材料类专业学生创新能力培养模式的多角度不断递进的培养模式探索

摘要：面对未来高技术的竞争和挑战，创新创业教育改革作为高校教育改革的突破口，如何有效开展创新创业人才能力培养工作成为本科高校有待解决的问题。本文围绕如何培养新材料方向具有创新能力的专业人才、师资队伍建设、创新创业能力培养平台搭建、辅助体系构建和创新创业教育机制构建等方面构建了实验技能培养体系，探讨了本科创新创业人才能力培养体系，培养学生的创新思维，提高学生的实验技能，有利于促进创新型高素质人才的培养和新材料领域的发展。

关键词：新材料；创新型人才；实验技能培养；高等教育

随着科技革命的深入推进和全球化的不断发展，创新能力已成为国家竞争力的核心要素。材料类专业作为科技创新的重要基石，其学生创新能力的培养直接关系到国家科技创新能力和产业转型升级［13］。因此，探索材料类专业学生创新能力培养的有效模式，已成为高等教育面临的重要课题。传统的材料类专业学生往往被动地接受知识，缺乏主动探索和创新的机会，导致其创新能力得不到充分发展［4］。同时，随着科技的快速发展和产业的不断升级，传统的培养模式已难以适应新的形势和需求，急需进行改革和创新。

为了应对这些挑战，探索新的创新能力培养模式尤为重要，多角度不断递进的培养模式就是在这样的背景下应运而生。该模式强调从多个角度、多个层面出发，逐步深入、递进式地培养学生的创新能力［5］。通过这种模式的培养，学生不仅能够获得扎实的专业知识和技能，还能够具备独立思考、勇于创新的精神和实践能力，从而更好地适应未来的社会和职业发展［6］。然而，目前关于材料类专业学生创新能力培养的多角度不断递进的培养模式研究仍处于探索阶段，缺乏系统的理论框架和实践经验。因此，本研究旨在深入探索材料类专业学生创新能力培养的多角度不断递进的培养模式，以期为高等教育改革和创新提供有益的参考和借鉴。

一、创新能力培养的理论基础

（一）创新能力的构成要素

（1）创新思维：创新思维是创新能力的核心，它涉及对已有知识的重新组合、对未知领域的探索以及对传统观念的挑战。在材料类专业中，创新思维表现为学生敢于对材料性能、制备工艺等提出新的观点和方法。

（2）实践能力：实践能力是将创新思维转化为实际成果的关键。在材料类专业中，实践能力包括实验操作能力、数据分析能力、工程项目实施能力等。

（3）跨学科融合能力：材料科学涉及物理、化学、工程等多个领域，因此，跨学科融合能力是材料类专业创新的重要组成部分。学生需要具备将不同学科知识整合应用于材料研究的能力。

（4）团队合作与沟通能力：在材料类专业的创新活动中，团队合作与沟通能力同样重要。学生需要能够与团队成员有效沟通、协作，共同解决问题。

（二）创新能力培养的理论依据

（1）创造力投资理论：该理论认为创造力是由多个因素共同作用的结果，包括领域相关知识、创造性思维和动机等。在材料类专业中，教育者需要关注这些因素的协同发展，为学生提供丰富的学习资源和实践机会，激发他们的创新动机。

（2）元认知理论：该理论强调学习者对自己学习过程的监控和调节能力。在材料类专业创新能力培养中，元认知能力的培养有助于学生反思自己的学习过程，发现不足并制定改进策略，从而不断提升创新能力。

二、国内外材料类专业创新能力培养现状

（一）国内材料类专业创新能力培养现状

近年来，我国高等教育在材料类专业创新能力培养方面取得了显著进步。国内高校普遍重视实践教学和科研训练，通过实验室建设、科研项目支持、校企合作等方式，为学生提供了丰富的实践机会和平台。此外，许多高校还积极推动课程体系改革，增加创新课程和创新实验，以培养学生的创新思维和实践能力。然而，目前仍然存在一些问题和挑战［7］。一方面，部分高校对创新能力的理解尚不深入，仅停留在技能和知识的层面，缺乏对学生创新思维和跨学科融合能力的培养；另一方面，创新教育资源分配不均，部分高校和地区缺乏足够的创新实践平台和机会［8］。

（二）国外材料类专业创新能力培养现状

国外在材料类专业创新能力培养方面积累了丰富的经验和成功案例，许多国外高校强调以学生为中心的教学理念，注重学生的主体性和主动性。他们通过实施问题导向学习（PBL）、翻转课堂等教学方法，激发学生的学习兴趣和创新动力。同时，国外高校还非常重视科研训练和实践教学，鼓励学生参与科研项目和实验室工作，培养其独立思考和解决问题的能力。此外，跨学科融合也是国外创新能力培养的重要特点之一，他们鼓励学生选修不同领域的课程，以促进创新思维的发展。

（三）国内外的比较与启示

通过比较国内外材料类专业创新能力培养现状，我们可以得到一些启示。首先，国内高校需要加深对创新能力的理解，从多个维度和层面出发，全面培养学生的创新思维和实践能力；其次，国内高校可以借鉴国外先进的教学方法和手段，如PBL、翻转课堂等，以提高学生的学习兴趣和参与度；再次，加强科研训练和实践教学，为学生提供更多的实践机会和平台；最后，促进跨学科融合也是提升创新能力培养效果的重要途径之一，国内高校可以鼓励学生选修不同领域的课程，加强学科交叉融合。

三、材料类专业创新能力培养的课程体系与实践教学优化探讨

（一）优化课程体系，强化理论与实践的结合

在材料类专业的课程设置中，要培养学生的创新能力，需要先优化课程体系，确保理论与实践的紧密结合。具体而言，可以采取以下措施：

（1）增加实践课程比重。适当减少纯理论课程的数量，增加实验、实训、课程设计等实践课程的比重，使学生有更多机会亲身实践，加深对理论知识的理解。

（2）整合课程内容。对课程内容进行整合和优化，确保理论与实践的连贯性和互补性。例如，在理论课程中加入实际应用案例，或在实践课程中引入相关理论知识，帮助学生建立理论与实践之间的联系。

（3）引入前沿技术和最新研究成果。及时更新课程内容，引入前沿技术和最新研究成果，使学生能够接触到最新的知识和技术，激发其创新兴趣。

（二）实践教学：分析实验、实习等实践教学环节在创新能力培养中的作用

实践教学是培养学生创新能力的重要环节。实验、实习等实践教学环节能够帮助学生将理论知识应用于实际情境中，提高其解决问题的能力。

（1）完善实验教学体系。建立完善的实验教学体系，包括基础实验、综合实验和创新实验等多个层次。通过实验教学，培养学生的基本实验技能、分析问题和解决问题的能力以及创新思维能力。

（2）加强实习基地建设。与相关企业、研究机构等建立稳定的实习基地，为学生提供更多的实习机会。通过实习，学生可以深入了解材料类专业的实际应用和产业发展趋势，为将来的创新活动打下坚实的基础。

（三）科研训练：讨论如何通过参与科研项目、发表学术论文等方式提升学生的科研能力

科研训练是培养学生创新能力的重要途径。通过参与科研项目、发表学术论文等方式，学生可以深入了解科研工作的流程和规范，提高其科研能力。

（1）鼓励学生参与科研项目。设立科研项目基金，鼓励学生自主申报或参与教师的科研项目。通过科研项目的实践，学生可以锻炼其独立思考、解决问题的能力以及团队协作精神。

（2）指导学生发表学术论文。鼓励学生将研究成果整理成学术论文并发表。通过论文的撰写和发表过程，学生可以提升其学术素养和科研能力，同时也为其创新成果的传播和推广打下基础。

（四）创新竞赛：介绍如何利用创新竞赛等平台，激发学生的创新热情和实践能力

创新竞赛是激发学生创新热情和实践能力的重要平台。通过参加各类创新竞赛，学生可以展示自己的创新成果并获得认可和鼓励。

（1）组织校内创新竞赛。定期举办校内创新竞赛活动，为学生提供展示自己创新成果的机会。通过校内竞赛的选拔和推荐，可以鼓励更多学生参与到更高层次的创新竞赛中去。

（2）提供竞赛指导和支持。为参赛学生提供必要的指导和支持，包括选题建议、技术指导、经费支持等。通过教师的指导和支持，学生可以更好地准备和参加竞赛并取得更好的成绩。

（五）导师制度：探讨导师在指导学生创新过程中的作用及如何优化导师制度

导师在指导学生创新过程中发挥着重要作用。优化导师制度可以更好地发挥导师的作用并提高学生的创新能力。

（1）选拔优秀导师。选拔具有丰富科研经验和良好教学能力的教师担任导师，优秀导师可以为学生提供更好的科研指导和创新支持。

（2）建立导师评价机制。建立导师评价机制，对导师的指导工作进行定期评估和反馈。通过评价机制可以激励导师更好地履行指导职责，并提高其指导效果。

（3）加强师生交流互动。鼓励师生之间进行更多的交流互动，包括定期的研讨会、座谈会等形式。通过交流互动可以增进师生之间的了解和信任，并促进创新活动的顺利开展。

四、材料类专业教学方法改革、教学资源整合及创新能力评价体系构建

（一）教学方法改革建议

针对材料类专业的教学方法改革，以下是一些建议：

（1）引入问题导向学习（PBL）。通过真实世界的问题或案例引入课程，使学生主动寻找答案，培养其问题解决能力和批判性思维能力。

（2）推行翻转课堂。翻转传统课堂模式，让学生在课前通过视频、在线资源等进行自学，课堂上则进行深入的讨论和实践操作。

（3）加强项目式学习。组织学生进行小组项目，从实际问题出发，设计、实施并展示解决方案，强化团队合作和实践能力。

（4）鼓励跨学科学习。开设跨学科课程，鼓励学生选修其他领域的课程，培养其跨学科融合能力和创新思维。

（5）引入行业专家讲座。定期邀请行业专家进行讲座或工作坊，让学生接触前沿技术和行业动态，拓宽视野。

（二）教学资源整合

为创新能力培养提供有力支持，需要整合校内外教学资源，以下是一些策略：

（1）校内资源整合。将图书馆、实验室、研究中心等资源进行有效整合，形成统一的资源平台，方便学生使用。

（2）校企合作。与企业合作建立实习基地、联合实验室等，共享技术和设备资源，为学生提供更多实践机会。

（3）在线资源利用。利用MOOCs等网络教学资源，为学生提供更多学习选择和学习路径。

（4）校友资源挖掘。挖掘校友资源，建立校友联络网络，为学生提供职业发展建议和人脉资源。

（三）评价体系构建

构建科学的创新能力评价体系是评估培养效果的关键，以下是一些建议：

（1）多元化评价。结合课程成绩、实验报告、项目成果、竞赛表现等多个维度进行评价，全面反映学生的创新能力。

（2）过程性评价。注重学生在学习过程中的表现，如课堂讨论、团队合作、问题解决能力等，以评促学。

（3）创新性评价。重点评价学生的创新思维、实践能力和跨学科融合能力，鼓励其进行原创性研究和探索。

（4）反馈性评价。及时给予学生反馈，帮助他们了解自己的优点和不足，并制订改进计划。

（四）多维度递进培养模式的实施策略

多维度递进培养模式旨在从多个层面和角度培养学生的创新能力，以下是一些实施策略：

（1）基础层培养。通过基础课程和实验教学，培养学生的基础知识和技能，为后续创新活动打下基础。

（2）拓展层培养。通过跨学科课程、选修课程和实践项目等，拓宽学生的知识面和技能领域，激发其创新思维。

（3）研究层培养。鼓励学生参与科研项目、发表学术论文等，培养其科研能力和创新精神。

（4）竞赛层培养。组织学生参加各类创新竞赛，如“挑战杯”“创青春”等，提升其创新实践能力和团队协作能力。

（5）产业层培养。通过校企合作、实习实践等方式，让学生接触实际产业环境，了解其需求和挑战，为将来的创新创业做好准备。

综上所述，通过教学方法改革、教学资源整合和创新能力评价体系构建等多方面的努力，我们可以实施多维度递进培养模式，有效提升学生的创新能力，为材料类专业的持续发展注入新的活力。

结语

在材料类专业创新能力培养的过程中，我们提出了一系列综合策略，涵盖了教学方法改革、教学资源整合以及创新能力评价体系的构建。这些策略相互关联、相互促进，共同构成了多维度递进培养模式的核心内容。通过实施综合策略，我们能够有效地提升学生的创新能力，推动材料类专业的持续发展。同时，这些策略也为我们提供了一个全面、系统的培养框架，有助于培养出更多具有创新精神和实践能力的优秀人才，为社会的科技进步和产业发展做出更大的贡献。

参考文献：

［1］陈锡勇，梁天权，王友彬，等.“双一流”背景下材料科学与工程专业高质量研究生的培养路径探讨［J］.创新创业理论研究与实践，2023，6（18）：5355.

［2］谢聪，朱晓明，王军涛，等.新工科理念下应用化学人才培养模式的建设研究：以湖北科技学院核技术与化学生物学院为例［J］.广东化工，2023，50（16）：218220.

［3］傅毛生，钟荣，陈德志，等.“材料科学导论”课程双语教学的探索与实践［J］.广州化工，2023，51（12）：294296.

［4］秦来顺，唐高，赵春鱼.材料计量与标准化特色新工科人才培养的探索与实践：以中国计量大学材料科学与工程专业为例［J］.硅酸盐通报，2023，42（4）：15131518.

［5］申嘉龙，李义兵，孟征兵，等.冶金产能置换背景下广西冶金工程专业新工科人才培养改革与探索［J］.高教学刊，2023，9（5）：161164.

［6］谢长征，张天文，鲁海胜，等.《材料科学基础》课程教学改革探索与实践［J］.广东化工，2023，50（2）：204205.

［7］张友魁.新工科背景下“新能源材料”研究生课程教学探讨［J］.科教导刊，2023（1）：114116.

［8］杨长安，周全.“双一流”建设背景下“六位一体”化学化工类研究生实践创新能力培养模式的构建与探索［J］.高教学刊，2022，8（11）：2528.

作者简介：赵振新（1994—），男，汉族，山西太原人，博士，讲师，研究方向：材料科学与工程。