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新工科背景下材料化学专业多元化、创新型卓越工程人才培养方式初探

时间:2022-04-02 08:19:36 浏览次数:

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1.2 新工科教育的初心和使命

习总书记一贯高度关注我国高等教育,强调其发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志,同时指出“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切,对科学知识和卓越人才的渴望比以往任何时候都更加強烈”。基于为国家培养德智体美劳全面发展的多元化、创新型卓越工程人才这一初心,肩负成功把握新一轮科技和产业革命机遇、增强制造业技术创新能力、为“中国制造2025”、建设“网络强国”和“一带一路”等战略目标的达成提供强大动力和有力保障这一历史使命,我国教育界于2016年开始考虑借鉴国外在工程教育领域的改革创新经验逐步推动我国工程教育领域的改革创新,相继于各大研讨会后形成“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”等指导性文件,提出了内化的新工科教育的理念。钟院士从“一德三新”四个层面对新工科教育理念的内涵进行了解析:(1)坚持以德树人为引领;(2)以应对变化、塑造未来为建设新理念;(3)以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为新的主要途径;(4)以培养未来多元化、创新型卓越工程人才为新的要求。归纳而言,未来的新工科应具有战略型、创新性、系统化和开放式的特征。目前,新工科教育的概念获得了具有工科优势高校、综合性高校和各地方高校的拥护和响应,并积极启动响应新工科专业的建设。南京邮电大学作为一所以工学为主体,以电子信息为特色,理、工、经、管、文、教、艺、法等多学科相互交融的国家“双一流”建设高校和江苏高水平大学建设高校同样正加强工程教育的力度,积极推进新工科专业的持续改进,以期满足新工科教育的新要求。

2 南京邮电大学材料化学专业工程教育的特色、优势与不足

本专业本着培养具有科研能力的高级工程技术人才的初心,以学生为中心,制定了由通识类、专业类、实践类和创新拓展类四大模块组成的系统的课程教育计划,为达成培养具有扎实的材料化学的专业知识与工程技能、具有良好的学习能力、创新意识、安全意识、国际视野和团队合作精神;能够在光电功能材料及相关领域从事合成与加工、结构与性能分析、工程设计、技术开发、生产经营与管理等工作的多元化、卓越工程技术人才打下坚实基础。

2.1 优势与特色

本专业以光电功能材料为主要方向,依托信息材料与纳米技术研究院的人才培养基地,学院目前拥有多种大型实验设备,建设有“有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地”,“江苏省生物传感材料与技术重点实验室”、中央(财政部)与地方共建“有机电子”专业实验室等高水平科研优势平台。为培養和提升本专业学生科研创新能力,自2013年起学院开始建立本科生导师制,对学生的职业生涯规划、职业从业教育进行指导,并引领学生早进团队、早进课题、早进实验室培养科研素质,以利用以上优势科研平台和高水平师资反哺本科教学,使本专业在本科学生科研创新能力培养方面展现出巨大优势。同时有选择性地开设由有机功能材料与器件、光电功能材料及应用、传感材料及其应用、有机电子学(双语)、平板显示技术等特色专业课、展开由材料合成课程设计、光电材料设计与应用综合实验等不同角度的应用基础训练,也使本专业具有鲜明的光电信息材料及应用特色。

2.2 不足之处

多年来,虽然通过本科生导师制创造条件为全院学生搭建了科技创新活动平台,有效促进部分学生的科研创新能力培养和创新项目孵化,然而在团队协作能力、在多学科背景下就材料化学领域相关问题与业界、同行及社会公众进行有效沟通和交流的能力、项目管理能力和实践创新能力方面的培养和训练方面还有较大的进步空间,尤其在当前人工智能、互联网、大数据、机器学习以及能源环境等前沿和重点领域发展的背景下,本专业学生在各交叉融合领域的创新能力的培养方面仍有不足之处,有待通过持续改进,探索一条新工科背景下材料化学专业多元化、创新型卓越工程人才培养方式。

3 多元化、创新型卓越工程人才培养方式的初探

响应新工科建设号召,结合上述优势和特色,克服上述不足,笔者团队以项目为导向,兼顾学生个性化发展,组建跨专业、跨年级延续性创新实践团队,通过实践积累经验,秉承新工科教育内涵,初步探索了一条多元化、创新型卓越工程人才的培养方式,如图1所示。

图1 笔者团队初步探索的多元化、创新型卓越工程人才的培养方式示意图

3.1 具体措施

3.1.1 导师引导

聘请本专业老师作为本科生导师,辅导学生学业,通过专业导论课、实地参观考察、与导师交流等方式帮助学生充分了解各位材料化学系导师的强项和优势,坚定专业自信心;同时引导学生认清自身的长处和缺点,做好学生的自我定位和人生规划工作。

3.1.2 项目分流,个性化培养

学生根据自己的兴趣爱好和人生规划通过师生互选机制进入相应导师的课题组,并与导师讨论选择个性化的科学研究型或工程技术型或创新创业型等创新实践项目,从此进入项目导向分类培养的模式来展开相应创新实践能力的培养。通过该方式可以有效避免前期单一培养模式下,部分学生因对科研不感兴趣,虽加入导师科研团队,但是并未深度参与到导师科研团队的科学研究工作和STITP计划等科研创新活动,而导师制政策部分流于表面、存于形式,效果并不明显的问题。

3.1.3 团队培养

兼顾学生发展的个性化因素,同时强化本专业学生的团队协作能力、项目管理能力以及在本专业与人工智能、互联网、大数据以及能源环境等前沿和重点学科相结合、相交叉等领域的创新实践能力,本团队从2018年下半年开始着手组建由2017级材料化学专业同学为主,包含2016和2018级同学在内共19人的跨专业(见表1)、跨年级创新实践团队,团队同学专业涵盖材料化学、高分子科学与工程、光电信息科学与工程、微电子科学与工程、信息安全、通信工程和经济统计等专业。同学们根据自身的兴趣爱好分别选择参加“互联网+”、节能减排大赛和挑战杯等竞赛团队,以及大学生创新训练计划(STITP)等科研创新团队。同时、邀请相关专业的老师和企业自身工程师作为合作导师指导相关团队的创新实践工作。组建这类跨专业、跨年级延续性竞赛团队其优势在于:(1)团队成员在专业的基础上,根据各自的人生规划、特长和兴趣爱好分配工作内容。兼顾学生个性化发展,能够极大调动每位同学的积极性。(2)各司其职、各尽其责,要求学生积极参与同时主动总结、汇报并与团队指导老师和其他成员一起讨论创新实践过程中获得的成果、遇到的问题、提出解决的方案和下一步方案,最终通过不同专业同学的思想碰撞,帮助学生们掌握更多跨专业知识和创新实践技能,培养和提升学生们的团队沟通、交流、协调和管理能力和互联网相关创新实践能力。(3)跨年级组建创新团队有助于以老带新,形成传帮带效果,实现创新实践精神的传承和团队的发展成长,提升新队员的学习和工作效率,同时,有助于保证创新项目的延续性。

3.1.4 创新能力终考

学生将延续二和三年级的创新成果,利用不断增强的创新能力,在指导教师的指导下独立开展、完成毕业设计、论文撰写并通过答辩,完成对自身创新实践能力的一次终考。

图2 笔者指导“互联网+”团队项目研讨及

“互联网+”大学生创新创业大赛获奖情况

3.2 初探成果与讨论

在笔者的指导下,各团队先后获得以下成果:

1)“互联网+”团队于2019年5月成功获得南京邮电大学第五届“互联网+”大学生创新创业大赛创意组一等奖,见图2。

2)笔者指导的科研创新团队获2019年第十届大学生节能减排社会实践与科技竞赛校级二等奖,证书见图3;

3)笔者指导的蔡宇晴、徐晔辰团队在南京邮电大学第二十二届科技节“邮你才美”图片设计比赛中获得校级三等奖,见图3。

此外,2019年7月,笔者带领本硕博社会实践团队赴南京博蕴通仪器科技有限公司和南京科润工业介質股份有限公司开展主题为“科技创注活力校企联动谋发展”的暑期社会实践活动。经过深入调研和实践讨论,本专业的本科生对热处理设备的设计、生产和用途及热处理介质的研发过程有了深刻的认识,有效增强了学生创新能力。

目前成果虽不突出,但团队学生利用课余时间参加上述创新创业竞赛,在不断遇到问题、分析问题、解决问题、归纳总结和制定下一步计划的循环中,创新能力得到了充分培养。在创新实践过程中、在进展汇报过程中、在组会报告聆听和讨论过程中,团队沟通和协作解决问题的能力得到全面提升。同时,材料化学专业的学生也可以在这个过程中学习和掌握部分电子信息、互联网和信息检索和团队运营等相关知识,增强跨专业创新实践意识和能力。以上创新实践过程和成果将为团队成员成长为多元化、创新型卓越工程人才奠定坚实的基础

图3 节能减排社会实践与科技竞赛和“邮你才美”

图片设计比赛获奖证书

4 结论

结合新工科教育背景下对创新能力提出的更高要求,针对我院材料化学专业的不足,笔者在课程教育的基础上尝试利用学生课余时间开展创新能力培养的探索,并取得了一定的实践成果。本团队在本科生导师制的基础上,引入项目分流和个性化培养、组建跨专业和跨年级的延续性创新实践团队等措施培养学生的创新能力,多次参加学校创新创业竞赛,获得多个奖项。这说明本文所探索与实践的创新能力培养方式具有较强的可行性,符合新工科教育的要求,将为未来新工科教育背景下材料化学专业卓越工程人才创新能力培养提供参考。

【参考文献】

[1]顾佩华.新工科与新范式:概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究,2017年第6期.

[2]邱林润,李炳.新工科背景下应用型本科实践教学研究[J].农村经济与科技,2017,28(22):216-217.

[3]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017年第3期.

[4]赵德刚,王琦.新工科建设背景下材料类专业综合改革与实践探索[J].教育教学论坛,2018,13:205-206.

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