针对高校人才培养中教学与科研融合不足、大学生科学研究能力缺乏持续培养体系、研究生培养动力不足等问题,材料科学与工程学院尝试遵循“创新源于实践”的理念,以“兴趣激发”为先导,以“探究式”学习为基础,以“团队学习”为支撑,构建第一、第二课堂有机融合、科教融合、学科交叉、梯度递进的学生创新实践能力培养体系,实现了对学生科研创新能力渐进式培养,为国家的科技强盛提供了人才储备。其具体措施包括:一是构建涵盖本科阶段、进阶式科研能力培养体系。该体系明确了科学研究能力的内涵,根据能力提升的规律打造不同的阶段模式。二是打造服务于学生科研能力、可持续发展的学科交叉团队。2012年以来,学院开设了4门相关课程,课程每年覆盖710余名学生,培养了一大批具有较强科研潜质的优秀学生。学生参与大学生创新创业项目(国创、校创)20余项,斩获了包括全球重大挑战论坛协作实验室竞赛第二名在内的22项国家级、市级奖励。相关团队共发表SCI论文41篇,其中以第一作者发表的SCI论文有16篇;实施市级教改项目3项,校级教改项目3项,发表教改论文4篇。
(1)构建了学生学术能力培养体系和可持续发展生态群落
提倡将科技论文写作融入大学英语课堂的新英语教学形式,以材料专业为试点,推广到物理、光电、汽车、电气、软件、环境、采矿、冶金等跨学科专业。为SCI论文写作量身打造的英语课程,可全方位帮助学生提升科研信心,发展创新思维,真正实现多学科跨年级的协同个性化教育新模式。本成果基于“创新融合”的理念,借鉴各高校创新教育项目和平台实施建设的经验,打造出“学校管理部门搭平台、专家教授把方向、语言教师做支撑,各主体联动”的学生创新素质能力培养训练体系,达成可持续发展的生态模式。
(2)实现了“科教融合,学科交叉”双向并举
学院通过课外科研训练,提升学生科研素养,聚焦行业科技发展,更新实验项目,实现科学研究与实践教学体系相融合。学院结合科研项目和工程实践,设置设计性实验项目,独立开设综合实验课,通过工程能力训练,培养学生的科研创新能力;通过在研国家级科研项目,设置SRTP训练课题供学生申请立项训练,在科研训练中突出学科交叉、优势互补,相应研究成果编制成项目指导书,形成可持续的教学资源,参加全国性科技竞赛。学院将科技论文写作引入英语课堂,既是科教融合的体现,也是在突破学科壁垒,达到优势相长。
(3)持续4年的团队学习
发挥“导师制”的巨大优势,引导本科生早进实验室,积极参与导师团队和交叉学科团队学习,提前体验研究生生活,从而实现全面发展。4年的团队学习,有助于本科生明确科研方向,消除本科生普遍存在的科研困惑,促进本科生提早规划人生方向,在给本科生搭建平台、创造机会的同时,也在润物无声地践行“三全育人”。
(1)构建了涵盖本科阶段、进阶式科研能力培养体系
科研意识启蒙。面向全校学生,通过“学术论文写作”等课程与定期的学术讲座、朋辈学术经历分享、科研实验室体验等形式,引导学生坚定科技强国、科技报国的理想信念,激发学生科学探索热情,让学生了解学术规范,掌握学术创新选题策略,并通过此过程选拔学生进入科研团队。
2019年7月,“二人转”——“思政育人+学术研究”
科研能力培养。进入科研团队的低年级学生,通过大学生科研训练计划项目、“国创项目”或担任科研助手,在导师团队的指导下进行基本训练,同时参与每周课题组会,听取或做专题报告,掌握文献检索、基本实验、数据分析等技能。
科研能力提升。学生在老师指导下自主选题,独立申报并主持“国创”“市创”等科研项目,参加竞技类的创新创业比赛,完成项目并撰写论文。
(2)打造了服务于学生科研能力可持续发展的学科交叉团队
建设了学科交叉、稳定的指导教师团队。指导教师团队来自于外国语学院、材料科学与工程学院等5个学院,共9人,教师团队共同开设“学术素养简介”“Technical Communication——全英文、学术论文写作和技术交流”课程,依托已经融入各学科教学的高校外语教育等教学平台,将高水平科技论文写作培训融入大学外语课程中,引导学生学习高水平科技论文写作,让其所做的科研成果(包含创新创业申请书等)被国际所知并认可,打造可传承的优秀本科生科研团队。
(1)融合科研的通识教育和科研团队活动,激发了学生的科研兴趣
通过科技论文写作课程、科普讲座、科技创新团队纳新宣讲等形式,学院将学生的目光吸引到科学研究世界,向大学生揭示了科学研究的原理、展现了科学研究的魅力,激发了大学生进行科学探索的热情。
(2)通过梯度式科研训练系统,培训了学生科研创新能力并实现了能力提升
学院对学生进行由浅入深的科研训练,从基础实验的简单重复到复杂课题的独立开展,让学生真切地感受自己的进步,使“不在状态”的科研转变为“沉浸式”的科研。与此同时,督促学生实现从中文文献阅读的基础固化阶段向实现英文文献有效阅读阶段的转变,从而把握国内外最新研究动态,系统培养学生写作英文科技论文的能力。此外,针对科技竞赛、课题组内的创新项目,学院着力于建设学生科研创新交叉学科团队,注重学生的全面发展。在科研项目训练中,学院发挥教师团队“研讨式”“案例式”教学,培养学生的学术创新思维,辅助学生由想法创新到成果创新的切实转换。
(3)辅助学生将创新实验成果以多种交流形式呈现,让成果产生辐射效应
在实施过程中,学院借助学校职能部门搭建的各种创新平台,辅助学生进行复杂的实验设计,并在优化调整实验方案时指导学生调整方向,引导学生将创新的想法落到实处,转化为具体的成果,并进一步将创新的实验成果发表在国际国内期刊上,同时进一步培养学生的竞赛答辩、学术会议分享等学术交流能力。这不仅使得成果辐射效果进一步扩大,而且能在后期人才培养中形成一种“马太效应”与“榜样效应”,大大激励了学生拼搏的热情,激发学生不断前进的动力。
(4)通过实践,形成一套完整的探究式、启发式教学方法
学生在学习概念和原理时,教师仅给予其一些事例和问题,让学生自己通过观察、实验、思考和讨论等途径主动探究,自行发现并掌握相应的原理和结论,在探究式、启发式教学中进一步培养其创新、拓展思维能力。
(5)坚持团队学习和团队传承,倡导学生在朋辈帮扶中相互激励
在教学和科研中强调成员互补、团队学习,并且保证团队合作的可持续性,注重团队精神的传承,实现知识循环。在实践教学中,发挥好传帮带作用,防止重大科学研究问题出现滞育现象,强调朋辈间相互帮助相互激励。
(1)科研育人成效显著,学生科研素养和创新实践能力明显提升
实施科研育人项目以来,学生参与大学生创新创业项目(“国创”“校创”)累计14项,发表SCI论文41篇,其中以第一作者发表SCI论文16篇;获得国家发明专利两项,获得实用新型专利7项。在第四届全球重大挑战论坛上,一人斩获第二名的好成绩,并获得论坛主席、英国皇家工程院院士约翰拉扎颁发的Winner奖章,其不仅受到与会国内外院士的高度评价,而且受到英国王室成员安妮公主接见。培养的学生也有留学新加坡、德国、日本、韩国等地的世界名校,并师从多位世界名师。
全球重大挑战赛——英国伦敦
(2)助力课程建设、教学改革,促进管理、科研、教师岗位协同育人
形成以“学术论文写作”课程为主导,“科技论文写作”“科技论文写作与实践”“功能材料”“材料现代物理研究方法”与“学术素养简介”等课程为辅助的课程群。
打造文化沟通与论文写作相结合的英语课堂,培养模式得到社会各方面广泛认可,影响范围不断扩大。
突破学院、学科等传统思维,组建符合国家战略需求的本科生创新团队,紧密围绕譬如光刻机、无人机、抛光液研发等瓶颈技术难题,树立学生科研榜样,引导学生将个人理想融入国家和民族事业。