基于學科大類平臺的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)體系的探索與實踐

1、武漢理工大學謝峻林2012年6月,與時俱進 適應新時期培養(yǎng)無機非金屬材料專業(yè)人才,1、專業(yè)教育背景2、武漢理工大學的教學研究歷程3、無機非金屬材料專業(yè)工程教育的改革與實踐4、取得成效,匯報內(nèi)容,一、理工科教育背景,2001年理工科學科專業(yè)與學生（前10名）,十多年來我國高校材料類專業(yè)招生專業(yè)點數(shù)迅速增加。2009年，全國材料專業(yè)在校本科生人數(shù)突破10萬人。,材料類專業(yè)招生規(guī)模變化情況,二、專業(yè)教育改革背景,材料科學與工程是一門

2、實用性非常強的科學和技術。它橫跨對微觀世界的探索到宏觀的制造、性質和應用的研究。學生即要具備扎實的理論研究功底，又要有很好的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐精神。材料學科是隨著社會需求的不同而不斷發(fā)展。新知識、新技術、新方法不斷涌現(xiàn)，新領域不斷拓展，這就勢必要求材料工程技術人才應有很強的再學習的能力。,,隨著各學科之間的相互交叉、滲透、借鑒，材料學科本身的內(nèi)涵越來越豐富。對材料類人才培養(yǎng)提出了更高要求，培養(yǎng)更適應社會發(fā)展的工程技術人才，是高校材料類

3、專業(yè)面臨的迫切需要解決的問題。國內(nèi)眾多學校的無機非金屬材料專業(yè)人才培養(yǎng)還存在一些問題：（1）培養(yǎng)目標單一；（2）知識體系不完整；（3）教學體系尚未突破工科單科性教育的格局；（4）教學過程中，重知識、輕能力；（5）缺乏高校與企業(yè)的有效溝通機制。,1、專業(yè)教育背景2、武漢理工大學的教學研究歷程3、無機非金屬材料專業(yè)工程教育 的改革與實踐4、取得成效,匯報內(nèi)容,一、承擔的國家級教學研究項目,十多年來,武漢理工大學材料學院承擔了5項

4、國家級教學改革研究項目,在材料類專業(yè)材料學科創(chuàng)新型應用型高水平人才培養(yǎng)的探索研究與實踐方面取得一定成績。1996年-2000年，七校聯(lián)合主持了教育部面向21世紀高教改革項目 “材料類專業(yè)人才培養(yǎng)方案及教學內(nèi)容體系改革研究”， 確立了面向一級學科專業(yè)立足二級學科專業(yè)的辦學思路，新的“無機非金屬材料工程專業(yè)教學計劃”理論體系得到認可。,2000年-2004年，承擔了教育部世行貸款項目“無機非金屬材料工程專業(yè)實驗教學體系整體優(yōu)化的研究與實踐

5、”、“材料科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的綜合改革與實踐 ”，確立新的理論教學體系及與之相適應的實驗課程體系”，兩成果分獲國家教學成果二等獎和湖北省教學成果一等獎。2003年-2005年，承擔了“十一五”教育科學項目“研究型教學的特點和發(fā)展學生創(chuàng)新能力途徑的研究 ”。2006年-2008年，承擔了教育部高教改革項目“面向行業(yè)需求的應用型創(chuàng)新人才實踐教學改革研究”，成果獲國家教學成果二等獎。2010年-至今，教育部啟動卓越工程師培養(yǎng)計劃

6、，無機非金屬材料工程專業(yè)成為首批試點專業(yè)。,二、人才培養(yǎng)的改革與實踐歷程,1980年，進行材料科學專業(yè)寬口徑辦學的探索與改革。1992年，在工科材料類專業(yè)加強理科基礎能力培養(yǎng)的試點。1996年，實施無機非金屬材料二級學科專業(yè)辦學試點與探索。1998年，開展面向一級學科專業(yè)，立足二級學科專業(yè)的厚基礎、寬口徑人才培養(yǎng)模式的改革與實踐。2001年，與國際知名大學合作開辦國際試點班；2003年，全面推行實驗教學改革。2007年，材料

7、科學與工程試點班探索培養(yǎng)拔尖人才的新模式。2010年，無機非金屬材料工程等3個專業(yè)探索卓越工程師培養(yǎng)模式。,實踐表明：面向一級學科專業(yè)，立足二級學科專業(yè)培養(yǎng)的厚基礎、寬口徑創(chuàng)新型應用型人才對社會有很好的適應性。,1、專業(yè)教育背景2、武漢理工大學的教學研究歷程3、無機非金屬材料專業(yè)工程教育的改革與實踐4、取得成效,匯報內(nèi)容,原則：滿足材料的專業(yè)內(nèi)涵和外延，體現(xiàn)大工程概念 四個層次的課程平臺：人文社科課程、工科基礎課程、專業(yè)基礎課

8、程、專業(yè)課增加學生課外自主學習和實踐的空間，增加了實踐教學環(huán)節(jié)的比重，課外實踐環(huán)節(jié)納入到課程體系的設計中 注意外延的拓展，在專業(yè)選修課既有傳統(tǒng)材料生產(chǎn)的新技術，又有新材料的開發(fā)應用技術和綠色生產(chǎn)技術增設了引導和培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力 “材料設計實驗”,改革實踐一： 改革人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系,新設計的專業(yè)知識結構體系包括了6 個方面知識領域,新增加的知識領域,,,在理論教學中，“工程圖學”、“材料工程基礎”和“

9、無機非金屬工業(yè)熱工設備”和“無機非金屬材料工廠設計概論”等系列工程基礎理論課程，實現(xiàn)教學內(nèi)容上下承接，內(nèi)容貫通。在實踐教學中， “工程設計訓練”、”能力拓展訓練”、“生產(chǎn)實習”和“畢業(yè)論文（設計）”等實踐環(huán)節(jié)，對學生工程能力分層次、分階段進行訓練。由此形成工程類系列化教學，即工程基礎理論—研究方法—課程實驗—應用實際（熱工設備）—應用實踐（工程設計訓練）—綜合應用（畢業(yè)論文）。在教學實踐中，注重理論與實踐、課內(nèi)與課外的結合，進一步

10、營造出良好的工程教育的氛圍。,改革實踐二：重新審視實驗教學功能，構建實驗教學平臺,實驗不僅是驗證、強化理論知識，還具有動手實踐，運用理論解決問題、發(fā)現(xiàn)問題、拓展理論的功能。 圍繞培養(yǎng)學生的綜合素質和創(chuàng)新能力的教學目標，打破傳統(tǒng)實驗教學模式，打破學科界限，以實驗方法為主線，重組實驗課內(nèi)容，建立與理論課程體系相一致的實驗課程體系。突出材料工程師和材料科學家應具備的“材料研究”、“材料制備”和“材料生產(chǎn)”的基本能力的訓練，實現(xiàn)材料工程、材

11、料科學教育的結合。建立與完善實驗教學基地。,學科基礎,工程實踐,創(chuàng)新精神,實驗教學目標:,科學研究,材料科學家,材料工程師,培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新意識，鍛煉學生動手能力和獨立思考問題與解決問題的能力。,實驗,單一課程的被動演示實驗,單項技能訓練實驗,單純課堂知識驗證實驗,綜合能力創(chuàng)新能力主動實踐能力,,實驗教學落后于理論,專業(yè)實驗教學課程體系,改革思路,,多門課程內(nèi)容的綜合實驗,,課堂理論的應用設計實驗,多項技能的集

12、中訓練,配套建立實驗平臺課程體系,由三個實驗平臺//八個系列實驗構成,學科基礎實驗平臺,一級專業(yè)基礎實驗平臺,二級專業(yè)實驗平臺,確立的實驗教學課程體系,,材料性能實驗,材料制備實驗,材料科學實驗,材料工程實驗,,,物理實驗,基礎化學實驗,電工實驗,研究方法與測試技術實驗,（無機非金屬材料性能測試及分析）,（無機非金屬材料組成、制備、使用性能）,（無機非金屬材料微觀結構表征）,（理解材料組成、結構、性能之間的關系）,（流體、粉體、熱工工程

13、理論及綜合實踐）,（工科基礎課程理論知識驗證、基本技能訓練）,,實驗技術體現(xiàn)先進性：與科研、工程、社會應用實踐密切聯(lián)系，鼓勵將科研成果轉化為教學實驗項目…….實驗項目體現(xiàn)綜合性：由學生選擇以某一類材料的設計與制備為主線系統(tǒng)安排實驗…… 實驗過程體現(xiàn)探索性：安排不具有唯一測試手段或唯一結果的實驗項目……,改革教學內(nèi)容,通過課堂講授、多媒體課件、網(wǎng)絡課堂，把教學指導和學生的思考、操作有機融合；采取多元化的考核方式，調(diào)動學生自主學習和創(chuàng)

14、新學習，使實驗教學在時間和空間上得到延伸。通過課外預習與實驗過程結合，課堂學習與網(wǎng)上自主學習結合，必做實驗項目與選做實驗項目結合，課內(nèi)教學與課外創(chuàng)新活動相結合，從基礎到前沿、從傳授知識到培養(yǎng)綜合能力，逐級提高，營造培養(yǎng)創(chuàng)新人才的多元化教學模式和環(huán)境。,采取多模式的訓練方式，改善教學效果,學科基礎課實驗平臺,物理，化學，計算機、電工、機械實驗及實訓等,理學院機電學院工程訓練中心,專業(yè)基礎實驗平臺（二級學科）,材料科學基礎實驗,材

15、料工程基礎實驗,材料組成分析,材料結構表征,工程測試,材料科學與工程實驗教學中心,材料復合新技術國家實驗室材料研究與測試中心,硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室,專業(yè)實驗平臺(二級學科),材料性能實驗,材料制備與加工,材料科學與工程實驗教學中心,材料加工實驗室,無機非金屬材料工程,金屬材料工程,高分子材料與工程,復合材料科學與工程,材料物理、材料化學,,材料科學與工程（一級學科） 材料科學與工程（一級學科）,,武漢

16、理工大學材料科學與工程專業(yè)實驗體系框架,,,,,,,,,,,,,,,,,實驗課程群 實 驗 基 地 支 撐 專 業(yè),,,改革實踐三：基于創(chuàng)新能力的提高，構建遞進式實踐訓練體系,“三階段”訓練目標遞進 “三層次”教學內(nèi)容遞進“三系列”系統(tǒng)訓練遞進,“三階段”訓練目標遞進,根據(jù)不同年級學生的知識掌握程度，以不同形式開展訓練。,基礎技能強化,

17、創(chuàng)新思維和能力提高,工程能力培養(yǎng)及拓展,以實驗教學為載體,課內(nèi)外結合的方式進行訓練,系列課外實踐活動,,,,,,“三層次”教學內(nèi)容遞進,實踐訓練體系中每個階段目標訓練項目中均體現(xiàn)出“三層次”教學內(nèi)容的逐階遞進,認知與基礎,研究與創(chuàng)新,綜合與設計,基礎項目,綜合設計項目,研究性訓練項目,,,,,,“三系列”系統(tǒng)訓練遞進,————————————,,,工程設計訓練---舉例,一人一題。訓練過程分為四個環(huán)節(jié)，即：設計準備與授課階段；學生進行

18、設計計算和方案圖繪制階段；正式圖紙繪制與說明書編制階段；完成答辯階段。分環(huán)節(jié)進行質量檢查.訓練手段上突出傳統(tǒng)方法（手工繪制方案圖）與現(xiàn)代方法（計算機繪制正式圖）的結合，訓練學生工程素養(yǎng).實現(xiàn)了在相對較短的時間內(nèi)，分別嘗試傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代方法。學生工程素養(yǎng)得到有效提高。,改革實踐四： 構建教學科研、學校企業(yè)結合的實踐平臺,在課內(nèi)實驗教學及課外科技訓練中，結合科研、學科進展，豐富教學內(nèi)涵，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。鼓勵科研實驗室參與本科

19、實驗教學的積極性，使學校教學資源得到整合，先進的科研資源、學科資源在本科人才培養(yǎng)中發(fā)揮了應有作用。使企業(yè)參與教學活動，使工程教育回歸工程實際，有效的拓展教學資源，提高工程教育現(xiàn)實性和有效性。,教學-科研結合方式：,科研開發(fā)儀器設備用于本科實驗。科研項目轉化為實驗教學項目,教授研究室開設實驗。畢業(yè)論文來自于教師科研項目或與實際密切結合的課題。與社會、科研動向密切結合，更新實驗教學內(nèi)容，開設綜合性和設計性實驗項目。以項目組建學生創(chuàng)

20、新團隊，落實導師制，使學有余力的學生能在低年級進入教授研究室，參與科學研究，得到創(chuàng)新實踐訓練。,由教師與企業(yè)技術人員共同編寫教材；共建教學科研基地；“走出去請進來”使企業(yè)人員參與實踐教學。企業(yè)工程技術人員走進學校為相關專業(yè)的學生上課，或與教師共同指導畢業(yè)環(huán)節(jié)。學生走出校門在實習現(xiàn)場接受技術人員指導，或到企業(yè)、設計院完成畢業(yè)論文。學校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的方式，使學生培養(yǎng)更加貼近實際，上崗后的再培養(yǎng)時間縮短，受到學校、企業(yè)、學生三方的歡迎

21、。,學校-企業(yè)結合方式：,集中與分散結合，探索個性化的企業(yè)實踐教育模式,“體驗+實習”自主實踐教育模式：根據(jù)學生在不同階段的培養(yǎng)要求和特點，分別以體驗生活、生產(chǎn)，了解工程師的角色和責任，認識專業(yè)崗位需求為目標，依次在三個第2、4、6學期的暑期由學生自主完成實踐教學任務的實習模式。 “實習+培訓”的實踐教育模式：根據(jù)學生的家庭地域、專業(yè)興趣、發(fā)展志向、企業(yè)生產(chǎn)技術水平，按企業(yè)特點設置實踐項目，在完成統(tǒng)一的基礎實踐內(nèi)容的前提下由學生自

22、主選擇實習地點、內(nèi)容及訓練。,1、專業(yè)教育背景2、武漢理工大學的教學研究歷程3、無機非金屬材料專業(yè)工程教育的改革與實踐4、建設成效,匯報內(nèi)容,建設成效,國家教學成果二等獎3項,省一等獎5項國家精品課程3門國家級實驗教學示范中心立項建設1項國家級人才培養(yǎng)創(chuàng)新實驗區(qū)1個國家特色專業(yè)1個國家級教學團隊2個，國家教學名師2名,學生科學研究及成果,2007年以來本科生獲批國家大學生創(chuàng)新計劃36項。大學生創(chuàng)新計劃立項39項、節(jié)