刘 岗,曹小燕,严 岩,宋春林,李 权,于 坤,宇 杰,骆 一
(1 西南大学材料与能源学院,重庆 400715;2 重庆市第十一中学校,重庆 400061;3 西南大学创新创业学院含弘学院,重庆 400715)
2017年2月,国家教育部在上海复旦大学及天津大学陆续召开了新工科会议,从而形成了目前大家熟知的“复旦共识”与“天大行动”。当年6月,教育部又在北京召开“新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议”,即现在的“北京指南”。以上的重要会议从多层面标志着新工科议题已发展成为高等工程教育改革的新方向。
新工科形成于新一轮科技及产业革命飞速发展的大背景下;新工科起源于新产业、新社会形态所形成的新的需要。“新工科”这一概念一提出就引发工程教育界的特别关注,被誉为工程教育的一场“新革命”[1]。在这场变革中,全国高校均开展了针对“新工科”的教育教学改革;此次改革的核心在于人才培养模式的改革与探索,特别是拔尖人才在新形势下的培养。
美国著名学者罗伯特·坦普尔在《中国,发明的国度》一书中曾这样描述:“如果诺贝尔奖在中国古代就已设立,那各奖项的得主便会毫无争议地属于中国人”[2]。但直至2015年屠呦呦凭借青蒿素的发现荣获诺贝尔医学奖,才终结了中国本土科学家诺贝尔奖为零的尴尬局面;然而诺贝尔榜单上中国本土科学家席位屈指可数,一致令人唏嘘,这也是国家培养拔尖人才之痛[3]。国务院曾出台《国家中长期教育改革和发展规划纲要》,进一步对拔尖创新人才培养进行了整体规划和布局,要求高校“着力培养信念执着、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才”[4]。可见,国家层面上对拔尖创新人才的培养非常重视。
然而,当前我国拔尖人才的培养模式与新形势下的需求显示出诸多的不适应,已经成为制约我国拔尖创新人才培养的阻碍。特别就我国高等院校而言,存在诸多问题,可大体总结如下几个方面:
(1)教学观念陈旧,课程设置亟待革新。知识系统老化,教育观念缺乏与时俱进,不适应当前科学与技术快速更新的时代需求。特别是在教育过程中,授课教师、学生辅导员习惯性地关注学生的分数与排名,然而忽略了对学生在创新、思辨和自主学习能力等方面的培养[4]。当前课程设置中仍然以授课教师为中心,注重知识的传递,却忽视了学生学习的主动性,特别是培养方案陈旧,缺乏革新;另外一个方面,高等院校对教师的评价中重科研轻教学、重数量轻质量,限制了教师教学的革新,进而制约了学生的主动性,难以培养学生独立思考的能力及面对问题勇于探索创新的意识,非常不利于拔尖创新人才的培养。
(2)教学与考核方式单一,缺乏教学-科研创新培养模式[5]。在传统教育教学范式的影响下,很多教师习惯于填鸭式灌输,结课时主要采取知识性笔试为主的考试对授课学生进行考核,此样模式并不利于激发学生的学习兴趣以及学生批判性创新思维的培养,反而易使学生积压倦怠形成懒惰的心理情绪。单调的笔试考核方式亦不能全面且科学地衡量学生所掌握知识的水平与实际应用能力。同时,我国高等学校本学规模不断扩大,这使得生源素质参差不齐,易使学生之间在学习能力和知识水平上存在较大差距。宋代理学家朱熹曾说:“夫子教人,各因其材。”一刀切的教学模式必然易导致部分学生“吃不饱”或者“吃不了”,从而阻碍拔尖创新人才的培养。因此,高等教学迫切需要进行教学模式的革新探索,比如结合科学研究,特别是以创新项目为依托的创新培养模式的建立,对于培养新工科拔尖人才至关重要。
(3)学生培养过于统一。实训机会有限,缺乏产学研结合。目前我国高校拔尖创新人才的培养绝大大多按整齐划一的教育教学模式培养并训练学生,在课程时间、内容、形式上高度统一,特别是必修课的比例偏高、选修课的比例较小,这使得学生很少有时间和精力去完成独立思考、自主解决问题,也很难让学生依照兴趣爱好更好地自由发展和完善自我,因此,非常不利于学生的个性发展与探索进取。过分关注教育教学的整齐划一,忽视了学生的个性发展,是当前高校拔尖人才中存在的重要障碍之一[6]。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”这是古人培养学生创新意识、探索思维、动手能力的实践真知。单纯的书本知识教育易会造成学生知识面狭窄,难以将理论与实际相结合。也正如杜纳·罗勒(Roller)所言,“科学的本质是探索知识,而不是知识本身”。因此,加强实践实训,走产学研结合道路,是改变目前创新人才培养困境的有效途径[7]。
(4)基础课程培养环节薄弱。目前新工科建设是当下高等教学革新的重要方面,然而对新工科建设下数理化基础课程的培养环节关注甚少。当前高等院校教学中其基础课程教学通常以百人大课为主,注重理论课程的讲解而缺乏实践培养,注重共性缺乏个性、注重知识传授而忽视能力培养,因此不利于拔尖创新人才的培养。以基础学科化学为例,基础课程包括普通化学、物理化学、材料化学等,这些课程对后续材料类人才的培养其重要性不言而喻;而如何减少上述基础课程培养环节的弊端,加强实践培训,促进个性发展,完善能力培养是提高拔尖创新人才不可忽视的重要一环。
总之,依据“新工科”的内涵与特征,拔尖人才的培养需在多领域融合并拓展前沿性与驱动创新。因此,在“新工科”要求下,对于材料专业拔尖人才培养应重点落脚于课程体系和培养模式的更新。
西南大学含弘学院成立于2011年,是学校本科生拔尖创新人才培养计划的重要环节。西南大学含弘学院在拔尖创新人才培养方面秉承多样化与个性化培养为主线,坚持“厚基础,强素质,扬个性,求创新”的育人理念,实施多样化、个性化、开放式的人才培养模式,旨在培养人格健全,体能优异,追求卓越的拔尖创新人才。
在新形势下,西南大学含弘学院与时俱进,针对拔尖创新人才的培养进行了深入改革与尝试,笔者有幸参与其中材料专业的相关工作,并就此进行探索和分析。
西南大学含弘学院2015级共有五名学生选择材料专业,其授课依托于西南大学材料与能源学院。与传统的班级不同,含弘学院与材料学院对其实施小班教学;会定期邀请校内外“国家级”学者对上述学生进行指导。这其中包括个性化培养方案的制定以及授课(涉及基础、概论性质等重要课程的讲授);因此,其培养方案完全有别于传统的培养方案,使得个性鲜明。特别是在个性化方案中,做到了保证基础,突出个性。在基础方面,设置材料科学基础、材料化学、物理化学、材料物理性能、材料制备、材料分析与测试等课程,并在教材方面选择一些英文原版教材,强化深度;在个性方面,设置了《创新与实践课程》、《材料前沿进展》等课程,学生可根据兴趣与导师协商进行科学研究创新探索实践。同时“国家级”学者自身丰富的学习、工作经历,也开拓学生的视野,提升了拔尖创新人才培养的深度。对2015级袁隆平班材料专业学生进行跟踪,发现此类培养方案及课程设置可有效带动教育理念和教育模式的转变,提高了学生(2015级含弘材料专业)学习的兴趣,开阔了学生的视野,帮助学生树立学习的目标,明确努力方向,同时极大地促进“国际水准”的教授进入课堂参与授课,有效提升了拔尖创新人才培养的质量。
西南大学在十三五期间大力推进国际化办学,目前已与多家国外知名大学建立长期稳定的战略合作关系。因此西南大学含弘学子获得了诸多国外交流学习的机会,比如美国宾夕法尼亚大学、英国爱丁堡大学、德国慕尼黑工业大学等世界知名高校。含弘学院2015级材料专业的同学们通过一年期、半年期及寒暑假短期等交流模式在上述知名高校进行了不同类型的交流与访问,包括美国加利福尼亚大学、台湾中央大学、日本德岛大学。与此同时,含弘学院针对2015级同学在这些大学进行交换期间获得的学分,建立了相应学分认定制度,保证了含弘学生选课的自由度和兴趣性,为学生的交流访问扫出了障碍,为拔尖创新人才的培养提供了发展土壤,进一步提升了拔尖创新人才培养的国际化进程。交流回来的同学们在专业知识、外语口语、学习视野、自立自强等诸多方面得到了全方位的提升。
导师制作为一种人才培养的制度已运行近千年,其通常可分为两种:即英国模式和美国模式。导师制起源于英国牛津大学和剑桥大学。牛津大学和剑桥大学的导师制主要采取“一对一”的形式,由导师对学生进行单独指导,便于其学术等诸多方面的提升[8-10]。借鉴上述牛津剑桥大学的培养方式,含弘学院同样设置了一对一导师制度,并帮助学生在材料与能源学院选择导师。学生每周和导师见面,导师询问课程中的疑难点、学生提出学习中遇到的困难;师生之间进行平等开放的讨论。在导师制的实践中,导师对学生学业的指导、个性化的辅导、监督和随时解决学生遇到的问题。导师潜移默化地影响学生的人生观、价值观等,更能体现出教育的自然性[11]。通过导师助理、课程辅导教师等类似于团队指导的方式,可对学生进行个性化的指导,增加对话式教学与指导。含弘学院2015材料专业的五位同学,校内导师分别由李庆教授、郑绍辉教授、刘岗教授担任。几位导师主要研究领域涉及纳米材料、钙钛矿太阳能电池器件、功能陶瓷。导师们根据五位学生的兴趣,制定了个性化的创新实践,涉及化学合成(溶胶凝胶、水热法、共沉淀法、固相反应法等)、表面修饰、催化表征、模拟分析,光电测试等领域,对五位学生进行全方位地锻炼培养,同时帮助其积极申请校级、市级、国家级创新项目,磨练品格并提高动手能力。
总之,导师制的采用在2015级含弘学院材料专业拔尖创新人才的培养方面,发挥了极其重要的作用。含弘学院2015级材料专业5位同学共获得国家级创新项目3项,校创2项;发表学术论文4篇。通过对这种制度的尝试,促进了人才的个性化发展,提高了培养质量。
含弘学院2015材料专业学生的教学除了配备优良的师资外,在教学理念和方式了进行了改革。每个班级都有单独的授课教室,且单人单桌,可以根据课程需要形成圆桌,很便捷地展开研讨,这样更加提升了学生的上课兴趣,锻炼了学生表达、团队协作等综合能力,切实有效地提升了培养质量。以专业基础课《物理化学》为例,教学实施小班教学,同时课程也进行了较大幅度的革新,尝试了课前布置,课上重点解析(例如热力学基本概念、原理、吉布斯函数等),课中圆桌小组讨论(热力学原理的使用条件等),课后线上线下进行习题练习加辅导取得了比较理想的授课效果和成绩(均分93分)。
综上,通过以上的针对性改革,西南大学2015级含弘学院材料专业同学毕业时有2人进入到北京航空航天大学、中山大学继续深造;2人获得欧洲著名高校的录取,包括欧盟全奖项目以及英国帝国理工大学。一人获得国内知名国企的录取。总之,2015含弘学院材料专业的学生培养取得了丰硕的育人成果。
以上是西南大学针对新形势下(新工科等)我国高等院校在拔尖创新人才的培养中普遍遇到的诸如教学观念陈旧课程设置亟待革新、教学与考核方式单一缺乏教学-科研创新培养模式、学生培养过于统一,实训机会有限缺乏产学研结合、基础课程培养环节薄弱等问题在2015级含弘学院材料专业进行的一些探索,包括“国家级”学者指导个性化培养方案制定并参与授课、建立学分互认机制、导师制培养尝试、教学理念与教学方式的变革的调研与分析等,推进国际交流合作,人才创新实践培养,初步探索出一条适合本校的材料类拔尖创新人才的培养道路,这条新的培养道路还需进一步的完善。如何更有效地避免上述问题,更好地为我国培养出更多的拔尖创新人才,需要每一位教育工作者的深思与努力。