多学科交叉创新实践育人平台的研究与实践

王红梅，邹 艳，王吉华

（德州学院物理与电子信息学院，山东 德州 253023）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出：优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合。学科交叉已成为当代科学研究的主流方向之一，有效提高了知识创新的速度和密度［1］。学科交叉、思维交叉是创新的动力和源泉［2］，因此“学科交叉，特色突破”［3］、“多学科交叉融合方法”［4］成为了不少著名高校提高办学水平的着眼点。近年来，我院针对学科交叉培养创新人才存在的一些关键问题，以物理与电子信息学院的5个专业的本科生作为试点，对提高本科生人才培养质量进行大胆的探索，形成了“1334”人才培养模式和“3＋2＋4”实践教学体系，构建并完善了集教学、科研、人才培养和社会服务于一体的多学科交叉融合创新实践育人平台（下称实践平台）。

1 学科交叉融合创新实践平台的构建

1.1 实践平台的人才培养理念及教学定位

实践平台以学校“厚基础、强实践、求创新、高素质、重责任的创新性应用型人才培养”办学理念为指导，以 “学科交叉、实践创新、协同育人”为人才培养理念；遵循以学科建设提升实践教学水平的发展思路；培养具备良好科学素养和创新精神、专业基础扎实、综合素质高，能够从事相关学科及其交叉学科的科研和应用技术开发的人才为目标［5］；依托山东省功能大分子生物物理重点实验室（2011年获批准）雄厚的科研实力和山东省生物物理实验教学示范中心（2012年获批准）丰富实践教学经验，逐步形成培养学科交叉、应用型、适应社会需求的人才培养特色的本科教学定位。

1.2 “1334”人才培养模式

为了满足学科交叉人才培养的需要，我们积极探索教学和人才培养模式。经过多年的实践，把学科交叉的理念贯穿于教与学中，形成了“1334”的人才培养模式，即学生的专业学习过程中须由1个以上实践类项目驱动，实现3个以上学科交叉，进行3个层次的实践训练，经历4年不断线的实践活动，把实践创新以具体项目为载体贯穿于实践教学中。

学生从入学开始就进行专业认知和社会认知的引导，明确本专业的现状和社会认可程度，明确学科交叉、思维交叉的重要性；然后实行导师制，一位导师带2～3名学生，申报1个实践项目。这种项目以课题形式进行申报，学院给予一定的资助，根据完成情况给以相应学分。实践创新训练分为3个层次：计划内的实验课程、校内实践和社会实践。该实践项目所取得的成果可以纳入到国家和省级各种比赛中，也可以形成学术论文、专利等研究成果，毕业论文（设计）也以该项目为基础。该培养模式解决了多学交叉实践创新人才培养的模式问题。针对学生主动性和想象力不足，通过“1334”培养模式，激发学生学习兴趣，提高学习主动性，培养了多学科交叉的思维意识。

1.3 “3＋2＋4”实践教学体系

我们注重学生的“一种意识、两种能力”，即创新意识、实践动手能力和知识应用能力的培养，提出以提高本科生综合素质为目标，以改革传统教学模式和管理体制为核心，构建“3＋2＋4”实践教学体系如图1所示，即3个层次实验教学体系（基础型、提高型、综合设计研究创新型）、2个实践能力训练环节（专业实习和毕业设计）和4个平台（常规实验平台、校内发明创造平台、课题实践平台、社会实践创新平台）。

图1 “3层次、2实践、4平台”实验教学体系结构图

1.3.1 常规实验平台

在原有物理和电子实验室的基础上，建立了省级生物物理教学示范中心，创新实验教学方法与手段，实行分层次和模块化实验教学模式，增加综合设计性、学科交叉实验内容和实验项目。通过各种途径，积极借鉴吸收国内著名大学的优秀实验教学成果。增设仿真虚拟实验，大量增加选做实验。扩大实验室开放，引导学生自主实验，培养学生科研意识，提高实际动手能力和分析问题、解决问题的能力。加强学生基本实验技能的训练，强化创新意识；全面开放实验教学，进一步提高学生学习的自主性，使实验教学为学生创新实践活动奠定坚实基础。

1.3.2 校内发明创造平台

发明创造平台依托山东省生物物理实验教学中心各实验室，对学习、研究兴趣高的学生全方位开放，体现了因材施教的原则，并且对学生实行指导教师负责制，对学生进行课外科技制作、新产品设计和创新指导。该发明创造平台搭建了培养学生创新能力和实践技能的舞台，使学生的实践创新能力得到了充分的发挥和提升，大部分学生基于该平台参加大学生科技文化竞赛活动，取得了不菲的成绩。

1.3.3 课题实践平台

依托山东省功能大分子生物物理重点实验室的科研优势，由承担市级以上课题的教师为指导教师，让有兴趣的学生参与到研究课题中来，学生可根据兴趣和能力自主地选择，鼓励学生在多学科交叉方向选题。该课题实践平台侧重激发学生自主研究性学习能力和实践创新能力，对学生进行初步科研训练，培养学生进行跨学科科研的意识和能力。

1.3.4 社会实践创新平台

社会实践创新平台与企业密切合作，形成双赢互惠机制［6－7］。多年以来，基于我校“山东省功能大分子生物物理重点实验室”与生物高科技研究院所交流合作，于2008年与德州市德银集团合作成立了“生物质能源技术开发研究所”，参与了产品“秸秆气化炉”研制；2010—2011年，与山东省农科院蔬菜研究所合作开展大蒜的离子束诱变育种研究，与山东鑫秋种业科技有限公司签订合作协议，开展离子束棉花诱变育种研究，还利用与山东保龄宝生物科技有限公司、希森三和集团有限公司、中澳控股集团有限公司等建立了校企联合实验室，进行跨学科的研究和社会应用实践；2013年，我校与德州市人民医院、保龄宝生物科技公司等山东省知名企业，以及东南大学、中国科技大学、美国印第安纳大学等国内外著名大学联合成立“德州市生物物理技术与生物制造协同创新中心”，形成了产学研互动、互惠双赢、协同创新的合作模式。

充分挖掘协同创新中心合作单位的优质资源，让学生在平台上实践，开阔了学生视野，培养学生的创新精神和实践能力，锻炼了学生社会适应能力，全面提高学生的综合素质［8－9］。

1.4 师资队伍建设

只有实践创新能力强的教师，才能有效地培养学生的实践动手能力和创新意识［10－11］。我校实践平台以优化师资结构为突破点，逐步形成一支创新能力强、特色鲜明的师资队伍，为学科交叉实践创新人才培养奠定了坚实基础。目前，实践平台拥有专职教师36人，其中教授9人，副教授和副研究员20人，从学历上有博士15人，涉及物理、生物、化学、电子、农学、医学等多个专业。与此同时，以柔性引进方式聘任澳大利亚格里菲斯大学周耀旗博士为海外特聘教授，聘任了施蕴瑜院士、陈润生院士等18位国内外著名的专家为兼职教授。实践平台重视 “双师型”教师的培养，充分发挥人才集中优势，选派理论功底扎实，并具有一定科研能力的教师深入企业，参与企业的产品研发，技术攻关，提升教师的实践能力，使他们反哺学校教育教学。同时，对企业中具有丰富工作实践经验和扎实理论基础，又适合自身学校专业发展的优秀人才，以聘请和引进的方式，让他们融入到教师队伍中来，优化学校“双师型”教师队伍的结构［12－13］。

1.5 实践平台环境建设

经过多年建设，实践平台拥有实验室面积超过6 000m2，仪器设备总值3 270余万元，仪器3 000余台件，其中单价1万元以上设备有150台件，满足了教学和创新实践需求。同时，与国家马铃薯工程中心等多个科研机构、企业建立了联合实验室和实习基地，自2005年以来，实验中心与德州市生物产业办公室达成全面合作协议，建设了16个校外实践基地。

实践平台教学设备充足，故障维修及时，绝大多数实验项目可实现1人1套设备，设备的利用率达98%以上。为加强学科交叉研究，还配置了学科交叉研究所需的先进设备，如离子束生物工程系统、激光共聚焦显微镜、飞秒激光系统和曙光高性能机群等，有效地满足了师生进行交叉研究和实践创新的需求。基于教师科研和学生实践创新的成果，平台自制仪器31种，已全部投入使用。

先进齐全的仪器设备有效地保障了我校实验教学和科研的顺利开展，并取得良好效果。

2 成果的应用效果

基于实践平台，在教学科研、质量工程、队伍建设、人才培养等方面取得了显著成效，产生了良好的社会效益和辐射作用

实践平台在物理与电子信息学院各专业建设中发挥了重要作用，结合“1334”教学模式的运用，提升了学科、专业、实验室和师资队伍建设水平，建成了省级生物物理实验教学示范中心、省级教学团队、省级特色专业、省级精品课程、省级重点学科等多个省级质量工程项目，同时培养了省级教学名师。

在成果的探索和应用过程中，我们也获得了一些高级别的课题，如国家自然科学基金课题7项，国家“十一五”教育研究课题3项，山东省教育规划“十二五课题”1项。

实践平台在培养学生的实践创新能力方面取得了显著的成效。基于该平台，培养了学生综合运用知识解决实际问题的能力，在各类发明创造与大学生科技文化竞赛中，获得200余项奖励，其中国家特等奖1项，国家一等奖25项，国家二等奖36项。发表学术论文7篇，SCI、EI收录5篇，有6篇毕业论文获得山东省优秀学士学位论文。获发明专利18项。

3 结束语

经过多年的探索与实践，提出了“学科交叉、实践创新、协同育人”的人才培养理念，形成了“1334”人才培养模式、“3＋2＋4”实践教学体系，构建了多学科交叉融合创新实践育人平台。该平台在教学科研、质量工程、队伍建设、人才培养等方面取得了显著成效。今后，将进一步提升理念，优化模式，完善平台建设，发挥更好的辐射带动作用。

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