協(xié)同創(chuàng)新理念下物理學類人才培養(yǎng)模式研究

弓巧俠 鐘英輝 蘇金瑞 宋平新 段智勇

(鄭州大學 物理學院(微電子學院),鄭州 450001)

“協(xié)同創(chuàng)新”的概念從被提出,到現(xiàn)在成為時代發(fā)展的核心,從國家層面到各級地方政府及高校建立了多種協(xié)同創(chuàng)新平臺,期望實現(xiàn)創(chuàng)新資源和要素有效匯聚,從而實現(xiàn)各個主體之間的深度合作。“協(xié)同創(chuàng)新”的實質是通過突破創(chuàng)新主體間的壁壘,對各個主體的資源進行優(yōu)化及共享,實現(xiàn)共同發(fā)展,創(chuàng)新互惠的結果[1]。這種設計理念對于高校的普通教師在平時的教學及科學研究活動中也可以借鑒,從而改進目前單調的本科生、研究生人才培養(yǎng)模式。在高校近年來不斷建立各種協(xié)同創(chuàng)新平臺,但參與的師生只有少數(shù)人,大部分的高校教師還是局域于自己的學科,學生工作的開展也是如此,人才培養(yǎng)模式單一。當然,在高校人才培養(yǎng)工作中,研究生培養(yǎng)和本科生有所不同,研究生是導師負責制,學生的學習能力及科研素質培養(yǎng)主要由導師完成。本科生主要以課程學習為主,各類實踐活動為輔助,也沒有一對一的導師。針對這兩種不同的學生如何通過協(xié)同創(chuàng)新理念優(yōu)化人才培養(yǎng)模式,下面展開探討。

1 研究生協(xié)同創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

1.1 建立導師團隊

學校內部組織按職能及學科形成不同的學院、教研室等,使得彼此間資源難以相互滲透與共享,有些部門資源過剩,有些部門又欠缺,發(fā)展不平衡。高校里研究生的培育都是導師負責的“一對一”模式,研究生從選題,開展研究課題都由一個老師指導,由于研究生導師自身的知識體系、思維習慣、研究領域、研究方法和研究模式等限制,容易使指導的學生受導師思維定式的影響,較難跳出導師的研究圈子[2]。一個導師培養(yǎng)的學生科學研究視野比較窄,學生主要關注于導師的研究方向,對本學科其他研究認知較少,思維不夠開闊,綜合能力相對較低。而且這種“一對一”的單一培養(yǎng)模式也限制了導師的學術水平、科研能力及綜合素養(yǎng)的提升,不利于導師及研究生整體科學素質水平的提高。長此以往,大家思維僵化,不利于發(fā)現(xiàn)新的研究內容。院系應以國家級、省級實驗室或者培育中心為平臺,打破這種壁壘,讓導師走出自己的小實驗室,建立導師團隊培養(yǎng)模式,形成小型協(xié)同創(chuàng)新平臺,應組織各種學術研究交流活動,讓院內不同學科、不同研究方向的導師相互熟悉,了解整個學院的研究動態(tài)。

鄭州大學物理學院近年來組織青年教師學術報告交流會,每周由兩名教師匯報自己的研究工作,一方面大家可以了解同仁的研究工作,以此拓寬自己的知識面;另一方面教師之間可以展開研究合作。不同研究領域互補,此項活動的舉行已促成院內不同專業(yè)的教師相互合作,共同申請研究課題,對研究成果提煉發(fā)表高檔次學術文章。鄭州大學物理學院近年來申請到研究課題及發(fā)文章的數(shù)量、質量逐年提高。在發(fā)布的2021年7月全國高校物理學ESI排名,我院名次上升了22位,11月進入物理ESI前1%。當然在此過程中,要注意各自優(yōu)勢的最大發(fā)揮,不要特色同質化。在研究生培育工作中,導師團隊對所屬的研究生共同指導,根據(jù)課題需要對研究生共同調配。通過與研究生的深入交流,根據(jù)每個學生的學習情況及主要興趣,導師團隊協(xié)同討論以后,針對研究生個人的具體情況來制定合適的培養(yǎng)方案。在團隊中應該明確各導師的職責,強化分工與合作,協(xié)同培養(yǎng)出具有實踐應用創(chuàng)新能力的碩士研究生。這種團隊協(xié)作要以實質性共同申請課題項目來強化,一個導師協(xié)作團隊可以共同申請研究項目,并對成果進行歸納總結發(fā)表,提高科研成果的學術價值。

1.2 協(xié)作創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在創(chuàng)建導師團隊的基礎上,導師協(xié)調團隊中的學生進行交流合作。屬于一個導師團隊的研究生定期開組會,大家對自己的研究工作或者文獻調研進行匯報交流。通過這種學術活動使得團隊內成員相互熟悉各自研究內容,希望在此基礎上可以對自己的研究課題有所啟發(fā),打造創(chuàng)新的良田。團隊的學生共同申請校級、省級及國家級各種項目及比賽,加深協(xié)作交流。以鄭州大學為例,學校每年都會舉辦各類活動,如“研究生數(shù)學建模競賽”“研究生電子設計競賽”“研究生創(chuàng)‘芯’大賽”等各類比賽,以及“研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”和研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目,旨在通過這些項目的鍛煉激發(fā)學生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。每一組比賽項目組有多名成員,鼓勵學生跨學科組隊參加比賽,大家相互配合,提高研究生整體協(xié)作創(chuàng)新能力。另外要充分利用學校資源,以鄭州大學為例,近年學校鼓勵本科生進入教師課題組實驗室學習。我院光學碩士點招收的學生基本都是物理學專業(yè),而在教師的研究課題中經常需要用到Matlab、Comsol等模擬仿真軟件,物理類學生以前都沒有學過這些課程,進入導師研究課題速度較慢。導師可以在實驗室里引進學院測控專業(yè)等本科生輔助研究生工作,加強研究生和本科生之間的協(xié)作交流,盡快提高研究生的科研素質[3]。

2 本科生協(xié)同創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

2.1 開設綜合性實驗,建立協(xié)同培養(yǎng)平臺

在高校,不同學科、專業(yè)開設的課程不同,學生多以專業(yè)、班級為單位活動,不同學科的學生實質交流非常少,形成“學科壁壘”。為了使不同學科的學生能夠跨專業(yè)協(xié)作,可以開設一些綜合性實驗,將不同專業(yè)的學生劃分成一組共同完成一個實驗題目。比如數(shù)字全息成像實驗,需要學生具備物理光學知識,還有數(shù)字圖像處理知識,分屬理學、工學不同專業(yè)的知識點。以鄭州大學物理學院物理學專業(yè)及測控專業(yè)為例說明,物理學的學生掌握了光學成像的一些基礎知識,如光學成像物理機理、成像放大率、像差等,測控專業(yè)的學生則熟悉應用Matlab軟件進行數(shù)字全息圖重建、圖像質量改善等程序設計。將這兩個專業(yè)的學生劃分成一組共同完成這個實驗,大家明確各自分工,在實驗開展過程中,既培養(yǎng)了協(xié)作能力,又能拓寬知識面,產生1+1>2的協(xié)同作用。如果我們以物理實驗中心為平臺,開設一些綜合性實驗,將會給不同專業(yè)的學生一個協(xié)作交流的平臺。學生也可以在此平臺參加各種比賽,申請各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目。

鄭州大學化工學院對本科生開出了如煤氣化制甲醇生產仿真實訓、異丁醇/水體系液相平衡關系的測定及數(shù)據(jù)處理、痕量檢測目標環(huán)境元素、光電極制備及催化分解水實驗等多項開放實驗,引導學生廣泛涉獵不同學科知識領域。不同實驗分配的學時數(shù)不同,學生可以通過選擇不同的實驗完成這門課程。學校各專業(yè)的學生通過聯(lián)系各個實驗指導教師都可以申報開放實驗課程。不同專業(yè)的學生可以一起做同一個綜合開放實驗,給大家提供一個交流協(xié)作平臺。

另外通過校級任選課平臺提供各類不同專業(yè)的課程,學生可以選擇學習與自己本專業(yè)不同的課程,實現(xiàn)跨專業(yè)領域知識的學習,不斷拓寬自己的視野,激發(fā)學習興趣,養(yǎng)育科學素養(yǎng)和追求真理的精神。

2.2 以賽促學協(xié)同能力培養(yǎng)

高校每年開展的校級、省級及國家級創(chuàng)新項目及創(chuàng)新比賽非常多,參與學生也眾多,但一個項目的參與人員90%都是來自同一專業(yè)或者同一個班級的學生,很難實現(xiàn)跨學科協(xié)同合作的交流,學生創(chuàng)新能力的進一步提升出現(xiàn)屏障。為了改善這種局面應充分發(fā)揮學校教務處、各個實驗中心及各個教學單位的職能。

學校教務處應積極發(fā)揮本部門職能,調動本科生團隊協(xié)作的興趣。根據(jù)《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》(教高〔2018〕2號)文件精神,鄭州大學教務處鼓勵學生組建學習團隊,積極引導學生自我管理、主動學習,充分發(fā)揮大學階段同伴學習優(yōu)勢,提高學習效率,提升自主學習能力,并對學習團隊進行評選,選出優(yōu)秀隊伍。在一個團隊的學生可以圍繞課程學習、著作文獻研讀、創(chuàng)新競賽、項目實踐、話題研討等一個或幾個共同主題,組成學習團隊開展學習。開展團隊學習的目的在于提升人才培養(yǎng)質量,及協(xié)作創(chuàng)新能力。團隊學生可以申請不同類型的創(chuàng)新項目,參加各類創(chuàng)新大賽,提高學生的綜合素質及競爭力。

比如學生參加國家級實驗創(chuàng)新大賽,物理實驗中心作為組織者應該制訂合理的競賽體系,從實驗題目設置及參賽人員專業(yè)設置等方面入手,使學生以實驗中心為平臺,充分利用內部資源進行各種協(xié)作能力鍛煉,提高創(chuàng)新能力,助推學生獲得優(yōu)良的比賽名次。參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的學生可以通過指導教師結合創(chuàng)新項目研究內容合理構建項目組成員。以鄭州大學物理學院為例,物理系專業(yè)的學生理論知識比較強,測控、電科專業(yè)的學生偏向工科,而且在本科階段開設了Matlab軟件學習,數(shù)字圖像處理等課程,隨著數(shù)字化的發(fā)展,現(xiàn)在的研究項目中越來越多會用到這些知識,需要應用軟件對物理過程模擬仿真,對實驗結果作進一步后續(xù)處理,當然測控專業(yè)的學生在物理理論計算及物理過程推導方面會弱一些。因此,根據(jù)這兩個專業(yè)的學生的特點,在項目中可以分配不同的工作,讓他們各自最大發(fā)揮自己的優(yōu)勢,會產生“1+1>2”的結果。在申請創(chuàng)新項目或參加創(chuàng)新比賽里,我們會建議學生根據(jù)項目內容合理架構成員體系,發(fā)揮各自優(yōu)勢。

3 結語

高校肩負著培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力人才的使命,當前人才培養(yǎng)模式單一,各學科不同專業(yè)之間合作交流較少。本科生由于課程設置,學生交流基本局限在一個班級或一個專業(yè)之內。通過開設綜合性實驗課程,將不同專業(yè)的學生融合在一起共同完成實驗內容,給學生創(chuàng)建協(xié)作交流機會。研究生培養(yǎng)多數(shù)是是學生導師“一對一”關系,學生思維模式容易僵化。通過建立導師團隊機制,使得學生跳出導師的研究圈子,另外整個團隊內教師資源共享,實驗平臺共有,學生能夠最大化地利用現(xiàn)有資源,通過組隊申請各類創(chuàng)新項目,參加創(chuàng)新大賽,進一步提高協(xié)同創(chuàng)新能力。在高校人才培養(yǎng)中應用協(xié)同創(chuàng)新的理念,能夠優(yōu)化人才模式,提高人才培養(yǎng)水平。