多學(xué)科交叉創(chuàng)新實(shí)踐育人平臺(tái)的研究與實(shí)踐

王紅梅，鄒 艷，王吉華

（德州學(xué)院物理與電子信息學(xué)院，山東 德州 253023）

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出：優(yōu)化學(xué)科專業(yè)、類型、層次結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多學(xué)科交叉和融合。學(xué)科交叉已成為當(dāng)代科學(xué)研究的主流方向之一，有效提高了知識(shí)創(chuàng)新的速度和密度［1］。學(xué)科交叉、思維交叉是創(chuàng)新的動(dòng)力和源泉［2］，因此“學(xué)科交叉，特色突破”［3］、“多學(xué)科交叉融合方法”［4］成為了不少著名高校提高辦學(xué)水平的著眼點(diǎn)。近年來(lái)，我院針對(duì)學(xué)科交叉培養(yǎng)創(chuàng)新人才存在的一些關(guān)鍵問(wèn)題，以物理與電子信息學(xué)院的5個(gè)專業(yè)的本科生作為試點(diǎn)，對(duì)提高本科生人才培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行大膽的探索，形成了“1334”人才培養(yǎng)模式和“3＋2＋4”實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建并完善了集教學(xué)、科研、人才培養(yǎng)和社會(huì)服務(wù)于一體的多學(xué)科交叉融合創(chuàng)新實(shí)踐育人平臺(tái)（下稱實(shí)踐平臺(tái)）。

1 學(xué)科交叉融合創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的構(gòu)建

1.1 實(shí)踐平臺(tái)的人才培養(yǎng)理念及教學(xué)定位

實(shí)踐平臺(tái)以學(xué)校“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、求創(chuàng)新、高素質(zhì)、重責(zé)任的創(chuàng)新性應(yīng)用型人才培養(yǎng)”辦學(xué)理念為指導(dǎo)，以 “學(xué)科交叉、實(shí)踐創(chuàng)新、協(xié)同育人”為人才培養(yǎng)理念；遵循以學(xué)科建設(shè)提升實(shí)踐教學(xué)水平的發(fā)展思路；培養(yǎng)具備良好科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神、專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高，能夠從事相關(guān)學(xué)科及其交叉學(xué)科的科研和應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)的人才為目標(biāo)［5］；依托山東省功能大分子生物物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（2011年獲批準(zhǔn)）雄厚的科研實(shí)力和山東省生物物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（2012年獲批準(zhǔn)）豐富實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，逐步形成培養(yǎng)學(xué)科交叉、應(yīng)用型、適應(yīng)社會(huì)需求的人才培養(yǎng)特色的本科教學(xué)定位。

1.2 “1334”人才培養(yǎng)模式

為了滿足學(xué)科交叉人才培養(yǎng)的需要，我們積極探索教學(xué)和人才培養(yǎng)模式。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，把學(xué)科交叉的理念貫穿于教與學(xué)中，形成了“1334”的人才培養(yǎng)模式，即學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中須由1個(gè)以上實(shí)踐類項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)3個(gè)以上學(xué)科交叉，進(jìn)行3個(gè)層次的實(shí)踐訓(xùn)練，經(jīng)歷4年不斷線的實(shí)踐活動(dòng)，把實(shí)踐創(chuàng)新以具體項(xiàng)目為載體貫穿于實(shí)踐教學(xué)中。

學(xué)生從入學(xué)開(kāi)始就進(jìn)行專業(yè)認(rèn)知和社會(huì)認(rèn)知的引導(dǎo)，明確本專業(yè)的現(xiàn)狀和社會(huì)認(rèn)可程度，明確學(xué)科交叉、思維交叉的重要性；然后實(shí)行導(dǎo)師制，一位導(dǎo)師帶2～3名學(xué)生，申報(bào)1個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目。這種項(xiàng)目以課題形式進(jìn)行申報(bào)，學(xué)院給予一定的資助，根據(jù)完成情況給以相應(yīng)學(xué)分。實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練分為3個(gè)層次：計(jì)劃內(nèi)的實(shí)驗(yàn)課程、校內(nèi)實(shí)踐和社會(huì)實(shí)踐。該實(shí)踐項(xiàng)目所取得的成果可以納入到國(guó)家和省級(jí)各種比賽中，也可以形成學(xué)術(shù)論文、專利等研究成果，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）也以該項(xiàng)目為基礎(chǔ)。該培養(yǎng)模式解決了多學(xué)交叉實(shí)踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式問(wèn)題。針對(duì)學(xué)生主動(dòng)性和想象力不足，通過(guò)“1334”培養(yǎng)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)了多學(xué)科交叉的思維意識(shí)。

1.3 “3＋2＋4”實(shí)踐教學(xué)體系

我們注重學(xué)生的“一種意識(shí)、兩種能力”，即創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力和知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，提出以提高本科生綜合素質(zhì)為目標(biāo)，以改革傳統(tǒng)教學(xué)模式和管理體制為核心，構(gòu)建“3＋2＋4”實(shí)踐教學(xué)體系如圖1所示，即3個(gè)層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系（基礎(chǔ)型、提高型、綜合設(shè)計(jì)研究創(chuàng)新型）、2個(gè)實(shí)踐能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)（專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)）和4個(gè)平臺(tái)（常規(guī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、校內(nèi)發(fā)明創(chuàng)造平臺(tái)、課題實(shí)踐平臺(tái)、社會(huì)實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)）。

圖1 “3層次、2實(shí)踐、4平臺(tái)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖

1.3.1 常規(guī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

在原有物理和電子實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，建立了省級(jí)生物物理教學(xué)示范中心，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段，實(shí)行分層次和模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，增加綜合設(shè)計(jì)性、學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)各種途徑，積極借鑒吸收國(guó)內(nèi)著名大學(xué)的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果。增設(shè)仿真虛擬實(shí)驗(yàn)，大量增加選做實(shí)驗(yàn)。擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科研意識(shí)，提高實(shí)際動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。加強(qiáng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)；全面開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.3.2 校內(nèi)發(fā)明創(chuàng)造平臺(tái)

發(fā)明創(chuàng)造平臺(tái)依托山東省生物物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心各實(shí)驗(yàn)室，對(duì)學(xué)習(xí)、研究興趣高的學(xué)生全方位開(kāi)放，體現(xiàn)了因材施教的原則，并且對(duì)學(xué)生實(shí)行指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制，對(duì)學(xué)生進(jìn)行課外科技制作、新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新指導(dǎo)。該發(fā)明創(chuàng)造平臺(tái)搭建了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能的舞臺(tái)，使學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到了充分的發(fā)揮和提升，大部分學(xué)生基于該平臺(tái)參加大學(xué)生科技文化競(jìng)賽活動(dòng)，取得了不菲的成績(jī)。

1.3.3 課題實(shí)踐平臺(tái)

依托山東省功能大分子生物物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研優(yōu)勢(shì)，由承擔(dān)市級(jí)以上課題的教師為指導(dǎo)教師，讓有興趣的學(xué)生參與到研究課題中來(lái)，學(xué)生可根據(jù)興趣和能力自主地選擇，鼓勵(lì)學(xué)生在多學(xué)科交叉方向選題。該課題實(shí)踐平臺(tái)側(cè)重激發(fā)學(xué)生自主研究性學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生進(jìn)行初步科研訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科科研的意識(shí)和能力。

1.3.4 社會(huì)實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)

社會(huì)實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)與企業(yè)密切合作，形成雙贏互惠機(jī)制［6－7］。多年以來(lái)，基于我校“山東省功能大分子生物物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”與生物高科技研究院所交流合作，于2008年與德州市德銀集團(tuán)合作成立了“生物質(zhì)能源技術(shù)開(kāi)發(fā)研究所”，參與了產(chǎn)品“秸稈氣化爐”研制；2010—2011年，與山東省農(nóng)科院蔬菜研究所合作開(kāi)展大蒜的離子束誘變育種研究，與山東鑫秋種業(yè)科技有限公司簽訂合作協(xié)議，開(kāi)展離子束棉花誘變育種研究，還利用與山東保齡寶生物科技有限公司、希森三和集團(tuán)有限公司、中澳控股集團(tuán)有限公司等建立了校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行跨學(xué)科的研究和社會(huì)應(yīng)用實(shí)踐；2013年，我校與德州市人民醫(yī)院、保齡寶生物科技公司等山東省知名企業(yè)，以及東南大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、美國(guó)印第安納大學(xué)等國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)聯(lián)合成立“德州市生物物理技術(shù)與生物制造協(xié)同創(chuàng)新中心”，形成了產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)、互惠雙贏、協(xié)同創(chuàng)新的合作模式。

充分挖掘協(xié)同創(chuàng)新中心合作單位的優(yōu)質(zhì)資源，讓學(xué)生在平臺(tái)上實(shí)踐，開(kāi)闊了學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，鍛煉了學(xué)生社會(huì)適應(yīng)能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)［8－9］。

1.4 師資隊(duì)伍建設(shè)

只有實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的教師，才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)［10－11］。我校實(shí)踐平臺(tái)以優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)為突破點(diǎn)，逐步形成一支創(chuàng)新能力強(qiáng)、特色鮮明的師資隊(duì)伍，為學(xué)科交叉實(shí)踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，實(shí)踐平臺(tái)擁有專職教師36人，其中教授9人，副教授和副研究員20人，從學(xué)歷上有博士15人，涉及物理、生物、化學(xué)、電子、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)專業(yè)。與此同時(shí)，以柔性引進(jìn)方式聘任澳大利亞格里菲斯大學(xué)周耀旗博士為海外特聘教授，聘任了施蘊(yùn)瑜院士、陳潤(rùn)生院士等18位國(guó)內(nèi)外著名的專家為兼職教授。實(shí)踐平臺(tái)重視 “雙師型”教師的培養(yǎng)，充分發(fā)揮人才集中優(yōu)勢(shì)，選派理論功底扎實(shí)，并具有一定科研能力的教師深入企業(yè)，參與企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)，技術(shù)攻關(guān)，提升教師的實(shí)踐能力，使他們反哺學(xué)校教育教學(xué)。同時(shí)，對(duì)企業(yè)中具有豐富工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)理論基礎(chǔ)，又適合自身學(xué)校專業(yè)發(fā)展的優(yōu)秀人才，以聘請(qǐng)和引進(jìn)的方式，讓他們?nèi)谌氲浇處熽?duì)伍中來(lái)，優(yōu)化學(xué)校“雙師型”教師隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)［12－13］。

1.5 實(shí)踐平臺(tái)環(huán)境建設(shè)

經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，實(shí)踐平臺(tái)擁有實(shí)驗(yàn)室面積超過(guò)6 000m2，儀器設(shè)備總值3 270余萬(wàn)元，儀器3 000余臺(tái)件，其中單價(jià)1萬(wàn)元以上設(shè)備有150臺(tái)件，滿足了教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)踐需求。同時(shí)，與國(guó)家馬鈴薯工程中心等多個(gè)科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)基地，自2005年以來(lái)，實(shí)驗(yàn)中心與德州市生物產(chǎn)業(yè)辦公室達(dá)成全面合作協(xié)議，建設(shè)了16個(gè)校外實(shí)踐基地。

實(shí)踐平臺(tái)教學(xué)設(shè)備充足，故障維修及時(shí)，絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)1人1套設(shè)備，設(shè)備的利用率達(dá)98%以上。為加強(qiáng)學(xué)科交叉研究，還配置了學(xué)科交叉研究所需的先進(jìn)設(shè)備，如離子束生物工程系統(tǒng)、激光共聚焦顯微鏡、飛秒激光系統(tǒng)和曙光高性能機(jī)群等，有效地滿足了師生進(jìn)行交叉研究和實(shí)踐創(chuàng)新的需求。基于教師科研和學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的成果，平臺(tái)自制儀器31種，已全部投入使用。

先進(jìn)齊全的儀器設(shè)備有效地保障了我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研的順利開(kāi)展，并取得良好效果。

2 成果的應(yīng)用效果

基于實(shí)踐平臺(tái)，在教學(xué)科研、質(zhì)量工程、隊(duì)伍建設(shè)、人才培養(yǎng)等方面取得了顯著成效，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和輻射作用

實(shí)踐平臺(tái)在物理與電子信息學(xué)院各專業(yè)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，結(jié)合“1334”教學(xué)模式的運(yùn)用，提升了學(xué)科、專業(yè)、實(shí)驗(yàn)室和師資隊(duì)伍建設(shè)水平，建成了省級(jí)生物物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、省級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、省級(jí)特色專業(yè)、省級(jí)精品課程、省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科等多個(gè)省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目，同時(shí)培養(yǎng)了省級(jí)教學(xué)名師。

在成果的探索和應(yīng)用過(guò)程中，我們也獲得了一些高級(jí)別的課題，如國(guó)家自然科學(xué)基金課題7項(xiàng)，國(guó)家“十一五”教育研究課題3項(xiàng)，山東省教育規(guī)劃“十二五課題”1項(xiàng)。

實(shí)踐平臺(tái)在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力方面取得了顯著的成效。基于該平臺(tái)，培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在各類發(fā)明創(chuàng)造與大學(xué)生科技文化競(jìng)賽中，獲得200余項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，其中國(guó)家特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家一等獎(jiǎng)25項(xiàng)，國(guó)家二等獎(jiǎng)36項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文7篇，SCI、EI收錄5篇，有6篇畢業(yè)論文獲得山東省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文。獲發(fā)明專利18項(xiàng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的探索與實(shí)踐，提出了“學(xué)科交叉、實(shí)踐創(chuàng)新、協(xié)同育人”的人才培養(yǎng)理念，形成了“1334”人才培養(yǎng)模式、“3＋2＋4”實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建了多學(xué)科交叉融合創(chuàng)新實(shí)踐育人平臺(tái)。該平臺(tái)在教學(xué)科研、質(zhì)量工程、隊(duì)伍建設(shè)、人才培養(yǎng)等方面取得了顯著成效。今后，將進(jìn)一步提升理念，優(yōu)化模式，完善平臺(tái)建設(shè)，發(fā)揮更好的輻射帶動(dòng)作用。

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