纳米纤维材料平台的教研一体化服务和实践改革探索

郭 勤,苗瑾超,张宏举,李守柱,潘学聪

(新疆理工学院 能源化工系,新疆 阿克苏 843000)

应用型本科院校在我国人才培养体系中起着重要作用,是培养高级应用型人才的摇篮。科研不仅能提高教师应用理论的能力,将科研成果应用于课堂教学和实验实践中也能提高教师的教育教学水平,在应用型人才的培养起到重要的作用[1]。然而目前中西部地区应用型院校普遍存在资金短缺、师资力量薄弱和科研条件不足的问题,直接影响了大学生创新和创业能力的培养,如何切实提高中西部应用型本科院校学生科研创新能力,培养出高质量应用型人才是一项重要课题[2]。

新疆理工学院自成立以来一直把办学定位立足于服务南疆和阿克苏经济社会发展、服务于“一带一路”经济带建设,培养高水平创新型应用型人才,为新疆社会发展和人民生活水平提高贡献一份力量。作为新建应用型本科院校,目前我校教师科研能力和教学经验不够,培训管理人员和实验人员不足,学校实验室不够完善,不利于培养学生创新创业能力,同时也制约着提高人才培养质量。良好的科研平台能促进学科的研究和成果的转化,教学科研协同发展对大学生创新能力培养也具有重要的作用,对提升人才的培养质量具备重要意义[3]。我们基于纳米纤维材料平台从服务和实践创新能力建设改革两个方面开展了教学科研一体化实践教学改革探索,对大学生创新能力的提高具有很好的效果。

1 纳米纤维材料平台的构建特色

1.1 紧密契合当地经济社会发展构建区域特色科研平台

学校根据发展办学定位,紧密结合“一带一路”经济带建设和新疆经济社会发展人才需求,以服务新疆能源化工支柱产业和阿克苏特种纺织产业为重点,构建“纳米纤维膜材料与器件科研平台”。“科研平台”以耐高温纳米纤维催化剂载体、偏远农村高盐水处理和PM2.5空气过滤特种纳米纤维膜材料合成与器件制备为主要研究方向,充分发挥科研平台在学科体系中的引领作用,统筹协调过程装备与控制工程和能源化学工程专业建设及实践体系构建,突出服务地方经济发展,将科研平台与地方特色产业优势结合,以服务新疆经济社会需求,解决产业难点和行业痛点为目标动态调整科研方向。

1.2 打造高质量学科团队

纳米纤维材料平台立足于新疆社会经济发展实际和研究方向创新团队构建模式,采用引进高水平人才和校内培养人才并重的方式聚集优秀人才,通过选拔学科带头人、引进学科高层次人才,积极开展学术交流、充分利用“传帮带”和“访学交流”机制培养青年教师,构建合理的学科团队和学术梯队[2]。目前,纳米纤维材料平台在主要研究方向上都组建了专业、学历和年龄结构合理,呈梯次合理分布的高水平人才队伍。

1.3 以“对口援疆”为契机,强化科研平台建设

2015年以来,浙江省组织以浙江工业大学、浙江理工大学和宁波大学等为主的6所省属重点高校对我校进行对口帮扶,学校紧紧把握发展机遇,借助“浙江对口援疆”契机优先打造过程装备与控制工程和能源化学工程优势学科群。学校吸取浙江高校科研平台建设先进经验,充分利用过程装备与控制工程和能源化学工程专业实验实训平台建设的契机,突出服务阿克苏地区重点发展的能源化学工程产业和特种纺织工程产业,加大投入、整合资源建设了高水平的纳米纤维材料平台。浙江省“对口援疆”团队在科研平台场地设计和设备选型等方面进行指导,纳米纤维材料平台充分利用浙江省“对口援疆”契机强化学校内部科研机构建设,在科研团队培育、高水平项目申报和青年教师联合培养方面,采取了一系列开放合作、协同创新的有效措施来激发学校教师的活力和创造力;搭建产、学、研一体化可持续发展的科研平台[4]。

2 纳米纤维材料平台的服务创新能力建设

2.1 整合校内资源,完善科研平台功能

将科研平台建设纳入到学院专业建设和实验实训教学平台建设统筹规划,实现科学研究和实践教学协同发展,构建一套合理的创新创业教育体系,在优化学校资源配置的同时解决科研平台建设中的困难。纳米纤维材料平台在建设过程中遇到了场地不足、水电改造困难以及大型设备购置资金短缺等基础性问题,在统筹过程装备与控制工程专业和能源化学工程专业实验室建设过程中,将科研平台纳入过程装备和化工基础实验中心统一规划联合建设。纳米纤维材料平台充实了专业实验教学条件,同时将基础化学、分析化学和化工原理等课程实践教学的部分设备纳入平台,即完善了科研平台的功能,又有效的利用了资源,对科研平台的良好运转和教学科研一体化发展人才培养模式改革奠定基础。

2.2 加大跨学科平台建设力度,全面提升学科平台研发创新能力

紧密结合产业发展模式,积极推进科研平台的规划和资源整合,加大跨学科科研内容的整合和纳米纤维膜材料与器件研究领域的应用,建立以学术研究为核心的组织结构,提高科研团队的素质水平,提升科研平台和研发创新能力。积极发挥科研平台对多学科的协同性与包容性,构建产学研紧密融合的运行机制,完善对外合作式科研体制建设,使交叉学科、综合学科研究领域在科研平台茁壮成长[4]。

2.3 抓住地区经济发展机遇,强化科研平台服务地方能力

纳米纤维材料平台依托学校优势学科,激励学科团队围绕服务于南疆经济发展和行业需求,积极开展科研攻关项目[5];紧抓“一带一路”经济带建设的历史机遇,将科研和地方经济发展结合,实现科研平台和企业紧密合作,开展一系列具有针对性和实用性的科研课题[7],承担地方重大研究项目和科研成果转化课题,提高科研平台的科研能力,强化科研平台的服务能力,赢得发展机遇,例如科研平台在“无机纳米耐高温气凝胶催化剂载体材料制备及性能研究”方向获得1项自治区自然科学联合基金,为解决新疆太阳能多晶硅产业副产物的资源化利用开展了“以四氯化硅为原料制备特种纳米纤维膜”课题研究,将特种纳米纤维膜材料应用于南疆偏远地区农村饮用水净化的“基于纳米纤维膜材料的南疆饮用水净化研究”分别获得阿克苏地区“科技兴阿”基金和阿克苏“地区人才”基金支持。

3 纳米纤维材料平台的实践创新能力建设

3.1 激发学生创新创业热情

传统的本科教育一般以学习理论知识为主,对实践和技能操作训练不够重视,应用型人才培养要求在传授理论知识的同时加强实践技能和创新方法的训练,及时让学生了解与课程相关的科研成果,锻炼专业技能。纳米纤维材料平台的建设加强了教学与科研的相互促进,以科研活动将理论与实践紧密结合,提高了教学质量[5]。通过参加科研项目研究相关的试验和技能训练,学生的学习兴趣、学习主动性和积极性都有了较大提高。依托纳米纤维材料平台将理论知识和实践教学紧密结合,对过程装备与控制工程专业级和能源化学工程专业共200多名学生,通过科研平台参观介绍和科研项目阶段性成果汇报,吸纳学生参加科研平台大学生创新科研项目。前后共有30多名学生加入科研平台创新团队,通过运用无机化学、有机化学、分析化学等相关知识开展无机纳米纤维膜材料制备及应用系列研究,拓宽了学生的专业知识和学术视野,学生的创造潜能和科研素质得到了提升。通过定期召开科研组会讨论科研中的问题及展望,推进学生科研活动的有效开展,挖掘其潜力,为开展科研实践打下良好基础,提高了学生的创新和科研能力。

3.2 开展大学生创新创业训练项目

纳米纤维材料平台为大学生创新创业项目提供技术指导、场地支持、政策引导和创业孵化[6]:科研平台自建成以来,先后承担了5项师生创新创业项目,引导学生申请了7项校内创新课题,参与师生达到20人次,2019年参加中国复合材料学会新型复合材料大赛获得全国“三等奖”。通过改革人才培养模式、实施创新创业训练项目,显著提高学生的创新创业能力,培养适应于我国经济发展变革的高水平应用型人才。

3.3 加快实践课程体系建设

纳米纤维材料平台的建设加快了以创新能力培养为导向的课程体系建设:针对能源化学工程专业,在开设《无机及分析化学》《有机化学及实验》《物理化学》等课程实验教学之外设置了以实践教学为主的《化学基础实验》课程。为加强理论和实践相结合,提高学生的创新能力,在每学期的17～18周开设以创新实践教学为主的“小学期”教学,设置“基础化学实验技能训练”“专业综合实验训练”“机械工程训练”“化工原理课程设计”“过程设备课程设计”相关实践和课程设计。充分利用科研平台“耐高温纳米纤维催化剂载体”研究成果开展大学生《能源转化催化原理》课程创新实践教育和“能源化工学科前沿”课程学习,提高学生的自主学习和实践创新能力[7]。

3.4 培养毕业大学生创新实践能力

吸收毕业生参与纳米纤维材料平台项目组的科研内容,将科学研究过程和毕业实践教学紧密结合,促进教学科研一体化发展。项目负责老师指导学生毕业设计[8],结合科研平台研究项目和学生知识水平情况安排毕业设计实验,做到每人一题,学生在实验中能够相互配合,教师随时监督指导。借助完善的科研平台和科研项目,导师的指导、学生能将科研和学习紧密结合,变被动接受知识为主动研究问题、解决问题,从而熟悉科研的基本步骤,掌握不同的研究方法,提高创新能力[9]。在论文开题阶段就让学生围绕论文主题查阅资料,思考后提出创新性课题和实施方案,导师根据论文主题在选题、开题报告、研究方案指定和实施等各个方面进行指导,使学生掌握选题、查阅文献和撰写研究报告等方面的技能,提高学生的学术素养[10]。

4 结 论

通过构建基于纳米纤维材料平台的教学科研一体化发展教学模式,探索从科研平台的构建特色和服务创新能力建设到大学生实践创新能力培养的多层次协同创新型人才培养模式[11],能对常规实验教学产生促进与补充,形成创新能力培养与提升的人才培养新模式。教学科研相融合的教学模式让师生在创新实践教学活动中共同提升,学生在潜移默化中将理论知识应用于实践,强化了创新创业能力的培养,也提高了人才培养的质量。

本文得到了新疆理工学院校级科研项目(XLZ1903)的资助。