材料類創新型本科人才培養的探索與實踐

李磊+曲選輝

摘? 要：傳統的人才培養模式難以適應創新型國家建設的需要。構建以學生為主體，注重學生創新能力的高水平創新型人才培養模式成為高等教育的必然選擇。北京科技大學通過多年的探索，依托學科優勢，改革教學計劃，把教書和育人緊密結合在一起，構建了“四階遞進，三體并舉”的高水平創新型材料類本科人才培養體系，使學生經過4年的培養能夠具有創新精神、提升創新能力，切實培養創新人才。

關鍵詞：材料專業;創新型本科人才培養;教學改革實踐

目前，材料科學迎來新一輪高速發展，半導體材料、結構材料、高分子材料、敏感與傳感轉換材料、納米材料、生物材料及復合材料等成為材料科學與工程科學領域研究與發展的主導方向。我國材料科學領域中長期發展規劃立足于國家重大需求，將自主創新、提高核心競爭力和增強材料科學領域持續創新能力作為戰略重點，對材料類人才培養提出了新的要求，其中創造力是最核心的要求。然而，我國高校傳統的教育模式過于重視教師的主導作用，忽視了學生批判性思維的訓練、創新精神的培養及創新能力的提高，限制了高水平創新型人才的挖掘和發展。

近年來，我校充分依托學科優勢，在材料類本科教學上不斷進行新的探索，逐步確立了“啟發創新思想、強化創新基礎、培養創新能力”的人才培養理念，建立了“四階遞進，三體并舉”的材料學科高水平創新型本科人才培養體系，實現了創新人才培養的系統性和長效性。

一、“四階遞進，三體并舉”創新型本科人才培養體系的內容與實踐“四階遞進，三體并舉”創新型本科人才培養體系是指針對不同階段學生的特點，通過創新文化氛圍建設依次遞進地幫助學生激發學習興趣、啟發創新思想、訓練實踐技能、提升創新能力，進而培養創新人才;按照培養創新型人才要求的知識結構，依托學校雄厚的師資、先進的研究平臺及高水平的科研成果，開展師資體系、課程體系、實踐體系“三體”建設，對創新型人才培養形成強有力的保障。該體系旨在推進和加強創新文化的熏陶和影響，切實落實創新人才培養目標，真正實現學生創新能力的培養和提高。

1.改革教學計劃，“四階遞進”，培養創新人才

我校針對新材料技術發展特點和趨勢，探索設立了強化數理基礎的“理科班”、與國際接軌的“國際班”和瞄準前沿方向的“納米班”，在通識教育基礎上根據培養目標和學生需求分類培養，制定專門的培養方案，完善課程間的銜接，去除陳舊重復內容，并將工藝教學內容納入自主學習平臺和創新實踐過程中。強化“理論物理”、“量子力學”等基礎課程，增加計算材料學、集成計算材料工程、材料基因組技術等材料研究新方法的內容。在保障材料學科創新型人才必需的基礎上，在教學體系中引入“四階遞進”的創新思想培養方案，解決了教學體系中涉及的知識面較窄、教學內容相對陳舊及“灌輸式”課堂教學等問題。

一是依托優質師資力量，名師導學，激發學習動力。我校材料學科目前擁有教授189人，其中包括院士5人，首屆國家級教學名師1人，國家級教學團隊1個，長江、杰青等領軍人才10人。新生入學伊始，依托材料學科教學名師、科研領軍人物的人格魅力和最新科研成果，按“一班一師”由知名學者小班授課，講授“材料科學工程導論”課程（1學分），使學生初入大學就有機會接受名師指導。通過與名師進行課堂交流，使新生感受到教師對科學的執著熱愛和鉆研精神;通過名師講授，開通“本科生課堂”與“世界一流科研工作”之間的“直通車”。同時，授課名師擔任該班大學四年的學術導師，引導學生了解專業，開闊視野，激發學習動力。通過該課程的設置，在大一階段激發學生專業興趣、引導學生確立正確學習目標。

二是依托學科國際影響力，創辦中國材料名師講壇，啟發創新思想。我校材料學科在美國的ESI檢索中始終排在全球前1%，特別是已位列第9位，在國際上有重要影響。依托學科國際影響力，2003年在教育部、科技部和國家自然科學基金委員會的支持下，我校創辦了“中國材料名師講壇”，至今已邀請65位（國外33位、國內32位院士）世界頂級材料大師來校授課（可獲1學分），為廣大學生創造聆聽大師教誨、與大師面對面交流的平臺。在此基礎上，《中國材料名師講壇（第一輯）》于2012年出版公開發行。

三是依托高水平科研平臺，開展創新活動訓練實踐技能。我校材料學科擁有強大的科研團隊、一流的科研平臺（1個國際研究機構、7個國家級研究平臺、1個國家級教學示范實驗中心）。從大二下學期到大四上學期，鼓勵學生自主聯系教授，開展課外創新活動，每年組建80個左右的創新訓練團隊，完成項目的學生可獲1學分。大學生的科研訓練項目（SRTP）全部來自學院教授的國家級、省部級科研項目。通過實踐鍛煉和檢驗，使學生接受基本的科研創造訓練，增強實踐技能，其中表現突出的學生在本科階段發表文章或申請專利。

四是依托學科最新研究成果，改革畢業設計環節，提升創新能力。學生第七學期在教授指導下開展調研，自主發現問題并提出研究方案，第八學期直接進入實驗環節。通過這一舉措，有效地延長了學生畢業設計時間，加深了學生對課題的認識，使學生畢業設計工作真正與教授的最新研究進展相結合。教授積極將自己的最新研究內容應用于本科生畢業設計，大大提高了畢業設計的水平和取得創新成果的幾率。

2.完善培養體系，“三體并舉”，提供強力保障

在教學團隊、課程體系、實踐平臺方面開展創新，通過構筑師資體系、課程體系、實踐體系“三體”建設，建立了將教師科研成果及時融入本科教學內容的有效機制，探索出將科研平臺服務于學生自主創新平臺的有效途徑，以滿足學生自主創新的需要。

一是通過團隊建設構筑優質師資體系。完善考核制度，將承擔本科生課堂教學32學時作為教授年度考核合格的必要條件，實現了教授給本科生上課率達到100%;設計了以課程或課程體系為單位，高水平科研團隊向高水平教學團隊“轉變”的戰略。以課程體系為單位組織教學團隊，開展教改研究，在崗位評聘和職稱晉升方面向優秀教學團隊傾斜。例如，材料學教學團隊（首屆北京市優秀教學團隊，2010年國家級教學團隊）充分發揮團隊中3位教學名師的帶頭作用，借鑒國家精品課程“材料科學基礎”的建設經驗，定期開展集體教學研討活動，全面提高團隊教師隊伍的教學工作水平。endprint

二是通過課程改革豐富專業課程體系。鼓勵教師將最新科研成果納入本科生教材，與專業課教學相結合，使學生盡早接觸學科前沿，實現“以研促教”，培養學生創新精神。曲選輝教授將課題組在粉末冶金方面的最新研究成果作為“材料科學與工程導論”的重要內容，極大地激發了學生的創新興趣。每年申請到該課題組開展創新實踐的學生絡繹不絕?？涤懒纸淌谠诒究粕n程“軋制工程學”中引入“新一代鋼的薄板坯連鑄連軋工藝”（國家“973”課題）的研究成果，并編寫出版了教材《軋制工程學》（北京市精品教材）。

三是通過平臺建設拓寬學生實踐體系。建設“材料科學基礎”等自主學習平臺（該成果獲北京市高等教育教學成果二等獎）和材料虛擬實驗室，使學生不受時間空間限制，自主學習和開展創新研究;依托國家重點實驗室等18個國家和省部級研究平臺以及46個團隊實驗室，建設了51個本科生創新實踐平臺;在實踐環節中，組織本學科特色比賽，主辦全球顯微結構攝影大賽、全國大學生金相技能大賽，提供成果展示平臺;與美國“量子設計”公司、德國“卡爾蔡司”建立聯合實驗室，在材料測試、科學研究和實驗教學方面進行合作。

3. 面向未來，“未雨綢繆”，多模式培養

創新型人才成長受到多種因素影響，科研、工程建設中不同的崗位需要不同類型的創新型人才。未來創新型人才的培養，需要不斷更新教育理念，更需要不間斷的教育實踐。為此，我校進行了多模式培養的探索。2007年，“理科實驗班”探索數理基礎對高水平創新人才成長的作用。2008年，“國際班”探索國際化視野如何促進人才成長。2010年，申請“納米材料與技術專業”并進行專業綜合改革，探索“厚基礎、大科學、融合創新”的培養模式。

各模式下的成功經驗相互借鑒，不斷凝練，共同促進，有力地推進了我校材料學科的本科教育教學改革。相關經驗對提高我國高校本科教育教學質量具有參考意義和推廣價值。

二、人才培養體系的實施效果

培養高水平創新型人才是當今時代的呼喚，“四階遞進，三體并舉”人才培養體系的構建，為進一步完善和探索高校本科生創新教育模式奠定了基礎。該體系著重解決了在材料專業創新人才培養過程中存在的四個方面的教育教學問題：傳統課程以知識講授為主，教學體系涉及的知識面較窄，內容相對陳舊，難以調動學生主動性，缺乏對于學生創新興趣、創新思想的啟發以及對創新能力的培養;缺少將教師科研成果及時融入本科教學內容的有效機制;受實驗教學資源制約，專業課實驗教學缺乏將科研平臺服務于學生自主創新的有效途徑，不能滿足學生自主創新的需要;教學設計不能充分滿足社會對材料類人才的需求，不能滿足學生多樣化的學習發展需求。

經過近十年的探索，我校實現了材料類高水平創新型人才培養的突破，對新時期材料專業高水平創新型人才培養具有重要的示范作用和推廣價值，受到其他高校和社會的好評。該成果也獲得了2014年度國家級教學成果一等獎。

1. 形成了崇尚創新的文化氛圍，培養學生創新精神

“中國材料名師講壇”已成為我國材料領域最重要的講壇之一，吸引了一些著名學者主動要求前來講學。學院累計萬余名學生聆聽了世界大師的教誨，同時還吸引了清華大學、鋼鐵研究總院等近20所高校、科研院所學生參加，達到了以世界大師為我校之大師、以科學之思想為創新之思想的目的。同時，高水平多層次的科學論壇、學術交流和科技競賽培育了崇尚創新的文化氛圍。

2.搭建了長效實踐平臺，學生創新能力得到顯著提高

5年來，本科畢業生深造率從46%提高到65%，特別是到清華大學、北京大學以及美國斯坦福大學、英國劍橋大學、德國亞琛工大等國內外著名單位深造的人數從每年80余名增加到了220余名;學生課外創新活動參與率從不到40%增加到80%以上;獲得了30個國家級和北京市級創新項目獎，其中5項獲全國“挑戰杯”獎項;本科生發表SCI論文179篇，申請專利79項?？姵闪镣瑢W獲2011年度“Charles Hatchett”獎（Nb微合金化領域國際最高獎），這是該獎項設立33年來首次由中國研究團隊獲得;王樂在Nature Materials、 Applied Physics Express等雜志上發表13篇論文，總影響因子達50.5。

3.體系應用情況良好，示范作用突出

《金屬材料學》是北京市精品教材，同時入選國家“十二五”規劃教材，年均銷售量超過3000冊。《材料科學基礎》為北京市精品教材?！恫牧夏芰繉W》、《合金相與相變》、《材料科學基礎》等教材被80多所高校采用。名師課堂“材料科學與工程導論”被列入首批教育部精品視頻公開課建設計劃。材料學教學團隊榮獲2009年和2013年兩屆北京市教學成果獎一等獎2項，二等獎1項。3人獲寶鋼優秀教師獎;新增北京市教學名師1人。自主學習平臺被清華大學等8所高校使用;100多所高校老師來實驗中心培訓、參觀交流;校外實習基地每年接納500名清華大學、北京化工大學等高校本科生實習。學院被教育部材料科學與工程專業教學指導委員會推選為該專業“教學質量國家標準”制定的牽頭單位。

今后，我校將繼續按照創造的規律，在材料學科學生教學實踐中做出新的探索和貢獻，培養出更多適應創新型國家建設需要的高水平創新型人才。

[責任編輯：夏魯惠]endprint