基于“双平台”模式培养高素质材料类新工科人才的研究

2019-09-10曾广根王文武张静全黎兵李卫武莉莉

高教学刊 2019年18期

曾广根王文武张静全黎兵李卫武莉莉

摘要：新工科人才培养体系的建立需要在人才培养模式上进行积极的探索。文章立足专业课程教学和产学研用合作，通过合理高效的整合各类教学科研资源，提出了构建“校内”+“校外”双平台的育人模式，形成学校“双创”人才培养的助推器，彰显学校办学特色。通过实施课堂（学）+实验室（研）/学校（学+研）+企业（研+产+用）的协同方式，探索培养面向“双一流”大学建设、面向未来工程发展的高素质材料类新工科人才的新机制、新方法和新模式，力争将企业的创新驱动与需求融入到高校的协同育人的生态圈，致力于形成长期的产学研用的实践。

关键词：双平台;产学研;人才培养;新工科

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）18-0158-03

Abstract： The establishment of an education system for the development of new engineering andtechnical disciplines requires active exploration in the talent cultivation models. Based on the professional courses and industry-university-research cooperation. The construction of the "inside of university" + "outside of university" dual-education mode has been proposed in this work to form a boost for the school's "double-creative" talent training and then highlighted the characteristics in running a university with the reasonable and efficient integration of various teaching and research resources. Through the implementation of classroom （study） + laboratory （research） / university （study + research） + industry （research + production + application） collaborative approach， we have explored the new mechanism， new methods and new models to train high quality materials students of new engineering and technical disciplines for the construction of "double-class" university and the development of future-oriented engineering. Furthermore， we strive to integrate the innovation drive and demand of enterprises into the collaborative-education ecological circle of university， and strive to advocate long-term practice of industry-university-research cooperation.

Keywords： double platform; industry-university-research cooperation; talent cultivation; new engineering and technical disciplines

一、研究背景

产学研协同是一种合作的教育培养模式，由美国辛辛那提大学工程学院教务长赫尔曼·施奈德于1906年提出，在上世纪80年代后期引入我国。[1]产学研合作教育兴起的目的是为了加强工科学生的实践创新能力，解决学校教学与社会需求脱节的问题，也是建设与发展新型工科的重要举措。相比单一而传统的课堂教学，产学研合作的教育培养模式有利于高校与社会的资源配置，拓宽育人的渠道，有利于促进协同发展，教学与科研相长，也有利于营造良好的创新体系和文化氛围，构建多层次的实践平台，进而使培养的人才具有创新性思维、创造性实践能力和务实性科学精神。[2]在《中国制造2025》计划的重点领域突破之际，在应对以智能化生产为标志的第四次工业革命的需要之时，探索基于产学研用协同育人新模式，对于推进新工科人才培养尤为重要。[3]

目前，在实施产学研用协同育人方面，国家部委和地方政府都在积极探索，科学引导，规范实施。比如为贯彻落实《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》（国办發〔2015〕36号）文件精神，教育部高教司组织了有关企业支持高校教师和学生共同开展产学研合作协同育人项目，创新产学研合作协同育人机制。[4]江苏常州市通过设立科教城，融合了“高教园区、科技园区、孵化园区”三位一体的产学研合作基地和“教学资源、产学研合作、公共服务”三大资源开放共享平台，首创高职类教育跨界“共建、共管、共享”新机制和“校、所、企”产学研协同育人新路径。[5]而作为培养人才的高地，高校对产学研协同育人的探索与实践一直没有停止：江南大学以协同创新中心培育为主要依托，以共建地方研究院（所）为纽带，以创新校企合作机制为突破口，推进产学研协同创新人才培养。[6]笔者所在的教学团队，结合所授课程《电子封装材料》，开设了与Intel公司合作的校企联合课程。该课程主要面向四川大学工科学院的研究生和本科生，企业选派资深管理人员和技术人员到校授课，参加培训的同学通过考察即可获得Intel公司颁发的课程培训合格证书。这项有意义的活动在提高学校课程建设水平，推进优质教学资源共享，丰富学生的课堂实践和产学研协同培养创新人才等方面做了有益的尝试和探索。

国外方面，最具代表性的是美国政府通过一系列的政策法规，采用多种政策工具推动产学研协同创新，重构了大学、产业与政府之间的新型协同创新联盟，发展了 “州/产业/大学合作研究中心”（S/I/UCRC）。[7，8]以本文作者曾访学的美国堪萨斯大学物理系为例：在培养面向企业需求的工程师时，学生与物理系教授和联盟企业的工程师密切交流与合作，有长效的定期与不定期的沟通机会，学生会被安排到产业研究基地考察并开展包括实习在内的各种实践活动，在产业联盟基地内，学生主动接受各种培训，提高适应产业环境的研究能力和交流技能，促进了学生由大学向企业的过渡。在其他国家，日本建立了产官学合作体制，引导企业与大学对新技术、新工艺进行共同开发，有效的缩短产品研发周期，同时培养并储备了大量的产业人才。[9]德国政府加大了对高校、企业和各级研究机构的资助力度，培育面向智慧工厂、智能生产和智能物流的具有工匠精神的德国工程师。[10]

综合各国对产学研协同育人的政策支持和实际运行情况来看，产学研协同合作培养人才是高校工科类专业育人的重要组成，我国在这方面也有了良好的开端，培养了一大批创新性工程人才，取得了很好的建设效果。[11，12]但是在实际发展建设过程中，协同育人体系也存在着各种各样的问题，加之各高校所处的位置及培养人才的定位有很大的区别，不同类型的高校需要探索适合本校人才培养的道路，而即便在同一个高校，不同的专业也有必要探索符合本专业发展的产学研育人模式。[13]

有鉴于此，本文从我国新工科建设的实际需求出发，在整合校内外教学、科研、生产及应用的各种资源的基础上，构建校内平台与校外平台，研究面向“双一流”大学建设、面向未来工程发展的高素质材料类新工科人才培养的新机制、新方法、新模式和新实践。

二、实施过程

本文从校内外平台资源整合出发，进行了如下的协同实践：

（一）建立校内平台：课堂（学）+实验室（研）

结合近年来承担的专业课程教学与科研项目研究，构建“课堂+实验室”平台，探索“学+研”人才协同培养模式。所涉及的课程包括但不限于与材料类专业密切相关的专业课程，比如《半导体物理》、《光电子材料与器件》、《薄膜物理与技术》、《现代材料分析技术》、《电子封装材料》、《新能源材料》、《太阳电池原理》以及《太阳电池组件制造技术》等;实验室能够提供的研究平台设备包括各种功能材料制备设备、后处理设备、器件及组件研制系统、各种材料性质测试仪器、器件性能测试设备、老化设备以及小型系统建设与运维平台。该协同育人模式是以面向本科生的各层次的科研训练、创意实验以及双创项目为导向，以教师承担的科研项目为依托，整合师资团队的教学科研资源以构建“教学→研究→教学”的校内平台。平台架构及运行情况如图1所示。

（二）建立校外平台：学校（学+研）+企业（研+产+用）

依托长期以来的实习单位以及新合作设立的实践基地，构建“学校+企业”平台，探索“学+研+产+用”人才培养模式。该平台运行时间一般在学生大三及以后，经过“课堂+实验室”校内科研平台的训练，学生到校外平台进行实践。所涉及的实践基地包括了先进功能材料制造企业、器件与系统集成生产企业以及整机装配企业等。

三、结果分析

（一）面向校内平台

在校内平台的运行过程中，作者采用基于问题学习（Problem-Based Learning 简称PBL）的教学模式，并将教学问题的解决融入到教师科研平台当中。以作者承担的其中一门专业课程《现代材料分析技术》运行为例：

1. 分组

在《现代材料分析技术》课程学习之前，学生首先要组成一个学习小组，一般2-4人为一组，学生们要互相了解或认识，为合作学习创造一个良好的人际氛围。从抽样调查来看，大多数学生趋向于以同寝室或关系好的同学做组合，占比分别达到37.50%和29.17%。

2. 问题的设计、解决与讨论

設计的题目包括测试方法的选择、测试功能的拓展以及测试结果的分析。在设计时，尽量用较少的信息传递相对综合复杂的问题，并和学生交流沟通，形成共同的理解，在问题提出时，引导学生利用好互联网线上与线下的两种资源。在这个过程中，教师由单一的上课者变为问题提出和解决的促进者与引导者，而学生则成为解决问题的主导者和责任人。这个过程是学生自主学习的重要环节，分组组长负责成员的召集并分解任务，对成员收集的资料进行汇总讨论，甄别信息的来源是否可靠，及时和教师沟通交流;另外，学生可以根据课程培养的要求，结合自身特点，进入教师所在的研究平台，进行课程实践;研究平台能够给学生提供与《现代材料分析技术》课程相关的测试表征训练，包括面向各种新材料的形貌、结构、电学、电子学、光学等性质的测试，也提供面向器件的测试。在平台运行之前，首先对学生需要使用的相关测试仪器设备进行培训，比如紫外-可见透过谱设备，材料厚度测试轮廓仪，四探针表面电阻测试仪等。学生根据测试的要求，完成相应的实践任务，并形成结论报告。按照不同小组获取知识、消化知识的方式不同，鼓励学生采用多种形式报告。学生的报告应该理清设计问题的目标和课程教学的目标之间的关系，对资料有较好的消化整理，能够体现课堂理论知识和专业实践知识的融合，能够真实的反映学生解决问题的能力、动手操作的能力以及归纳总结的能力。

通过校内平台的运行，改变了传统的课堂授课方式，推进了探究式的课程教学，将更多、更新、更实用的科研成果纳入课堂教学，构建出“课堂+实验室”的校内“学+研”协同育人平台。实际上校内平台的功能还不仅限于此，还可以满足本科生的各层次的科研训练以及“双创”项目的需求，从而实现了“教学→研究→教学”的互动。需要指出的是：校内平台并非独立建制，它是依托各个专业实验室，是各种项目动态性和教学稳定性的有机对接，特别是结合教师在研的项目与当年运行的课程，引导学生申报相关的科研实践课题，然后根据学生项目的性质和内容导入进课题组，通过指导教师的带领，进行“课堂+实验室”平台的联动协作。

（二）面向校外平台

与具有社会公信力、影响力以及有產学研协同育人意愿的企业构建校外协同育人平台（比如实践基地、联合实验室、工程中心以及各类工作站等），依托企业优秀的产业实践和项目运行管理经验，探索以产学研用项目合作为载体的育人模式，探索创新创业定制式人才培养模式，探索新工科人才弹性培养模式。该平台与企业的创新、人力资源以及科技需要紧密结合，充分利用了高等院校的技术、人力资源及先进的科学研究实验平台的优势，充分利用了企业的产业、人力管理与现代化的工艺生产线的优势。一方面立足新工科背景下的课程设置，学生深入企业进行有目的、有计划的实践，获得相关的生产与管理的经验，并将理论与实践相结合，提升专业应用与就业能力，同时实行校内外导师制，对承担的任务进行目标考核，确保实践不流于形式，让学生真正融入到企业的生产中。另一方面高校发挥人才与科研优势，协助企业做好员工培训与再教育、技术咨询与顾问以及协同创新与协作研发等工作。这两方面的互动很好的促进了多层次的人才培养，促进了学校教学质量和科研水平的持续提高，促进了学校、企业和社会的沟通交流、共同进步，尤其使学生感受到了工作的“真实场景”，有效的提升了职业认知能力和综合实践能力，进而实现了“协同育人、校企合作、优势互补、共建共享、产学双赢”的目标，形成了“教学→科研→产业→应用→教学”协同育人的良性互动模式。

四、结论

通过校内外两个平台的运行，构建出协同培养新型高素质材料类人才的模式，充分利用线上和线下、教学与科研、校内与校外的各种资源，协调学生、教师、企业三者的角色，培养学生工程创新和创业创造的能力。而人才培养的过程就是学生进行自我调节、重构知识而进行的思维训练过程，学生在探索课堂中的问题与实践中的问题之间的异同的过程中，批判性和创造性思维得到了锻炼。另外，通过平台的运行，可以建立起科学而合理的人才培养评价体系。

参考文献：

[1]周广亮，丁亚琳.普通本科院校产学研协同育人模式设计与实现[J].企业研究，2015（7）：28-30.

[2]陈冬梅.基于“产学研用”协同创新的高校人才队伍建设探析[J].高教探索，2013（2）：43-46.

[3]徐飞.办一流工程教育育卓越工科人才[J].高等工程教育研究，2016（6）：1-6.

[4]http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201612/t20161219_292410.html.

[5]庄三舵，许朝山，屠兢.常州模式：政府主导资源共享协同育人[J].中国高校科技，2014（12）：37-38.

[6]刘晓宏，孔祥年.高校产学研协同育人模式研究与实践[J].中国高校科技，2017（6）：64-67.

[7]武学超.美国产学研协同创新联盟建设与经验——以I/UCRC模式为例[J].中国高教研究，2008（2）：47-49.

[8]武学超.美国联邦政府推动产学研协同创新的路径审视-政策工具视角[J].高教探索，2017（5）：71-76.

[9]刘嘉，甄树宁，杨歌.日本科研机构体系研究及启示[J].中国高校科技，2012（11）：15-16.

[10]薛万新.德国产学研协同创新驱动机制及其对我国的启示[J].创新科技，2017（1）：4-8.

[11]许应楠，陈福明.基于协同理论的职业院校产学研用校企协同人才培养机制及实践研究[J].中国职业技术教育，2017（04）：43-48.