新工科視域下材料類專業創新型人才培養模式探索與實踐①

徐立群，許志剛，李慶，林華

西南大學 材料與能源學院，重慶 400715

當前，世界范圍內新一輪科技革命和產業變革加速進行． 我國正在實施創新驅動發展、“中國制造2025”等重大戰略；黨的十九大報告提出了加快建設創新型國家的奮斗目標，并指出創新是引領發展的第一動力[1-2]． 培養造就一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才，為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐，既是當務之急，也是長久之策[3-4]． 材料是推動經濟社會高質量發展的重要物質基礎[5]，突破核心關鍵技術、解決“卡脖子”問題、構筑先發優勢并在未來全球創新生態系統中占據戰略制高點，迫切需要培養一大批材料類創新型人才[6]．

1 材料類專業人才培養模式存在的主要問題

隨著經濟社會發展、產業結構轉型和新工科建設的推進，材料類專業教學方面存在的問題日益凸顯，主要包括：①培養模式老化． “千人一律”的復制式培養模式制約了創新型人才的培養步伐，沒有擺脫傳統的“灌輸式”、“因襲式”教育，注重知識傳授而輕能力培養，培養出的學生大多缺乏創新精神、創新意識和創新能力． ②師資隊伍經驗不足． 一些教師教育觀念陳舊，不清楚新工科培養理念，教學經驗和工程實踐經驗不足，難以實現對學生創新能力的培養． ③教學內容與教學方法存在弊端． 專業教學內容陳舊，與材料前沿和材料產業的發展脫節． 教學方法單一，學生被動地接受教師所講的現成知識，削弱了學生分析問題和解決問題的能力，主動性和創造性明顯不足，抑制了學生創新思維的形成． ④協同創新機制缺失． 重理論教學，輕實踐能力和創新能力培養． 過分強調第一課堂而忽略了第二課堂在創新型人才培養中的重要作用，導致學生實踐技能不強，創新意識匱乏． 培養材料類創新型人才的核心和關鍵是培養模式的改革和突破，這一迫切需求也是擺在我國高水平大學面前的一個挑戰．

2 新工科視域下材料類專業創新型人才培養模式的改革措施

西南大學材料與能源學院面向國家對高層次材料類創新型人才的迫切需求，針對上述問題，構建了具有鮮明特色的以提升學生創新能力為目標的“1-2-6”人才培養模式，即“1個理念、2個層面、6項舉措”，如圖1． 該模式的基本內涵是堅持把本科生教育放在人才培養的核心地位，以培養具有“創新意識、創新視野、創新能力”為核心目標，提出“厚基礎、重素質、強能力、求創新”的創新人才培養理念，從保障機制和提升措施兩個層面著手，以建設“教學體系-師資隊伍-創新平臺”和“開拓意識-培養能力-提升素質”等6項舉措為創新人才培養奠定基礎．

圖1 材料類專業“1-2-6”創新人才培養模式示意圖

2.1 完善“招培模式-課程體系-教學改革”立體化的教學模式，全面推進育人體系科學化

為改變傳統大班授課教學質量不佳的問題，實施小班化教學，每班人數控制在30人左右． 建立學業導師制，每個學生選配學業導師，強化“三全育人”． 實施“1.5+2.5”分段式培養的人才培養措施，即在前3個學期開展“精”、“深”的基礎知識學習，讓學生打下扎實的專業基礎；第4學期開始，根據學生意愿進行專業分流，開展個性化培養． 設立“曾蘇民”創新實驗班，通過個性化的專業選修課程和針對性科研訓練，強化學生個性化發展和提升科研綜合水平． 學院重新修訂了培養方案和課程大綱，構建了新的課程體系，實施模塊式的課程設置，制定課程修讀引導圖． 學生可根據自己的喜好、特長、客觀條件等情況，恰當地選擇課程和任課教師，在較大范圍內實施多層次、多規格的因材施教，促進學生個性化發展． 在Outcomes-Based Education(OBE)核心理念導向下，建立以學生為中心的立體化教學模式． 從教學內容、教學方法、教學設計等環節開展課程教學改革． 運用現代信息技術，探索新辦法，打破課堂教學和實踐教學各自為陣的壁壘，創立以課堂教學和實踐教學相融合的立體化教學實施體系和教學模式；開展啟發式、研討式、問題式、案例式等教學改革，增強教學的針對性和互動性；采用線上、線下相結合的多手段教學，實現教學資源的優化整合，促進了教學方法手段與教學質量效果相匹配，構建創新人才的成才通道．

2.2 構建“教學能力-工程背景-國際視野”系統化的師資培訓體系，全面提高師資專業化育人水平

建立課程組，實行助教制度，實現老中青教師“傳幫帶”，確保師資教學水平． 定期舉辦教研活動，探討教學方法和經驗，鼓勵教師參加課程思政、教學設計、翻轉課堂、技能競賽等業務活動，全面提高青年教師的執教能力． 采取多種途徑提升青年教師工程實踐能力：一是鼓勵教師入企業駐廠實習，二是引導青年教師積極承擔企業橫向課題，三是由青年教師擔任生產實習指導教師． 通過引進高層次人才或聘請一線資深技術專家擔任實踐教學指導教師，提高師資的工程實踐能力． 通過院校合作或國家留學基金委資助，鼓勵教師到海外著名高?；驅焾F隊進行訪學，深入學習海外的先進教學理念和創新精神． 目前學院專任教師中具有海外背景的比例達74%． 此外，還通過開辦國際課程周、國際學術交流等方式，邀請海外知名教授來校講學，與教師講座交流，拓展其國際視野．

2.3 搭建“‘虛實’互補實驗中心-校外實習實踐基地-科研平臺”多元化的實踐教學平臺，夯實創新人才培養支撐硬件

通過整合院內實驗室資源，建成了以基礎實驗中心和虛擬仿真實驗中心為主的多個學生實踐創新教學基地． 加強校外實踐教學基地建設，與西南鋁業集團、四聯集團、洛陽一拖、南方匯通集團和綦江齒輪等一批知名企業建立了合作培養機制． 以參觀訪問、專業實習、課題調研、專題講座和特色技能培訓等形式，將以現代生產和社會應用為背景的實踐內容融入到教學中． 學院擁有的5個市級科研平臺向本科生全面開放，為學生進行高層次的創新研究提供保障．

2.4 構建“啟蒙-參與-實踐”遞進式的訓練模塊，提高學生的創新意識

充分挖掘課程資源，整合教學內容，建立有代表性的綜合實驗項目，培養學生的探究能力、知識遷移能力和創新潛質． 充分利用西南大學文理并舉、多學科交叉的文化沃土，鼓勵學生參加含弘講壇、名師講座、教授報告等活動，參與校內團體組織開展的興趣小組活動、各種學術沙龍、課外科技活動、“材能杯”學術科技競賽等活動，引領學生創新思維發展，培養創新意識． 通過專業認知實習、專業實習、暑期實踐、志愿者服務、科技扶貧等校外實踐活動，提升學生的實踐能力．

2.5 打造“科技競賽-科研項目-生產實踐”聯動式的創新模式，著力強化學生實踐能力

通過組織學生參加“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽、全國高校大學生金相大賽等各級各類科技競賽，讓學生體察科學的奧秘、激發學生的創新能力． 設立“曾蘇民杯”科技創新項目并結合各級別大學生創新創業訓練計劃項目，鼓勵和支持學生盡早參與科學研究、技術開發等創新活動，培養學生科學研究的創新能力． 通過生產實踐體驗，使學生系統性地學習生產組織、現場管理、工藝操作、流程控制等生產環節，實現對學生實踐動手能力、技術應用能力和工程意識的培養．

2.6 架構“國際課程周-聯合培養-學術會議”互通式交流平臺，有效開拓人才培養多通道

以“暑期國際課程周”為窗口，聘請海外知名專家學者為本科生開設全英文的交流課程，豐富學生的知識內涵，拓展學生的國際視野． 利用學校國際交流合作平臺，定期提供一些海外知名院校(美國伊利諾伊大學、日本東北大學、亞琛工業大學等)的交換生名額，鼓勵學生走出去． 以學術會議為舞臺，邀請海內外知名學者來院舉辦學術會議，為學生提供高層次交流平臺，讓學生及時了解國內外科研進展與最新動態，激發學生的創新思維和意識．

3 新工科視域下材料類專業創新人才培養模式的實踐成效

“1-2-6”人才培養模式實現了覆蓋大學本科1～4年級全程的遞進式上升的過程化訓練，并營造了“重視數理基礎、加強理工交叉、鼓勵自由探索”的人才培養氛圍，在時間和空間上形成了環環相扣、穩步提升的創新人才培養體系． 經實施該“1-2-6”人才培養模式，學生創新意識強烈，創新能力明顯提升，創新型人才培養質量顯著增強，創新成果豐碩，教學成果得到了同行的充分肯定和社會的廣泛認可．

3.1 學生創新能力明顯提高

本科生在各類競賽、先進個人評選、科技論文發表、項目申報等工作中具備更強的競爭力． 2017-2020年，本科生獲中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽全國總決賽銀獎1項，重慶賽區金獎2項、銀獎2項和優秀獎1項；“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽重慶賽區金獎和銅獎各1項；全國高校大學生金相大賽特等獎1項、一等獎4項和二等獎5項；全國高校大學生材料綜合技能大賽二等獎1項；西南大學優秀學生標兵3人次(表1)． 主持國家級大學生創新創業訓練計劃項目11項、重慶市大學生創新創業訓練計劃項目11項、以第一作者身份發表SCI論文42篇，授權國家發明專利1件．

表1 代表性本科生獲獎

3.2 創新型人才培養效果顯著

2017-2020年，學院平均就業率保持在90%左右，平均升學率為34.80%，2020年升學率達到42.90%，部分同學被清華大學、中國科學院大學、浙江大學、西安交通大學等國內知名院所錄取，平均出國留學率為1.70%，部分同學進入曼徹斯特大學、新南威爾士大學、昆士蘭大學等國外知名學府深造． 通過重慶市大學中專畢業生就業辦公信息系統和委托第三方數據調查公司(睿新中科)調查顯示，用人單位普遍反映該院學生在“專業技能和能力”、“學習能力”和“適應能力”方面具有顯著的優勢． 2019屆本科畢業生工作適應度、專業能力滿足度、對教師課堂的總體滿意度、對實踐教學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 教學成果得到同類專業廣泛關注和社會認同

以《“新工科”背景下材料類專業“虛實互補”實驗教學體系深化研究》《大類招生背景下材料專業創新人才培養模式的探索與實踐》等為題發表教改論文共35篇；獲批教育部產學合作協同育人項目5項，重慶市高等教育教學改革研究項目重點項目和一般項目共5項，重慶市高等教育課程思政項目一般項目1項；獲西南大學教育教學成果一等獎3項，西南大學教師課堂教學比賽一等獎1項． 以“曾蘇民杯”科技創新項目和“曾蘇民”創新實驗班為代表的創新舉措受到中工網等新聞媒體深度報道． 通過舉辦/承辦第三屆國際前沿科技創新大會(ICFTI-2019)、中國有色金屬學會第12屆學術年會先進功能材料分會等國際國內學術會議，參加全國知名高校材料學院院長論壇、重慶材料大會院長論壇等同行交流，宣傳學院教育教學改革和創新人才培養舉措，受到同類院校的高度好評．

4 結語

創新人才培養離不開育人的先進理念和有效途徑． 在多年的教學實踐中，西南大學材料與能源學院牢固樹立教學工作的中心地位，始終將人才培養放在第1位，深化本科教育教學改革，凝練出“厚基礎、重素質、強能力、求創新”的創新人才培養理念，構建了“1-2-6”創新人才培養模式． 該人才培養模式堅持把本科生教育放在人才培養的核心地位，從保障機制和提升措施兩個維度出發，采取6項人才培養的具體措施，實現了覆蓋大學1～4年級全程遞進式上升的過程化訓練模式，形成了在時間和空間上環環相扣、穩步提升的創新人才培養體系，為創新社會發展提供優秀的人才資源奠定了良好基礎．