协同培养新能源材料与器件特色人才：以创新力培养为杠杆

＊吴小帅 杨晓刚 史转转 沈杨彬 郭春显

（苏州科技大学材料科学与工程学院 江苏 215009）

引言

随着我国经济实力与发达国家的差距日益缩小，科技革命和产业转型发展对于创新型人才的需求不断加剧。高等学校工科类人才的培养与科技发展的供需矛盾渐显[1]，重理论轻实践、重模仿轻创新的培养理念无法适应国家战略发展。2016年“十八大”发布的《国家创新驱动发展战略纲要》[2]提出了实施创新驱动发展的战略，而“十九大”上明确提出了建设一流大学和一流学科的战略，其中强化培养学生的创新能力成为其关键。如何通过整合一流师资和一流平台、探索一流教学设计和学术研究对于一流人才的培养尤为重要[3]。实现高质量的教学和科研育人成为高等院校探索新工科建设和立德树人的重要突破口[4-5]。

作为国民建设的两大基石，新能源和新材料领域的技术突破和人才培养对于我国实现“碳达峰”和“碳中和”关键目标举足轻重。苏州科技大学地处长江三角区域的轻工业和创新基地，连接上海国际金融中心和苏南、浙北制造业基地，新能源和先进材料相关产业基础较为雄厚[6]。江苏省重点培育的先进制造群也涵盖了新型电力（新能源）、前沿新材料、汽车零部件和节能环保等行业[7]。尽管目前江苏省已有七所高校开设了新能源材料与器件专业，但是目标市场的快速发展导致相关人才供不应求。本专业高考志愿报考率也大大超过传统的材料科学的其他专业，侧面说明社会对企业技术创新和人才队伍建设的敏锐嗅觉。我校抓住这一机遇，2020年在材料学科和材料科学与器件研究院的基础上迅速组建了材料科学与工程学院，目前已有专任教师50余人，其中教授10人、副教授10人，全职聘有中科院院士1名、欧洲科学院院士和美国医学与生物工程院院士1名等各层次人才，平均年龄低、生师比低于同类高校、师资优势显著。最近，我院已成功申报获批了新能源材料与器件专业，全院正致力于培养具有创新能力的特色人才。

1.大学生创新能力培养中存在的问题

第一，很多高校的创新能力教学平台不完善。例如实验室基础建设大而全、管理体制僵化、师资力量杂而散，导致学生的培养模式陈旧、学院和教师心有余而力不足、学生培养雷声大雨点小等特点。高校实验室主要包括传统基础实验室和特色科研实验室两大类：前者主要承担经典实验教学内容、进行验证性知识传授，是培养学生学习能力、观察能力和动手能力的重要场所，其服务对象主要是本科生；后者是针对科学前沿、技术开发攻坚的主要基地，重点培养学生创新能力和创造性思维，其服务对象为中青年教师和研究生。此外，两类实验室建设在设备购置和共享上也存在一定差异：科研实验室的设备往往较为先进、数量少不利于共享给本科生教学；而基础实验室的设备往往数量多、老旧、不够先进，对科研活动支持不够。

第二，实践活动的管理体制和机制不够完善。例如没有完善的刺激制度鼓励科研设备和基础实验设备共享，缺乏奖励制度鼓励科研平台的设备支持大学生创新项目和指导教师；缺乏协调师资队伍的机制，对于不同经验职称的教师团队缺乏咨询和创新能力培养方法。

第三，尽管多数高等院校对于学生的创新能力培养兴趣浓厚，但是由于相关专业课程设置过于老旧，又不愿意主动求变，表现在因人设课的现象明显。此外，教师的教育背景单一、进修培训不够，导致上课内容陈旧，对先进技术和知识的重视程度不够。特别是此类高校高级职称教师比例过高，教学上乐于按部就班授课，科研上尽量保守不求创新，在学校发展中缺乏活力。结果培养出的人才仅对基础理论知识非常熟悉，而行业急需的创新能力和先进技术非常缺乏。

因此，为了改变当前科研教学困境，苏州科技大学从上而下改变观念，学院以培养青年人才创新力为杠杆，通过强势科研带动特色教学、牢牢抓住创新能力培养这一关键，以特色教学活动构筑人才培养平台，从根本上夯实科研基础、带动学院、学科整体提升。

2.落实三全育人模式、多措并举培养创新能力

针对上述问题和挑战，我院采取了设置特色课程、制定健全三全育人政策、推进科研思政等多种措施，构建多平台、复合维度、系统育人模式，探索促进创新人才模式，并已初见成效。

(1)开设特色课程、打通基础实验与科研创新壁垒

为了培养能够适应新能源和新材料领域专业发展的高水平创新人才，我院在学术委员会指导下成立了专家组采用层次分析法，从地方政策、行业发展、技术壁垒、市场需求和培养模式等方面，充分考虑长短期因素、环境因素、核心产品、制备加工技术、关键材料等多层次论证开设相关专业的可行性；进一步通过校内专家、双一流层次校外专家系统讨论了培养方案、培养模式以及市场反馈等因素。专业设置兼顾了本学科进一步深造所需基础理论和就业所需基本能力，开设了材料科学基础、材料工程基础、现代材料分析测试方法、材料物理、物理化学、材料制备科学与技术等基础课程；应用电化学、化学电源基础与应用、新能源材料与器件及相关基础和创新实验等特色课程；并且开设了Python程序语言、燃料电池技术、电池组装与测试、实验优化与设计及纳米材料与技术等实用性很强的选修课程。

特别在创新实验课程方面，打破传统的教学-科研分家的弊端，积极利用教师科研基础强、研究方向新颖等优点，结合科研项目开设相关创新实验。例如，已开设创新项目包括水相锂离子电池组装与循环性能测试、水系二氧化锰-锌离子电池的组装及电化学性能、薄膜钙钛矿太阳能电池组装与性能测试、基于希瓦氏菌微生物燃料电池性能测试、循环伏安法测定铁氰化钾离子扩散系数、Fe2O3光电极的光电化学行为、g-C3N4光催化剂分解水制氢性能评估、电催化硝酸根还原材料及其性能分析、自支撑电极的制备及其电化学析氢测试等项目。相关综合性实验既包括了材料制备，又包括了结构表征和性能测试分析等挑战性强的项目，具备了高阶性、创新性和挑战度。在知识能力和素质有机融合基础上，培养学生解决复杂问题的综合能力、创新能力和高阶思维。通过创新实践课程建设，在能力培养的过程中实现创新人才培育，又兼顾了科研项目的进展。这一教学模式有利于充分发挥青年教师参与科研的积极主动性，又有利于将最新的科研成果转化到教学内容中，培养本科生的创新能力。

(2)制定鼓励创新育人的政策，建设三全育人的教学平台

为了切实促进大学生积极参与创新创业等学科类竞赛，学院制定了开放实验的相关规定，利用学院高层次人才较多的优点：例如已有江苏省高层次创新创业人才2名，国家和省部级人才共计15人次；拥有“江苏省环境功能材料”优秀科技创新团队1个，江苏省高层次创新创业团队1个。此外，学院现有“江苏省环境功能材料”重点实验室、“江苏省生化传感与芯片技术”工程实验室、“苏州市环境功能材料”重点实验室以及“苏州市微纳光电材料与传感器”重点实验室等平台。学院建有功能材料基础实验室和创新实验室，教学设备达到400台套、价值2100万元以上，能够为新能源材料与器件专业的制备和材料测试表征相关基础实验和创新实验提供支持、承担课程设计和毕业设计等实践教学环节的教学任务；此外学院正在建设300m2的锂离子电池中试平台、学校中地共建的项目将为实验室提供价值200万设备购置费用。

结合科研团队、研究方向和师资梯队形成教学团队，以学生为中心、以一流课程建设为抓手，开展课程思政、线上线下教学等改革、打造精品课程、探索学科协同育人和三全育人模式相结合，提高立德树人的实效性（图1）。

图1 “新能源材料与器件”学科育人-三全育人协同作用模式探索

(3)搭建创新交流平台，培养特色创新人才

我院重视学生创新能力、实践能力的培养，不断深化“三全育人”改革，致力于培养具有广阔视野、坚实理论基础、创新能力强的高素质人才。学院与苏州本地多家上市公司建有实习实训基地，与苏州兴业材料科技股份有限公司、苏州技师学院、苏州安靠电源有限公司、青岛九环新越新能源科技股份有限公司等积极合作，推动产学研协同育人。通过“科技创新训练营”“导师制”对学生进行个性化培养；学院发动辅导员、班主任、创业导师、科研导师等直接或间接指导学生参加科研项目、技术攻关以及创业路演等活动。在学院学生工作领导下同时开展“芯青年”菁材工程，邀请学术活跃、人气足的青年教师开展创新创业论坛交流经验，鼓励引导青年学生参加创新项目。菁材计划工程包括“学术讲坛、创新实践训练营、科技论坛、创星计划、菁材文化节”等多个子项目，定期评审我院大学生学术创新奖、创星实践奖。在保证教学团队数量的基础上，增加教学团队成员、促进沟通交流；多名教师参与同一课程中教学内容设计、开展（内容）比较性教学、加大综合性和设计性实验内容；以科研项目、成果为基础促进内容革新。总体上，通过创新交流平台促进培养大学生科技创新能力，它所弘扬的科学精神和人文精神更是一种特有的学风建设和创新文化建设。

(4)推进科研思政，寓教于研

全方位推动课程思政体系建设。全体教职工坚决贯彻党的教育方针，牢牢把握“九个坚持”，组织教学培训、教研相长、优选案例、举办竞赛，保持专业课程与思想政治理论课同向、同行。根据材料专业知识涉及面广、内容综合的特点，坚持创新素质培养目标，分解专业的目标导向为多维度目标，确立以学生为中心、教学和科研双通道结合机制建立教研协同的教育模式。课程和专业上打破“一教师一课堂”的知识传授型形式，推进“多教师一课堂”“一教师多课堂”的协同育人模式，充分发挥教师个体的优势，由主讲教师主导以教学团队的形式开展教研协同的三全育人模式。既注重课堂授课育人，又注重言传身教的内涵建设。以中科院院士、国家高层次人才、资深教授的人格魅力，学院以学生为中心定期进行教学反思反馈，通过思想价值引领师德师风建设、在人才培养的全过程积极探索构建科研育人、立德树人的长效机制。

(5)协同育人，初见成效

结合学院的党风建设，利用院士参与“材料科学导论”示范、促进教授全员参与教学，提高学院对于立德树人和创新人才培养的投入度；在专业课程和实践课程中结合思政引导师生积极参与科研、学科竞赛。“研以致用、以赛促教、以教促研”，打造研-赛-教闭环自励体系，实现创新人才的高效培养。近年，材料学科学生踊跃参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，“创青春”全国大学生创业大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛，并屡获佳绩。例如成立一年我院在互联网+项目、挑战杯黑科技项目中，已获得江苏省一等奖1项、三等奖3项的优异成果。最近，我院申报创新创业训练项目中获得17项支持，其中推荐国家级3项、省级3项，校级4项，平均每10名同学可获批1项训练项目。此外，我院在大学生节能减排社会实践与科技竞赛和江苏省化学化工实验大赛中也取得不俗成绩。通过积极参加学科竞赛，我院在大学生创新能力培养模式探索方面已经取得初步成绩，表明学院在专业人才培养模式方面特色明显。

3.结语

材料科学与工程学院在大学生创新能力培养模式方面积极探索，在教学平台建设和制度管理方面累积了初步的经验，推动教学和科研相互促进，并取得部分可喜的成果。然而，创新能力的培养始终是教学活动中一大挑战，需要学院全体教师和学生共同努力，需要在制度建设、平台搭建、协同育人方面不断探索，需要坚定推进以学生为中心的教学和科研活动，需要教育者时刻勇于探索积极进取，也需要学校在师资队伍、硬件条件和育人方面更多支持。总之，培养具备时代责任心、创新精神和能力的新一代高素质材料专业人才是当前社会急需全面重视的战略问题，也是追求新时代双一流高校建设的核心任务。