新工科建设背景下理科拔尖创新人才培养的模式和路径探索

刘辰一　代富平

摘  要：文章探讨了新工科背景下工科院校理科拔尖创新人才培养的机制和实践，以西北工业大学为例，从理科拔尖计划的实施和计划的成效等方面开展讨论，对理科学生的拔尖创新培养模式的设想、实施和展望进行了人才培养目标的全面阐述，通过实行本科生导师制、毕业设计一年制和设立本科生创新基金等方式，增强了学生的专业认知能力，提升了学生的基本科研素养，进而探索出了一条工科院校中理科拔尖人才培养的有效途径。

关键词：拔尖创新人才;人才培养;本科生导师制;毕设一年制;强基计划

中图分类号：G640    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2022）07-0157-04

20世纪80年代流行“学好数理化，走遍天下都不怕”，说明了数理化作为基础学科，在众多门类的学科与技术中的重要地位。随着科学技术的发展，数理化在科学技术发展中的重要地位有增无减，理科拔尖人才仍然是科技创新人才和优秀管理人才的主要來源，仍然是从事基础科学研究与人才培养的主力军，仍然是促进基础学科发展、加强自主创新、建设创新型国家的重要骨干力量[1]。为进一步创新人才培养模式，深化教育领域综合改革，教育部2020年启动了旨在选拔培养有志于服务国家重大战略需求且综合素质优秀或基础学科拔尖学生的“强基计划”，强调高校特色与学科优势[2]。

在当前高等教育综合改革的背景下，按照现代大学制度全面深化高校综合改革，既是国家全面深化改革的要求，也是高校自身发展的要求，更是高质量人才培养的内在需求[3]。在新工科背景下，以工科为主的高校通过设立“理科拔尖人才试验区”，开拓了培养理科拔尖创新人才的有效途径，着力于培养基础扎实、开拓创新、具有国际视野的理科拔尖创新型人才，着眼于基础知识和基本技能的培养，充分利用国内外优质教育资源，通过制定个性化的培养方案、配备高水平师资队伍和宽广的国际交流渠道，构筑理科拔尖创新人才培养的专门通道，促进数理化基础学科拔尖创新人才的发展。

近年来，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、“中国制造2025”等一系列国家战略，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，出台了一系列重要的制度和举措，在探索我国高等学校工程教育的新模式方面逐渐形成新的经验。相关高校在人工智能、大数据、量子通信、机械制造、航空、航天、航海等领域逐渐形成了一大批新时代工程教育优势专业，为拔尖创新人才培养提供了平台和机遇。而这些优势工科教育非常重要的一个环节就是要加强基础学科的教育和培养，特别是数理化等理科基础性专业知识，将成为各类新工科专业的必修科目或者必要的前期铺垫，这样才有利于形成理工结合的教育形势。

一、理科拔尖创新人才培养试验区概述

当前高等教育的根本任务是立德树人，高等教育改革发展最紧迫的任务是提高教育教学质量，而教育质量的最大标准则莫过于人才培养的质量[4]。习近平总书记在给哈尔滨工业大学建校100周年的贺信中强调哈尔滨工业大学“打造了一大批国之重器，培养了一大批杰出人才，为党和人民做出了重要贡献”，这是对于工科为背景高等学校的一种莫大的肯定，也是新工科背景下高等教育需要聚焦发力的重点。铸国之重器，育国之栋梁，集中优势资源解决“卡脖子”问题，是新时代高等教育的重要使命。李克强总理也强调“数学特别是理论数学是我国科学研究的重要基础。我到一些大学调研时发现，能潜下心来钻研数学等基础学科的人还不够多。无论是人工智能还是量子通信等，都需要数学、物理等基础学科作有力支撑。我们之所以缺乏重大原创性科研成果，‘卡脖子’就卡在基础学科上。”

由此可见，在高等教育扩招的情况下，加强少而精高层次的基础学科本科生的培养，夯实基础学科研究队伍的基础显得尤为重要，为了培养具有国际一流水平的拔尖创新人才，着眼于创新人才的基础性培养，充分利用国内外优质教育资源，构筑工科优势院校中基础学科拔尖人才培养的专门通道，促进基础学科拔尖创新人才脱颖而出，以工科为主的高等院校要重视理科发展，应该让基础学科的院系遵循教育教学规律和人才成长成才规律，试行“理科拔尖创新人才培养试验区”，着力构建基础学科人才培养的良好环境，拓展学生国际视野，帮助学生扎实基础，提高学生综合素质，培养学生科学素养，锻炼学生实践技能。

二、理科拔尖创新人才培养模式

（一）以价值塑造为引领的思想政治教育

新时代高等教育的根本任务是坚持立德树人，准确把握高等教育的基本规律和人才成长规律，立足国情校情，适应时代发展，聚焦“双一流”建设，不断强化人才培养的核心地位，全面提高人才培养质量。以工科为主的高校在培养理科拔尖创新人才时，除了需要聚焦学生专业水准的提高和实践能力的提升之外，还需要不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质和文化素养，要给学生扣好人生第一粒扣子，让思政课程和课程思想政治理论在学生成长成才过程中发挥比专业课程更加重要的引领作用。这就需要学校落实习近平总书记在全国教育大会、全国高校思想政治工作会议、学校思政课教师座谈会和与北京大学师生座谈时的重要讲话精神，把培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人作为教育工作的根本目标。不仅要建立健全价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”人才培养体系，而且要让价值塑造位居人才培养体系之首，成为人才培养的核心，着力解决“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”的根本问题。将价值塑造贯穿人才培养全过程，紧抓立德树人的各个关键环节，以一流的思想政治工作引领一流的人才培养体系建设，将价值塑造作为一流人才培养的生命线和检验“双一流”建设成效的关键，培养具有家国情怀、追求卓越、引领未来的领军人才。

（二）施行本科生导师制

充分发挥教师在本科生培养中的主导作用，提高本科生培养水平，提升本科生的综合素质[5]。本着“给通才开辟通道，为天才开辟空间”的宗旨，聘任在国际交流、学术研究、教育教学、科技创新以及人文艺术等方面取得突出成绩的教师，遴选本科生二、三年级中的优秀学生，依照师生双向选择的模式，实现优秀学生与导师的对接。

本科生导师制以二至三年为一个培养周期，遵循“因材施教”的培养原则，指导学有余力的本科生开展课外科技活动，提供参与科研的条件，培养学生自主学习、独立思考、创造创新的意识，学会提出问题，特别是有创造性的问题，提升学生的科学研究水平以及分析和解决问题的能力[6]。尤其是在当前高等学校广泛实行大力培养和完全学分制的背景下，本科导师的作用发挥尤为重要。西北工业大学尝试从优秀青年教师中选拔一大批本科生辅导员，使其在做好思想引领和价值塑造的同时，能够发挥专业优势，在创新创业、实习实践和科研训练等人才培养的关键环节可以发挥重要的作用。让优秀青年教师成为学校本科生参加各类学科竞赛、国家大学生创新创业训练计划等项目的指导教师，将自己的科研经验和科研项目作为学生的教育资源，让进入理科拔尖创新人才试验区的学生得到充分的实践锻炼，能力得到大幅提升。

（三）施行本科毕设一年制

大学在创新人才培养中需将自身的传统与制度相结合[7]。为了更好地发挥本科毕业设计的标尺作用，全面衡量学生的基础知识、基本技能和实践创新能力，培养学生投身基础研究的科学素养，可施行“本科毕设一年制”，即从选题开始，让学生在导师的指导下，用一年时间完成毕业设计的选题开题、文献调研、实验研究、中期检查、论文写作和毕业答辩等环节。西北工业大学从2006年起在理科院系试点实行一年期的本科毕设，15年来的实践经验表明，“本科毕设一年制”有利于提升学生的文献调研能力、书面写作能力、口头表达能力、团队协作能力、动手能力和创新能力等综合能力，保证完成较高质量的毕业设计。

（四）创新科技竞赛激励机制

以大团队、大平台、大项目为依托，以“互联网+”“挑战杯”以及各类学科竞赛为抓手，加强专业培训和技术指导，夯实学生理论基础，提高实践能力。兴趣是创新型人才培养和发展的基础，激发学生的兴趣和好奇心至关重要。对于学校而言，根据学科特点和育人需求，依托国家双创示范基地、国家大学科技园和飞天创客空间等创新创业教育平台，培育孵化创业项目，培养创新创业青年才俊。成立不同的科技協会、科技竞赛团队，负责相关科技竞赛的宣传、组织、培训等工作，增强学生在校内外、国内外各类科技竞赛中的竞争力，使一批优秀的学生在竞赛中脱颖而出，从而促进创新型人才的成长;通过成立不同的科技协会、科技竞赛团队不断反向观察并深入认识、发现学生的内在兴趣，也能够更加深入地识别创新型人才[8]。

（五）设立本科生创新基金

大学期间，培养学生的创新能力即培养学生的创新思维能力，为培养创新型人才做准备[9]。因此，高校应以项目为牵引，倡导学生自由探索、自主创新，可增强学生创新意识，提高创新能力。本科生创新基金鼓励学生跨年级、跨专业自由组合，吸纳具有扎实基础、创新意识和协作精神或学有专长的学生参与。二年级以上在读本科生可作为项目负责人申报本科生创新创业项目，依据项目的科学性、创新性、可行性和申请者的研究能力等进行审批，并最终确定为重点项目、一般项目和自费项目。依托大学生创新创业训练计划、全国大学生创新创业大赛、国家级大学生创业训练计划、大学生课外学术科技作品竞赛等平台，通过项目验收公开答辩、成果集中展出、项目启动集中宣传等活动，表彰优秀团队，树立创新典型，带动优良学风和整体创新氛围的形成。

（六）拓展国际化培育途径

国际化视野是卓越人才的核心素养，高校可以外语水平的提升为抓手，加强国际合作与交流，适应国际化发展趋势，培养学生国际化视野，多途径、多角度提升学生外语水平。通过英语角、英语辩论赛、英文朗诵、英文电影配音等多种方式，提升学生英语表达能力;结合本科生导师制、外文文献翻译、接待国际学者等方式，提升学生运用专业英语能力;邀请专业教育机构对学生进行托福、雅思等的英语培训，奠定国际交流的基础;对高分通过托福、雅思考试的学生，英语四、六级通过率达到100%的班级予以奖励，激励学生积极掌握国际交流的语言工具。

加强对外交流，提供丰富的国际交流平台[10]。高校可定期邀请具有出国留学经历的在校研究生或青年教师做报告，交流出国留学经验、国外科研生活经历;加强与国外高校或科研院所的交流合作，建立短期交流、联合培养项目，为学生出国学习或实践创造条件;创新教学组织形式，鼓励基础学科领域优秀的外籍师资利用远程远频、在线指导等多种方式开展长、中、短期在线授课、在线讲座;或与外企交流合作，建立社会实践基地和实习基地，搭建学生去外企实习的通道[11]。

（七）施行优秀博士培养计划

学校注重拔尖创新人才培养的延续性，构建本研衔接、硕博贯通的培养体系。协同推进研究生和本科生教育改革，实现本研培养方案统筹设计，加强课程衔接，推进学分银行制。根据学生所处的不同发展阶段，为学生提供个性化的创新实践平台和发展空间，本科夯实理论基础、培养研究兴趣，硕士稳定研究方向、培养科研能力，博士凝练科学问题、创新研究成果的目标[12]。

在本科筛选培养阶段，采取师生双向选择方式，初步形成“教师-研究生-本科生研究群体”与“教师的科研项目-研究生的论文选题-本科生的创新团队”等多层面的课题组，从而将导师制、本科生创新团队、实验室开放有机地融为一体。这样，可使部分高年级本科学生实质性地独立承担小课题或加入教师科研群体[13]。

在硕、博士研究生培养阶段，采取导师负责与指导小组集体培养相结合的方式，充分发挥整个学科的指导作用。以参加科研课题为主线，着重培养研究生独立进行创新性科学研究的素质和能力。培养过程中采取理论学习与科学研究实践相结合、知识传授与素质教育相结合、基本训练与能力培养相结合的原则，特别注重对于创新能力、科学道德、严谨学风和敬业精神的培养[14]。

三、理科拔尖创新人才培养试验区的创新与实效

1. 构建并实践“平台+模块+项目+交流”的人才培养模式。其中，平台包括重点实验室、开放实验室、专业教育机构和人才培养特区;模块即专业基础课程模块和专业方向课程模块;项目是指竞赛项目、科研项目和毕设项目等科技创新项目;交流指优秀学生参与校际、校企、校所、国际间的交换培养、学术交流和项目实践。

2.将历史与现实对照，结合“双一流”建设的背景和全国思政会议精神，借鉴国内外高校好的经验进行比较研究，进一步发现规律，总结经验，探索工科院校中理科拔尖人才培养的有效途径。

3.将过程和目标联系在一起，针对拔尖创新人才的培养的本科生导师制、毕业设计一年制和设立本科生创新基金等具体措施建立一套较为完整的指标评价标准，从制度上固化实践成效，在实践中检验拔尖创新人才培养特区的有效性、操作性。

4.分析研究理科拔尖人才培养与其他学科拔尖人才培养的共同问题，研究成果为所有研究型大学创新人才培养机制改革提供依据。

5. 构建了价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”人才培养体系，施行了德智体美劳“五育并举”的培养方案，在培养广大具有工程实践背景的理科基础人才的同时，为学生的全面发展和个性发展铺路、搭桥、建平台。

参考文献：

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[13] 祁秀香，李萍萍，王晓川，等. 基于郑州大学教育教学改革实践的高等理科教育发展路径探索[J]. 高教学刊，2021（07）：152-159.

[14] 连选，彭志宏，杏建军，等. 新工科建设背景下拔尖创新人才核心素养培育研究[J]. 创新与创业教育，2020（11）：107-111.

（责任编辑：罗欣）