基于“雙平臺”模式培養高素質材料類新工科人才的研究

曾廣根 王文武 張靜全 黎兵 李衛 武莉莉

摘? 要：新工科人才培養體系的建立需要在人才培養模式上進行積極的探索。文章立足專業課程教學和產學研用合作，通過合理高效的整合各類教學科研資源，提出了構建“校內”+“校外”雙平臺的育人模式，形成學校“雙創”人才培養的助推器，彰顯學校辦學特色。通過實施課堂（學）+實驗室（研）/學校（學+研）+企業（研+產+用）的協同方式，探索培養面向“雙一流”大學建設、面向未來工程發展的高素質材料類新工科人才的新機制、新方法和新模式，力爭將企業的創新驅動與需求融入到高校的協同育人的生態圈，致力于形成長期的產學研用的實踐。

關鍵詞：雙平臺;產學研;人才培養;新工科

中圖分類號：C961? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）18-0158-03

Abstract： The establishment of an education system for the development of new engineering andtechnical disciplines requires active exploration in the talent cultivation models. Based on the professional courses and industry-university-research cooperation. The construction of the "inside of university" + "outside of university" dual-education mode has been proposed in this work to form a boost for the school's "double-creative" talent training and then highlighted the characteristics in running a university with the reasonable and efficient integration of various teaching and research resources. Through the implementation of classroom （study） + laboratory （research） / university （study + research） + industry （research + production + application） collaborative approach， we have explored the new mechanism， new methods and new models to train high quality materials students of new engineering and technical disciplines for the construction of "double-class" university and the development of future-oriented engineering. Furthermore， we strive to integrate the innovation drive and demand of enterprises into the collaborative-education ecological circle of university， and strive to advocate long-term practice of industry-university-research cooperation.

Keywords： double platform; industry-university-research cooperation; talent cultivation; new engineering and technical disciplines

一、研究背景

產學研協同是一種合作的教育培養模式，由美國辛辛那提大學工程學院教務長赫爾曼·施奈德于1906年提出，在上世紀80年代后期引入我國。[1]產學研合作教育興起的目的是為了加強工科學生的實踐創新能力，解決學校教學與社會需求脫節的問題，也是建設與發展新型工科的重要舉措。相比單一而傳統的課堂教學，產學研合作的教育培養模式有利于高校與社會的資源配置，拓寬育人的渠道，有利于促進協同發展，教學與科研相長，也有利于營造良好的創新體系和文化氛圍，構建多層次的實踐平臺，進而使培養的人才具有創新性思維、創造性實踐能力和務實性科學精神。[2]在《中國制造2025》計劃的重點領域突破之際，在應對以智能化生產為標志的第四次工業革命的需要之時，探索基于產學研用協同育人新模式，對于推進新工科人才培養尤為重要。[3]

目前，在實施產學研用協同育人方面，國家部委和地方政府都在積極探索，科學引導，規范實施。比如為貫徹落實《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》（國辦發〔2015〕36號）文件精神，教育部高教司組織了有關企業支持高校教師和學生共同開展產學研合作協同育人項目，創新產學研合作協同育人機制。[4]江蘇常州市通過設立科教城，融合了“高教園區、科技園區、孵化園區”三位一體的產學研合作基地和“教學資源、產學研合作、公共服務”三大資源開放共享平臺，首創高職類教育跨界“共建、共管、共享”新機制和“校、所、企”產學研協同育人新路徑。[5]而作為培養人才的高地，高校對產學研協同育人的探索與實踐一直沒有停止：江南大學以協同創新中心培育為主要依托，以共建地方研究院（所）為紐帶，以創新校企合作機制為突破口，推進產學研協同創新人才培養。[6]筆者所在的教學團隊，結合所授課程《電子封裝材料》，開設了與Intel公司合作的校企聯合課程。該課程主要面向四川大學工科學院的研究生和本科生，企業選派資深管理人員和技術人員到校授課，參加培訓的同學通過考察即可獲得Intel公司頒發的課程培訓合格證書。這項有意義的活動在提高學校課程建設水平，推進優質教學資源共享，豐富學生的課堂實踐和產學研協同培養創新人才等方面做了有益的嘗試和探索。

國外方面，最具代表性的是美國政府通過一系列的政策法規，采用多種政策工具推動產學研協同創新，重構了大學、產業與政府之間的新型協同創新聯盟，發展了 “州/產業/大學合作研究中心”（S/I/UCRC）。[7，8]以本文作者曾訪學的美國堪薩斯大學物理系為例：在培養面向企業需求的工程師時，學生與物理系教授和聯盟企業的工程師密切交流與合作，有長效的定期與不定期的溝通機會，學生會被安排到產業研究基地考察并開展包括實習在內的各種實踐活動，在產業聯盟基地內，學生主動接受各種培訓，提高適應產業環境的研究能力和交流技能，促進了學生由大學向企業的過渡。在其他國家，日本建立了產官學合作體制，引導企業與大學對新技術、新工藝進行共同開發，有效的縮短產品研發周期，同時培養并儲備了大量的產業人才。[9]德國政府加大了對高校、企業和各級研究機構的資助力度，培育面向智慧工廠、智能生產和智能物流的具有工匠精神的德國工程師。[10]

綜合各國對產學研協同育人的政策支持和實際運行情況來看，產學研協同合作培養人才是高校工科類專業育人的重要組成，我國在這方面也有了良好的開端，培養了一大批創新性工程人才，取得了很好的建設效果。[11，12]但是在實際發展建設過程中，協同育人體系也存在著各種各樣的問題，加之各高校所處的位置及培養人才的定位有很大的區別，不同類型的高校需要探索適合本校人才培養的道路，而即便在同一個高校，不同的專業也有必要探索符合本專業發展的產學研育人模式。[13]

有鑒于此，本文從我國新工科建設的實際需求出發，在整合校內外教學、科研、生產及應用的各種資源的基礎上，構建校內平臺與校外平臺，研究面向“雙一流”大學建設、面向未來工程發展的高素質材料類新工科人才培養的新機制、新方法、新模式和新實踐。

二、實施過程

本文從校內外平臺資源整合出發，進行了如下的協同實踐：

（一）建立校內平臺：課堂（學）+實驗室（研）

結合近年來承擔的專業課程教學與科研項目研究，構建“課堂+實驗室”平臺，探索“學+研”人才協同培養模式。所涉及的課程包括但不限于與材料類專業密切相關的專業課程，比如《半導體物理》、《光電子材料與器件》、《薄膜物理與技術》、《現代材料分析技術》、《電子封裝材料》、《新能源材料》、《太陽電池原理》以及《太陽電池組件制造技術》等;實驗室能夠提供的研究平臺設備包括各種功能材料制備設備、后處理設備、器件及組件研制系統、各種材料性質測試儀器、器件性能測試設備、老化設備以及小型系統建設與運維平臺。該協同育人模式是以面向本科生的各層次的科研訓練、創意實驗以及雙創項目為導向，以教師承擔的科研項目為依托，整合師資團隊的教學科研資源以構建“教學→研究→教學”的校內平臺。平臺架構及運行情況如圖1所示。

（二）建立校外平臺：學校（學+研）+企業（研+產+用）

依托長期以來的實習單位以及新合作設立的實踐基地，構建“學校+企業”平臺，探索“學+研+產+用”人才培養模式。該平臺運行時間一般在學生大三及以后，經過“課堂+實驗室”校內科研平臺的訓練，學生到校外平臺進行實踐。所涉及的實踐基地包括了先進功能材料制造企業、器件與系統集成生產企業以及整機裝配企業等。

三、結果分析

（一）面向校內平臺

在校內平臺的運行過程中，作者采用基于問題學習（Problem-Based Learning 簡稱PBL）的教學模式，并將教學問題的解決融入到教師科研平臺當中。以作者承擔的其中一門專業課程《現代材料分析技術》運行為例：

1. 分組

在《現代材料分析技術》課程學習之前，學生首先要組成一個學習小組，一般2-4人為一組，學生們要互相了解或認識，為合作學習創造一個良好的人際氛圍。從抽樣調查來看，大多數學生趨向于以同寢室或關系好的同學做組合，占比分別達到37.50%和29.17%。

2. 問題的設計、解決與討論

設計的題目包括測試方法的選擇、測試功能的拓展以及測試結果的分析。在設計時，盡量用較少的信息傳遞相對綜合復雜的問題，并和學生交流溝通，形成共同的理解，在問題提出時，引導學生利用好互聯網線上與線下的兩種資源。在這個過程中，教師由單一的上課者變為問題提出和解決的促進者與引導者，而學生則成為解決問題的主導者和責任人。這個過程是學生自主學習的重要環節，分組組長負責成員的召集并分解任務，對成員收集的資料進行匯總討論，甄別信息的來源是否可靠，及時和教師溝通交流;另外，學生可以根據課程培養的要求，結合自身特點，進入教師所在的研究平臺，進行課程實踐;研究平臺能夠給學生提供與《現代材料分析技術》課程相關的測試表征訓練，包括面向各種新材料的形貌、結構、電學、電子學、光學等性質的測試，也提供面向器件的測試。在平臺運行之前，首先對學生需要使用的相關測試儀器設備進行培訓，比如紫外-可見透過譜設備，材料厚度測試輪廓儀，四探針表面電阻測試儀等。學生根據測試的要求，完成相應的實踐任務，并形成結論報告。按照不同小組獲取知識、消化知識的方式不同，鼓勵學生采用多種形式報告。學生的報告應該理清設計問題的目標和課程教學的目標之間的關系，對資料有較好的消化整理，能夠體現課堂理論知識和專業實踐知識的融合，能夠真實的反映學生解決問題的能力、動手操作的能力以及歸納總結的能力。

通過校內平臺的運行，改變了傳統的課堂授課方式，推進了探究式的課程教學，將更多、更新、更實用的科研成果納入課堂教學，構建出“課堂+實驗室”的校內“學+研”協同育人平臺。實際上校內平臺的功能還不僅限于此，還可以滿足本科生的各層次的科研訓練以及“雙創”項目的需求，從而實現了“教學→研究→教學”的互動。需要指出的是：校內平臺并非獨立建制，它是依托各個專業實驗室，是各種項目動態性和教學穩定性的有機對接，特別是結合教師在研的項目與當年運行的課程，引導學生申報相關的科研實踐課題，然后根據學生項目的性質和內容導入進課題組，通過指導教師的帶領，進行“課堂+實驗室”平臺的聯動協作。

（二）面向校外平臺

與具有社會公信力、影響力以及有產學研協同育人意愿的企業構建校外協同育人平臺（比如實踐基地、聯合實驗室、工程中心以及各類工作站等），依托企業優秀的產業實踐和項目運行管理經驗，探索以產學研用項目合作為載體的育人模式，探索創新創業定制式人才培養模式，探索新工科人才彈性培養模式。該平臺與企業的創新、人力資源以及科技需要緊密結合，充分利用了高等院校的技術、人力資源及先進的科學研究實驗平臺的優勢，充分利用了企業的產業、人力管理與現代化的工藝生產線的優勢。一方面立足新工科背景下的課程設置，學生深入企業進行有目的、有計劃的實踐，獲得相關的生產與管理的經驗，并將理論與實踐相結合，提升專業應用與就業能力，同時實行校內外導師制，對承擔的任務進行目標考核，確保實踐不流于形式，讓學生真正融入到企業的生產中。另一方面高校發揮人才與科研優勢，協助企業做好員工培訓與再教育、技術咨詢與顧問以及協同創新與協作研發等工作。這兩方面的互動很好的促進了多層次的人才培養，促進了學校教學質量和科研水平的持續提高，促進了學校、企業和社會的溝通交流、共同進步，尤其使學生感受到了工作的“真實場景”，有效的提升了職業認知能力和綜合實踐能力，進而實現了“協同育人、校企合作、優勢互補、共建共享、產學雙贏”的目標，形成了“教學→科研→產業→應用→教學”協同育人的良性互動模式。

四、結論

通過校內外兩個平臺的運行，構建出協同培養新型高素質材料類人才的模式，充分利用線上和線下、教學與科研、校內與校外的各種資源，協調學生、教師、企業三者的角色，培養學生工程創新和創業創造的能力。而人才培養的過程就是學生進行自我調節、重構知識而進行的思維訓練過程，學生在探索課堂中的問題與實踐中的問題之間的異同的過程中，批判性和創造性思維得到了鍛煉。另外，通過平臺的運行，可以建立起科學而合理的人才培養評價體系。

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