大学化学, 2019, 34(11): 103-107 doi: 10.3866/PKU.DXHX201908039

教育专题

“新工科”视角下以学生为中心“一纵三横”创新人才培养模式

张树鹏,1, 钟秦,1, 葛玲玲2, 郝艳霞1, 董伟1

Student-Centered "Yi-Zong and San-Heng" Innovative Talent Training Mode from an Emerging Engineering Education Perspective

ZHANG Shupeng,1, ZHONG Qin,1, GE Lingling2, HAO Yanxia1, DONG Wei1

通讯作者: 张树鹏, Email: shupeng_2006@126.com钟秦, Email:zq304@mail.njust.edu.cn

收稿日期: 2019-08-27   接受日期: 2019-10-9  

基金资助: 江苏省青蓝工程人才计划
南京理工大学高等教育教学改革研究课题.  2017-A-7
南京理工大学“课程思政”教学研究课题.  2018-63
南京理工大学高等教育学会研究课题.  2018

Received: 2019-08-27   Accepted: 2019-10-9  

Fund supported: 江苏省青蓝工程人才计划
南京理工大学高等教育教学改革研究课题.  2017-A-7
南京理工大学“课程思政”教学研究课题.  2018-63
南京理工大学高等教育学会研究课题.  2018

摘要

新经济背景下,社会发展更加需要工程实践能力强、创新能力强、具备在国际高精尖领域拥有竞争力的综合高素质创新型人才。以“新工科”为视角,通过分析传统人才培养模式,建立了以学生为中心的“一纵三横”教育模式,这将更好地完善我校军工特色工程教育“新体系”。

关键词: 新工科 ; 学生 ; 创新 ; 人才 ; 高等教育

Abstract

Under the new economic background, social development needs more high-quality innovative talents with strong engineering practice ability, strong innovation ability and international competitiveness. Based on "emerging engineering education" perspective, the student-centered and "Yi-Zong and San-Heng" education mode has been proposed by analyzing the traditional talent training mode, which will better improve the "new system" of military engineering education.

Keywords: Engineering education perspective ; Student ; Innovation ; Talents ; Higher education

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张树鹏, 钟秦, 葛玲玲, 郝艳霞, 董伟. “新工科”视角下以学生为中心“一纵三横”创新人才培养模式. 大学化学[J], 2019, 34(11): 103-107 doi:10.3866/PKU.DXHX201908039

ZHANG Shupeng. Student-Centered "Yi-Zong and San-Heng" Innovative Talent Training Mode from an Emerging Engineering Education Perspective. University Chemistry[J], 2019, 34(11): 103-107 doi:10.3866/PKU.DXHX201908039

人才是实现科技创新,民族发展的战略资源。进入新时代,新技术、新产业的飞速发展,迫切需要作为培养高质量人才的高校教育模式进行变革。习近平总书记在党的十九大报告中指出,加快一流大学和一流学科建设,走内涵式发展道路是我国高等教育强国建设的必由之路。“双一流”建设,对于实现我国从高等教育大国向高等教育强国的历史性跨越具有重大意义。新时代高等教育,要切实培养具有家国情怀的综合创新性人才。为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展,教育部已经明确把“建立中国模式、制定中国标准、形成中国品牌”作为新工科建设的中国发展模式[1-3]

“以学生为中心”是新时代教育的核心。在2018年全国教育大会上,习近平总书记特别强调中国教育要秉承“立德树人”理念,将“培养什么人”“如何培养人”“为谁培养人”作为答好教育发展迈向高质量的时代答卷,也是办好党和人民满意教育的核心。因此,如何满足新时代对于高等教育的要求,以学生为中心,充分发挥新工科教育的力度,是当前全国高校应不断探索和迫切解决的问题。

1 现有教学模式存在的问题

“以教师为中心、以课本为中心、以课堂为中心”仍是教学的主流,较少关注学生学习兴趣、知识背景、思维方式、能力及目标等各方面存在的巨大差异,缺乏师生互动。学生依然存在厌学情绪。教学仍普遍采用“上课时间统一、上课进度统一、课程考试统一”的“三统一”模式,试卷成绩仍是界定能力高低的重要尺子。批量化、模式化、专业同质化严重,实验-实践课程体系不完整,课时偏少,实验-实践未能与创新、创业教育形成一体化,学生个性化培养缺失。

2 培养模式改革措施——“一纵三横”创新人才体系

南京理工大学是具有军工背景的全国重点高校,拥有明显的理工融合特色。化工学院在近70年的教学实践中,已覆盖化学工程与工艺及应用化学等多个本科专业。其中,教育部卓越工程师教育培养计划专业3个,江苏省重点专业类1个,江苏省品牌专业1个,教育部高等学校特色专业2个,“国家工程教育专业”认证专业3个。国家最高科技奖获得者,南京理工大学王泽山院士曾提出,要以学生为中心,将工程创新能力培养贯穿人才培养全过程。多年来,学院紧跟国际发展趋势,在王泽山院士、国家级教学名师钟秦教授等一大批名师指导下,进行了多角度、多渠道、多维度的改革。通过改变授课内容、授课方法及与多种实践相融合等方式加强素质教育的牵引,逐渐改善传统教育中以教师为中心的课堂灌输教育。以“新工科”为契机,大类招生为切入点,立德树人为引领,学生为中心,教师导学,切实开展“一纵三横”教育模式。一纵,即借助“本-硕-博”梯度教育的纵深,夯实基础理论及实验技术。三横,即注重横向多学科交叉,融入文学、艺术及管理知识;注重横向实验、科研与实习对接;注重横向学业教育与创新、创业育人体系衔接。“一纵三横”教育模式,更加强调人的自由发展,逐渐培养出既具有基础理论、工程经验,又有人文底蕴、家国情怀的可应对全球变化的新世纪工程型人才(如图1所示)。

图1

图1   以学生为中心的创新型人才培养模式


2.1 建立、健全教师导学制以唤醒并激发学生创新意识

大学生都清楚“业精于勤荒于嬉,行成于思毁于随”的涵义。然而,遗憾的是,很多学生进入大学后,失去了积极向上的发展心态,失去了对科学文化知识的求知欲,无法合理安排作息时间;还有的学生仍旧采用高中学习方法和状态,被动接受知识。学校、学院已经预先设定好课程,学生被动去接受。在这种模式下,学生缺乏创新思辨的激励,缺乏面对面的不同观点间的争论,压抑了学生个性。大学是什么?“自由之思想,独立之精神。”因此,建立、健全教师导学制以唤醒并激发学生创新意识是首要任务。

2.1.1 班导师导学

“导学制”在“差转优”过程中,可以促使学生带着问题进行“探索性、研究性学习”,使知识在认知中自然形成,而非直接获取。通过营造良好的学习氛围和浓厚的学术环境,加强了大学生的学业和职业生涯规划,建立了为什么学、为谁学、如何学的思想,切实提升学习兴趣;掌握专业知识和技能的同时,倡导学生建立正确的人生观、世界观和价值观。八年来,我校为全校本科生配备班导师,制定了详细的“班导师工作管理办法”和“班导师工作细则”。导学制让学生在学习目的、方法、态度与专业思想相衔接;让学生自觉学习、自我管理、自我约束和自我教育成为自动自发的源动力。通过班导师的适时点拨,让处于阶段性迷茫的学生能够从学习中找到快乐,克服厌学情绪,激发成就感。

2.1.2 设立新生研讨课、学科前沿课

推动教学方法改革,倡导启发式教学、研究型教学。学校面向大一新生开设了小班研讨课。建立师生互动沟通平台,实现名师与学生的零距离,充分发挥言传身教的重要示范作用,为后续深度学习打下良好基础。面向本科高年级开设了小班学科前沿课,深化学生对某一学科及相关专业领域知识的引领,培养发现问题、分析问题和解决问题能力,进一步激发科学兴趣,启发探究思维,提高创新能力。

2.1.3 课程思政润物无声

优化课程设计、言传身教,理工科课程思政润物无声。学生掌握先进科学技术的同时,将理想同祖国前途和民族命运紧密联系起来。我校优秀校友:卢柯教授,年仅37岁就成为中国科学院院士;我国反坦克导弹事业的主要奠基者和开拓者王兴治;“两弹一星”元勋任新民院士等事迹时刻感染学生,树立服务人民、奉献国家的家国情怀。国家级教学名师钟秦教授开设的“科学与艺术漫谈”思政课受到了学生们的喜欢与推崇。2018年,我校王泽山院士荣获国家最高科学技术奖,在他身上集中体现了南理工人强军兴国的使命担当以及“团结、献身、求是、创新”的崇高风范。凭借“六十年坚守”的科研精神,王院士为广大学子树立了拳拳为民心、殷殷从教情、巍巍创新志和铮铮爱国魂的家国情怀,时刻激励着学生用一生为国家强盛、国防强大贡献力量。

2.1.4 本硕博贯通培养

为进一步探索拔尖创新人才培养模式,我校创办钱学森学院,这是全国高校第二家、江苏高校首家以我国“两弹一星”元勋“钱学森”先生冠名的荣誉学院。采用高考录取后、入学前集中选拔和一学年后择优补充相结合的模式,每年选拔招收100名优秀学生。采取本硕博贯通培养的模式,实行小班化、研讨式教学,全程导师制,指导学生适应大学生活,明晰专业发展方向,夯实基础实验技能和相关理论,从第三年起为每名学生在全校范围内聘请学校院士、长江学者、杰青、教学名师等知名专家教授担任专业导师,并在专业导师指导下确定未来的专业方向及课程修读计划,实施个性化培养,取得了优异的育人成绩。

无论在理论课及实践过程中,教师应以引导、启发为主,发挥专业特长,凭借专业权威,做学生学习的领路人,激发学生自发自主学习意识,培养具有批判思维、创新精神和卓越自学能力的新时代大学生。

2.2 多学科交叉的综合型知识体系构建与考核变革

传统的理科和工科已不足以应对时代变革,需要升级换代老知识,重构核心知识,互补交叉多学科知识。“新工科”交叉融合了科学、人文及工程领域的知识。培养的学生不仅要精通某一学科专业知识,而且还要具有“学科交叉融合”的特征。这也是包信和院士强调的,要将学生培养成为一个兼具人文科学和工程实践的领袖人物。

2.2.1 大类招生教学改革

我们化工学院已经实施大类招生多年,在该体制下,成功构建了“全校通识课程+学科教育课+专业基础课+专业方向课程+推荐选修课程”的模块化课程群体系。在该体系内,学生可以根据自身兴趣及发展规划,自由选择人文、经济、管理等人文学科课程,自主制定个人培养方案。这将更加有利于全面培养知识面宽、基础扎实、能力过硬的新时代创新人才[4, 5]。通过文化的熏陶,将中华民族的文化精髓、价值逻辑及家国情怀厚植于学生心中。将个人发展与社会发展、国家富强、民族使命充分结合起来,不忘初心,坚守使命,做有灵魂、有情怀、有温度的新时代建设者。

2.2.2 实验–科研–实习对接

化工学院实践教学体系具有优良的传统,形成了以“综合–分解–再综合”为指导思想,成功建立了“课程实验、科研训练、工厂实习”三层次实践教学体系[6]。针对化工大类工程创新型人才特质,又继续构建了以新生实践导学、学科概论、工程导论、系列专题研讨及大学生创新创业教育等课题为引导,以实验、实习和工程设计为主题,以百千万大学生科研创新计划及学科竞赛等为科研创新平台,特别注重基础实验、综合实验、专业实验、工厂实习及科研实践对学生实践能力的纵深综合培养。其中,由国家级教学名师钟秦教授领衔的化工原理课程体系,建立了国家级虚拟仿真中心,实现了认识实习到虚拟仿真和专业生产实习的全方位培养。构建“专业-产业过程导向”课程体系,对接专业与产业、对接课程内容与工业标准、对接教学过程与生产过程,提升专业建设和产业服务能力。

2.2.3 厚积专业技能深化创新创业育人体系

新经济背景下应运而生的“新工科”体系培养的是综合化工程人才。化工学院定位国防服务,紧抓社会需求,通过重构2018版教学大纲,依据经济发展产业结构优化升级的需要,主动改变专业设置,进一步实现了以原有优势学科为基础,围绕学科群建设进行集成创新,创建特色,打造品牌。截至目前,已有包括应用化学、高分子科学与工程等多个专业入选国家级“卓越工程师教育培养计划”。学院通过与企业共建课程、培养师资、培育人才进行校企融合。学院以建设“国家级工程实践教育中心”为核心,“校企”协同构建实验、实习、工程设计与创新教育平台,构建创新、创业教育体系,强化阶梯式教育。已经培养出多批创新能力强、能适应经济社会发展需要的高质量化学工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路,实现人才强军、人才强国做出重要贡献。

2.2.4 考核方式变革

在知识经济时代,具备多维度获得知识的能力是创新意识和创新能力的基础。要将书本上的知识灵活运用到实践过程中才是实现创新的开始。而单一以考查知识为主的卷面分数判定学生思维能力高低是不科学的。对于新时代大学生,应该通过考核方式改革实现对学生的创新性思维以及解决问题的能力的正确评价。这将彻底改变学生考前刷题,刷历年试卷,关注零散知识点的现象。我们以转变观念为先导,突出能力本位,改革升级现有课程考试考核评价体系[7, 8]。以笔者教授的有机合成化学课作为试点,将翻转课堂评分引入平时成绩。全面考查学生对文献的查阅-理解-发散-讲述能力。虽未动手做实验,但已将过程内化于心,深化反应内涵。进一步地,为使学生从理论课堂走出去,将生产请进课堂,再把反应机理还回实践,期终卷面考试主要采用以问题为导向,将结构–反应–机理–实践科学地融入到试题中,不单单考查一个反应的合成结果,更加注重反应–机理彼此之间的联系。从深层次将物质–反应–机理–应用四位一体化,全面考查知识面的同时,更能让学生体悟对化学的理论–实践的转换。

新时代,学生须具备强大的知识背景,不畏困难,用积极的心态和敏锐的智慧去解决遇到的问题。在创新过程中,运用新知识、新技术去解决新问题,引领未来技术和产业发展。这样,要求学生不仅技术优秀,同时还须懂得经济和管理,并富含人文素养。

3 教学体系的应用效果

3.1 切实提高学生学习热情

有效地转变学生从“被动学”到“主动学”。以家国情怀来读书,是一种自动自发的过程,成倍提升学习效果。近5年来,学生保研效果直线提升,几乎全部保送北京大学、武汉大学、南京大学等985高校。经过国家级、省级及校级科研训练项目的全覆盖,学生的科研水平显著提升。本科生也可以以第一作者在SCI一区期刊发表学术论文。例如,2018年,化工学院本科生共发表学术论文45篇,其中SCI论文近20篇,包括Green ChemistryChemical Engineering JournalElectrochimica Acta等国际知名期刊。

3.2 学生实践和创新能力显著增强

每年都有多名学生在化学化工实验竞赛中获得奖项。2017年,共有45名学生获得国家级、省级以上奖励,包含了全国大学生化工实验大赛、全国大学生化工设计大赛、全国高校安全科学与工程大学生实践与创新作品大赛、江苏省大学生化学化工实验竞赛等化学化工领域相关的重要赛事,共取得特等奖20人次,一等奖19人次。2018年,110名学生在国家级、省级比赛中奖项,共取得了特等奖14人次,一等奖25人次,其余均为二等奖和优胜奖。2019年7月,我院两个化工实验队6名学生均获第三届全国大学生化工实验大赛华东竞区特等奖。学生参加竞赛的热情空前高涨,覆盖面进一步扩大,更进一步说明了学生的实验、实践及创新能力显著增强。

3.3 发挥了示范和辐射作用

该体系的应用催生了一批优秀教学成果。2013年,钟秦教授入选国家首批“万人计划”教学名师。张树鹏副教授于2014及2016年分别获得江苏省青年教师讲课比赛一等奖、全国青年教师讲课比赛二等奖,2017年获得江苏省微课比赛三等奖。化学工程与工艺专业,2012年获批成为江苏省十二五重点专业,2015年获批成为江苏省品牌专业;特种能源技术与工程专业,2012年获得教育部卓越工程师培养计划试点专业;材料化学,2012年获得江苏省十二五重点专业;高分子材料与工程,2013年获得教育部卓越工程师培养计划试点专业;制药工程,2012年获得江苏省十二五重点专业建设点;应用化学,2013年获得教育部卓越工程师培养计划试点专业。2018年,钟秦教授领衔的“化工大类工程创新型人才培养体系构建与实施”教学成果获得国家级教学成果奖。这些优质教学资源对于学生培养起到了重要的支撑和保障作用。

4 结语

人才培养是大学教育的核心。南京理工大学通过长期的探索与实践,逐步实现了大类招生为背景,课程群为依托,立德树人为引领,学生为中心,教师导学,本-硕-博梯度纵深教育的创新型工程人才培养教育新体系。该体系重视理论与实践的深度结合,深化学生的人文素养、家国情怀,着力打造创新意识和能力,这将为深化化学化工人才培养提供借鉴和经验。

参考文献

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田少萍; 徐家宁; 宋天佑. 化学教育, 2016, 37 (14), 12.

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钟秦; 王娟; 陈迁乔; 曲虹霞; 马卫华. 实验技术与管理, 2012, 29 (2), 4.

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