝國理工大學。一人獲得國內知名國企的錄取。總之,2015含弘學院材料專業的學生培養取得了豐碩的育人成果。
以上是西南大學針對新形勢下(新工科等)我國高等院校在拔尖創新人才的培養中普遍遇到的諸如教學觀念陳舊課程設置亟待革新、教學與考核方式單一缺乏教學-科研創新培養模式、學生培養過于統一,實訓機會有限缺乏產學研結合、基礎課程培養環節薄弱等問題在2015級含弘學院材料專業進行的一些探索,包括“國家級”學者指導個性化培養方案制定并參與授課、建立學分互認機制、導師制培養嘗試、教學理念與教學方式的變革的調研與分析等,推進國際交流合作,人才創新實踐培養,初步探索出一條適合本校的材料類拔尖創新人才的培養道路,這條新的培養道路還需進一步的完善。如何更有效地避免上述問題,更好地為我國培養出更多的拔尖創新人才,需要每一位教育工作者的深思與努力。