以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的“功能材料實(shí)踐創(chuàng)新基地”建設(shè)

張愛英，李樹奎

(北京理工大學(xué) 材料學(xué)院，北京 100081)

建設(shè)國家自主創(chuàng)新體系對高等學(xué)校提出了新的發(fā)展要求,培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才成為研究型高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)[1]。北京理工大學(xué)材料學(xué)院“功能材料實(shí)踐創(chuàng)新基地”依托“材料化學(xué)專業(yè)教育平臺(tái)”和“納米能源材料”、“有機(jī)功能材料”、“超分子聚合物材料”以及“電介質(zhì)材料” 等在國內(nèi)外具有較高研究水平的研究課題組，進(jìn)行資源整合，組建功能材料實(shí)踐創(chuàng)新基地(下稱創(chuàng)新基地)，使之成為大學(xué)生開展創(chuàng)新實(shí)踐、科技競賽、科學(xué)研究、創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)等活動(dòng)的基地。近5年來，我們不斷完善實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)體系,增大面向大學(xué)生的開放力度，加強(qiáng)師資配備力量，堅(jiān)持不懈地開展實(shí)踐創(chuàng)新教育，努力探索與創(chuàng)新人才培養(yǎng)相適應(yīng)的創(chuàng)新基地建設(shè)與管理機(jī)制。

1 建設(shè)思路

1.1 以實(shí)踐創(chuàng)新基地為平臺(tái)，構(gòu)建多層次大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)體系

在創(chuàng)新基地的建設(shè)中，需要開設(shè)能夠鍛煉學(xué)生能力的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,而且對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的質(zhì)量有較高的要求。除了能提供學(xué)生基本的科學(xué)研究訓(xùn)練之外，還要讓學(xué)生融入到真正的科學(xué)研究活動(dòng)當(dāng)中，通過解決科學(xué)研究中的實(shí)際問題，提升自身的實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神[2-3]。為此，依托本科專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和各課題組的科學(xué)研究內(nèi)容，構(gòu)建具有綜合性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性的多層次功能材料實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)課程體系，充實(shí)了創(chuàng)新基地建設(shè)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的內(nèi)涵[4]，并利用創(chuàng)新基地建設(shè)項(xiàng)目的成果,轉(zhuǎn)化為利于學(xué)生能力訓(xùn)練的開放性實(shí)驗(yàn)課題，使得更多學(xué)生受益。最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生的培養(yǎng)從知識(shí)應(yīng)用能力到研究實(shí)踐能力、到創(chuàng)新能力逐步轉(zhuǎn)化的目標(biāo)。

1.2 完善創(chuàng)新基地運(yùn)行機(jī)制，探索以服務(wù)學(xué)生為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)新模式

學(xué)生是實(shí)踐創(chuàng)新基地的服務(wù)對象，實(shí)踐創(chuàng)新基地的建設(shè)也緊緊圍繞學(xué)生的需要展開。功能材料實(shí)踐創(chuàng)新基地的建設(shè)要涵蓋較為完備的材料合成、功能材料制備以及材料結(jié)構(gòu)和性能的表征過程，對學(xué)生要進(jìn)行“全周期”的系統(tǒng)培養(yǎng)，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際科學(xué)研究問題的能力[5]，為將來快速適應(yīng)社會(huì)的需求奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。為此，我們打通實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，保證實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施時(shí)間和研究內(nèi)容的連續(xù)性，讓學(xué)生親身經(jīng)歷不同層次的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，最終把本學(xué)科中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與真實(shí)的科學(xué)研究項(xiàng)目的開展相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生由“學(xué)”到“研”的轉(zhuǎn)變，提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，促進(jìn)拔尖人才的培養(yǎng)。另一方面，由于多層次的實(shí)踐教學(xué)體系的開設(shè)，降低了學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)新基地的門檻，能快速響應(yīng)不同水平學(xué)生的需求，為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。

2 建設(shè)措施

2.1 實(shí)踐創(chuàng)新基地建設(shè)與本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放相結(jié)合

根據(jù)學(xué)生在不同階段的認(rèn)知規(guī)律和不同需求，結(jié)合本學(xué)科的發(fā)展歷程，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，依托本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建學(xué)生基本科研能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。其中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取原則是圍繞經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，適量補(bǔ)充最新的學(xué)科研究成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)，從科學(xué)研究完整性的角度，將一個(gè)實(shí)驗(yàn)體系內(nèi)若干個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)有機(jī)地整合，從材料的合成、表征及初步的應(yīng)用安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使其實(shí)驗(yàn)過程與一個(gè)真實(shí)的科學(xué)研究過程相同,讓學(xué)生進(jìn)入到一個(gè)真實(shí)、完整的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中。在學(xué)習(xí)階段就建立將科研與生產(chǎn)實(shí)踐密切結(jié)合起來的觀點(diǎn)，會(huì)對其課程的學(xué)習(xí)起到良好的促進(jìn)效果。另外，基地通過開展多層次的實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如開放實(shí)驗(yàn)、校公共實(shí)驗(yàn)選修課、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等活動(dòng),吸引多學(xué)科學(xué)生的參與，提升實(shí)踐教學(xué)資源的共享[6]。

2.2 實(shí)踐創(chuàng)新基地建設(shè)與課題組科研活動(dòng)相結(jié)合

依托教師科研課題，構(gòu)建科教融合的提升學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐教學(xué)體系。專業(yè)科研實(shí)驗(yàn)室，由于其研究內(nèi)容與科研課題密切相關(guān)，實(shí)驗(yàn)設(shè)施先進(jìn)，最有利于學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。讓本科生提前走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研實(shí)踐，給學(xué)生一個(gè)盡早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、進(jìn)課題組、接觸導(dǎo)師、接觸專業(yè)研究領(lǐng)域、了解學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向和前沿課題的機(jī)會(huì)，一個(gè)真正開展科學(xué)研究探索的機(jī)會(huì)。這種探索性實(shí)踐教學(xué)改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限于驗(yàn)證原理、單純掌握操作技術(shù)以及依附于理論課程的情況，充實(shí)和改革了實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，對于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)極為重要[7]。

2.3 創(chuàng)新實(shí)踐基地建設(shè)與大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃和科技競賽相結(jié)合

學(xué)科競賽是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要途徑之一，是創(chuàng)新教育的特殊形式和有效載體[8]。為此，我們依托大學(xué)生創(chuàng)新性計(jì)劃，構(gòu)建學(xué)生自我研發(fā)、自我創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系。對于在實(shí)踐教學(xué)中涌現(xiàn)出來的優(yōu)秀學(xué)生，鼓勵(lì)他們根據(jù)前期研究結(jié)果，凝練科研題目，申請國家級(jí)、北京市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃，從大二暑假開始開展實(shí)驗(yàn)研究,同時(shí)貫通實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將這一研究工作與本科畢業(yè)論文工作結(jié)合起來。對于這批學(xué)生，實(shí)行基地教學(xué)督導(dǎo)組和指導(dǎo)教師全程負(fù)責(zé)制，為學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供空間。

這樣，經(jīng)過長達(dá)2年多的積累，這批學(xué)生無論是對本學(xué)科領(lǐng)域研究進(jìn)展的了解、實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)、解決問題的能力，還是創(chuàng)新能力都會(huì)得到顯著的提升。長期的積累也會(huì)使得他們在本科階段發(fā)表較高水平的科研論文，在全國和北京市的科技競賽中取得優(yōu)異的成績。例如，從大學(xué)二年級(jí)暑假開始在基地開展科技創(chuàng)新活動(dòng)的2010級(jí)周青超同學(xué)，2012年負(fù)責(zé)一項(xiàng)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃，經(jīng)過在基地的長期科學(xué)實(shí)踐，先后獲得了北京理工大學(xué)第九屆“世紀(jì)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎(jiǎng)，第十屆“世紀(jì)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)，北京市第七屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng)，今年，代表北京理工大學(xué)參加第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽決賽，并獲得一等獎(jiǎng)。

2.4 開展實(shí)踐創(chuàng)新基地的文化建設(shè)，提升學(xué)生的探索欲望和科學(xué)素養(yǎng)

在基地初創(chuàng)時(shí)期，就制定基地建設(shè)規(guī)劃方案，涵蓋了基地的定位、中長期規(guī)劃、人才培養(yǎng)目標(biāo)、措施及方案、管理?xiàng)l例與制度等內(nèi)容，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了基地的文化建設(shè)，并在實(shí)踐中不斷予以完善[9-10]。其中創(chuàng)新基地建設(shè)的文化建設(shè)包括創(chuàng)新基地環(huán)境文化和制度文化建設(shè)[11]。實(shí)驗(yàn)室是人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要基地，實(shí)驗(yàn)室文化建設(shè)要體現(xiàn)崇尚科學(xué)、追求真理的環(huán)境氛圍，要有利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生的探索欲望、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)室制度文化建設(shè)則是為了更好地保證基地各項(xiàng)工作的順暢運(yùn)行。在學(xué)校相關(guān)制度的基礎(chǔ)上，制定學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則、安全衛(wèi)生制度、儀器設(shè)備管理制度等一系列針對性較強(qiáng)的制度和文件，并嚴(yán)格執(zhí)行。對于大型儀器設(shè)備室或成套設(shè)備實(shí)驗(yàn)室，要求根據(jù)本設(shè)備特點(diǎn)制定相應(yīng)的儀器設(shè)備操作規(guī)程。儀器設(shè)備的使用采取教師指導(dǎo)、學(xué)生作為實(shí)踐主體的管理運(yùn)行方式。

開展實(shí)驗(yàn)室環(huán)境文化建設(shè)，在實(shí)驗(yàn)室外相對集中建立一個(gè)比較大的宣傳櫥窗，加大對實(shí)踐創(chuàng)新基地及其科技創(chuàng)新活動(dòng)的宣傳。介紹基地的基本情況、師資力量、實(shí)驗(yàn)室開放內(nèi)容、科技創(chuàng)新成果。對于學(xué)生科技創(chuàng)新的成果包括發(fā)表文章、獲獎(jiǎng)證書、學(xué)生課外開放實(shí)驗(yàn)和科技活動(dòng)制作出的實(shí)物等，建立宣傳展柜。同時(shí)也要注重實(shí)驗(yàn)室內(nèi)文化氛圍的營造，對特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目制作室內(nèi)展板，簡明扼要地介紹實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容以及以圖片的形式呈現(xiàn)其流程等，在實(shí)驗(yàn)室的適當(dāng)位置張貼與本專業(yè)研究領(lǐng)域相關(guān)的科學(xué)家頭像、名言等。

2.5 保障高水平的教師隊(duì)伍，將大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)落到實(shí)處

基地?fù)碛幸?位教授為核心、10位教師組成的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)。基地的指導(dǎo)教師均親身參加國家級(jí)、省部級(jí)的科學(xué)研究項(xiàng)目，對本學(xué)科的學(xué)術(shù)發(fā)展前沿動(dòng)態(tài)、發(fā)展趨勢跟蹤緊密，有著豐富的科研、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)具有多年指導(dǎo)學(xué)生參加世紀(jì)杯、國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性計(jì)劃的經(jīng)驗(yàn)?；刂笇?dǎo)教師人員年齡結(jié)構(gòu)合理，職稱結(jié)構(gòu)和學(xué)歷結(jié)構(gòu)足以支撐基地創(chuàng)新活動(dòng)和實(shí)踐教學(xué)等工作。

在創(chuàng)新實(shí)踐基地的建設(shè)過程中，鼓勵(lì)并要求指導(dǎo)教師以科研課題為牽引,實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的深度融合，根據(jù)學(xué)生的個(gè)人興趣和課題組目前的研究項(xiàng)目，為學(xué)生設(shè)定獨(dú)立的科研題目，要求學(xué)生在一個(gè)學(xué)期的時(shí)間內(nèi)圍繞著一個(gè)科研題目，在教師和博士生的共同指導(dǎo)下逐漸開展真正的科學(xué)研究活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下的自主學(xué)習(xí)[12]，幫助學(xué)生盡快地融入到真實(shí)的科學(xué)研究當(dāng)中。在參加科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中，引導(dǎo)學(xué)生處理好創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員之間的關(guān)系，要重視學(xué)生的知識(shí)積累，進(jìn)而提高其科學(xué)研究能力，促進(jìn)拔尖人才的培養(yǎng)。教師在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，采用周記制度和例會(huì)制度及時(shí)了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，起到了較好的督促作用，并與學(xué)生商討擬定下一階段的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。這一方式還很好地鍛煉了學(xué)生的總結(jié)歸納能力以及當(dāng)眾講解能力，對于培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)極為有利。

3 建設(shè)成效

創(chuàng)新基地經(jīng)過多年的持續(xù)建設(shè)，培養(yǎng)了學(xué)生從事科學(xué)研究的能力，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。參加科技創(chuàng)新活動(dòng)和競賽的學(xué)生，在實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等方面都得到了極好的鍛煉，在就業(yè)和保送研究生等方面呈現(xiàn)了較強(qiáng)的競爭力。近5年，有21名學(xué)生被保送研究生，其中保送中國科學(xué)院、清華大學(xué)、北京大學(xué)等知名高校7人。 在學(xué)生的能力得到很好培養(yǎng)的同時(shí)，基地的建設(shè)成果豐碩。近5年來，成功申請國家和北京市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃17項(xiàng)，學(xué)生參與各級(jí)科研訓(xùn)練計(jì)劃近80項(xiàng)；發(fā)表了SCI收錄論文20篇，EI收錄論文5篇；獲得國家大學(xué)生化學(xué)競賽三等獎(jiǎng)及2013年全國挑戰(zhàn)杯比賽佳績。此外，在資源共享方面，依托本基地，2004年伊始面向全校各專業(yè)開設(shè)的開放實(shí)驗(yàn)、校公共實(shí)驗(yàn)選修課、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，10年來累計(jì)參加學(xué)生500余人，涵蓋理學(xué)院、自動(dòng)化學(xué)院、宇航學(xué)院、計(jì)算機(jī)學(xué)院、電子信息學(xué)院、生命學(xué)院、化工學(xué)院、材料學(xué)院等多個(gè)學(xué)院，受益學(xué)生眾多。

4 結(jié)束語

以實(shí)踐創(chuàng)新基地為平臺(tái)，經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐和理論探索，北京理工大學(xué)“功能材料學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新基地”構(gòu)建了具有鮮明特色的創(chuàng)新實(shí)踐教育體系，取得了一些具有實(shí)用價(jià)值的創(chuàng)新實(shí)踐教育成果，培養(yǎng)了一批具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才。通過有組織、有計(jì)劃地開展多層次的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的自我管理能力，樹立學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

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