科研助力人才创新实践能力培养的研究

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  [摘 要] 为适应新时代下坚持的人才战略,创新型人才已成为发展的重要资源,因此大学生创新实践能力的有效培养已成为一项重要研究课题。针对轻化工程专业背景下的制浆造纸工程专业,依托国家重点实验室平台,基于对新型开放式教学模式的学习、探索和实践总结,提出以科研助力人才培养的实践方案。方案以学生为主体,教师辅助指导,进行科研实践教学模式的探索,丰富专业教学内容,培养学生的自主学习和创新能力。
  [关键词] 轻化工程;科研;创新能力;实践能力
   一、引言
   在当前竞争日趋激烈的国际形势下,创新型人才是最重要的战略资源,高等教育阶段是培养创新型人才的决定性时期[1,2]。以创新理念为指导,在教育理念上追求独立自主,将研讨式教学模式贯穿整个教学体系,可以有效拓宽学生思路,积极引导学生进行深层次思考,提高创新能力[3,4]。随着中国教学改革的不断推进和教育导向的不断革新,多样化的创新实践教学已在大学教育中开花,如实验课、实践课、专家讲座,毕业论文和设计等[5-7]。就目前的发展形式来看,中国大学生的整体素质水平持续提高,但对学生创新实践能力的培养还有很大的进步空间。
   在创新型人才培养模式中,将教学与科研紧密联系、融为一体,建立以本科生参与科研为基础的人才培养模式,开展以科研课题、校本教研为抓手的实质性教学活动对教学质量的提高具有重要意义[3,8-10 ]。针对我国工科学生创新能力不足的问题,结合实践教学现状和本校教学团队的教学改革经验,依托生物基材料与绿色造纸国家重点实验室的科研平台,综合本校轻化工程专业的实际教学情况,以制浆造纸专业为载体,通过在教学过程中加入团队合作科研课题的形式,对相关教学体系进行探索和改革,以期促进科研和教学的共融发展,助力大学生创新型人才培养,探索大学生创新型人才培养的有效途径。
   二、专业简介与发展
   制浆造纸专业是以制浆造纸生物技术和特种纸基材料为主要研究特色的专业,将现代生物技术应用于传统造纸工业,通过生物制浆、生物漂白、生物帚化和生物湿部调控等手段实现节能减排,提高产品质量[ 11 ],开发多种功能性纸基材料用于工业、农业、信息和国防军事等领域。制浆造纸专业的核心课程包括“植物纤维化学”“制浆原理与工程”“造纸原理与工程”“制浆造纸分析与检测”和“造纸化学助剂”等。
   制浆造纸专业是山东省高水平应用型重点建设专业,入选山东省教育服务新旧动能转换专业对接产业建设项目,也是学校最具特色和优势的专业之一。本专业的设置旨在进一步适应产业发展需求,为轻工行业培养能够从事工业生产、工艺设计、科学研究、技术管理和新产品开发,以及具有国际化视野和创新思维的一流工程应用型人才。
   三、科研对高校人才培养的重要性
   《中华人民共和国高等教育法》中明确指出,高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。目前的大学教育侧重基础专业知识点的学习和应用,总体内容与前沿科技及现行设备应用严重脱节,因此难以激发大学生的创新能动性。但缺乏研究的教育不是真正的教育,缺乏研究的教学不是高效的教学。科研是立足于创新,是在已有知识体系的基础上,通过不断地更新和扩展研究,建立新的知识体系或进行发明创造,有助于实现高效教学,是对高等教育成果的有效支撑[ 12,13 ]。除此之外,科学研究可以拓展学生的知识广度,提升学生对专业的认识深度,有助于提高學生的自主学习能力、创新能力和实践能力。
   (一)科研是大学活力的源泉
   科研本身就是在认识客观事物的内在本质和发展规律后,进行一系列调研和实验的活动,为新技术和新发现提供一系列可能性。因此,科研是在传统教学的基础上培养学生的自主学习和独立思考意识,引导学生通过实践进行探索和认识未知[ 14 ]。同时,通过科技创新训练等项目的设定,大学生可以提出研究项目,申请项目资助,建立科研小团队,在指导教师的帮助下进行系统的科学研究,提高自己的创新能力、实践能力和团队合作能力。在整个项目运行过程中,可以帮助学生夯实基础知识,培养学生的思维模式和思想方法。项目研究成果可申请专利、发表论文、参加竞赛等,从而进一步拓展学生的视野,增加学生之间的互动渠道,提供更广阔的锻炼平台。
   (二)科研是高校教师发展和教学质量提高的重要环节
   高校教师最基本的两项工作包括科研和教学,如何兼顾科研和教学并实现学生创新能力的培养是目前的主要难题。但实际上科研是源,教学是流,科研能够更新和完善教师知识框架,是拓展和提升教师知识广度和深度的源泉,将成熟的、最新的科研成果引入教学,能够激发学生的学习热情和创新意识[2]。因此,以科研促进教学,以教学导向科研,是实现高校教师自身素质提升和创新型人才培养的重要环节。
   在学生参与科研的过程中,学生为主体,教师主要起指导作用。因此在整个过程中,教师的参与可以帮助学生确定课题,引导学生通过资料查询、实验现象的分析总结,不断挖掘科研兴趣,提高科研成果产出,促进学生更快地成长。同时该过程的顺利进行,有助于青年教师的沟通和育人能力的提升,进而形成科研和教学相长的有益循环。
   四、科研助力人才创新实践能力培养的实施方案
   以齐鲁工业大学生物基材料与绿色造纸国家重点实验室的制浆造纸专业为例,在现行轻化工程专业培养方案的基础上,在多门专业理论课程中阶段性地加入和发布科研教学的内容和实践,广泛吸收对科研感兴趣的学生。
   (一)组织创建以科研创新课题组为单元的教师团队
   考虑到科研团队的内容连续性,以及项目和资源的集中化,以课题组为单位建立教师团队,将团队鲜活的科研过程和成果融入教学内容中,改变沉闷的教学模式,保持教学内容的先进性。将课题组的成员梯队组成优势发挥到教学工作中,将教学经验和科研经验更好地进行融合,以科研带动教学,突出实践教学。科研实践教学团队更容易进行教学内容和项目实践的探讨和组织,从而有利于课程内容的衔接以及科研实践的顺利开展。    针对学生的专业课和不同阶段的培养侧重点制定教学方案,在现行基础上进行重新修改,由项目组成员老师共同协商内容,明确教学目标,划定科研项目的选题,更好地完成各阶段培养目标。
   (二)从专业特点出发,开展科研项目引导实践教学模式
   1.初级阶段。制浆造纸专业的学生从大二开始接触和了解专业课,因此可确定学生团队的研究对象为大二、大三的学生,该阶段的学生开始从基础知识向专业知识过渡并进入毕业论文的准备阶段,因此是开展科研实践的主要群体。如何设计科研和课程的融合点,并以此激发学生的创新思维,从而有效培养学生的创新实践能力是本项目开展的重点和难点。
   在现有的教学体系下,找准教学内容与科研体系的切入点,通过科研案例的引入进行专业理论知识深入浅出的讲解,重塑课程内容,有效实施、把控过程,启发学生探索问题并建立行之有效的反馈机制。在制浆造纸专业人才培养的专业课如“植物纤维化学”“生物质资源化利用技术”中,加入教学项目团队成员的科研成果,包括课题出发点、成果和有趣的科研故事等,激发学生对科学性和实践性科研课题的兴趣。将课题内容与科研课题进行重组,以课题讨论的模式进行课堂授课,培养学生搜集资料、整合信息的能力,帮助学生实现由被动学习向主动学习、由主动学习提升为创新性学习的改变。
   2.实施阶段。将科研项目按照教学计划进行重组,在突出科研实践能力的基础上深化教学内容。鼓励学生以多种形式参与教师团队成熟的科研课题,开展实验实践,培养学生的实践操作能力。学生以小组形式参与教师团队的不同系列子课题,开展平行交叉的合作,培养学生独立思考、独立操作和解决问题的能力,使学生快速了解、认识教师团队的研究内容,激发学生探索专业科学问题的兴趣。
   重点实验室可开设一系列开放实验课程,由教师团队指导学生进行科研兴趣的培养,根据专业课程建设,构建“植物纤维化学”—“制浆原理与工程”—“造纸原理与工程”为主线的知识体系,帮助学生形成专业发展知识框架。学校和学院开设大学生创新创业训练项目、纸文化创新项目、学术攀登项目等,积极促进教师团队发布科研项目课题,引导学生加入科研实践项目,促进科研实践的顺利开展。在项目申请成功后,学生可以在指导教师的帮助下,进行课题的开展。
   3.能力提升阶段。在进行科研实践过程中,由指导教师引导学生进行实验现象和实验数据的分析,培养学生形成良好的科研思路和总结能力。课题研究成果以PPT、书面材料等形式进行汇报,通过打分的形式对整体表现进行评价。及时整理数据进行专利和论文的撰写,帮助学生培养知识产权意识,提高学生科技论文的写作能力,积极申报各种校级、省级以及国家级创新大赛,提升学生的专业自信和创新能力。
   与此同时,提高对毕业论文(设计)的重视程度,在学生参与的课题中帮助学生提炼毕业论文题目,提前准备,独立自主完成毕业环节的设计,深化学生对于专业的认识,有助于培养学生进入工作岗位后的自主意识和责任意识,也有助于帮助继续深造读研的学生培养科研意识。
   (三)科研实践教学模式的管理机制
   科研实践相较于课堂授课的模式要更加灵活,动态性强,若想确保科研实践教学模式顺利开展,达到教研相长和培养学生创新实践能力的目的,就需要设置针对性的管理机制,有效保障科研教学模式的实施。
   首先,确定导师制的实施机制。确定导师在学生培养过程中的指导作用,导师的遴选以及与学生之间的双向选择是科研实践教学的前提。在实践教学实施过程中,导师主要由制浆造纸专业课教师担任,本校重点实验室造纸专业现有专任教师40余人,其中教授18人,副教授14人,博士占95%以上;博士生导师6人,硕士生导师30余人,因此学生具有较大的选择空间。开放实验课由学生线上自主选择,科研项目则是先由教师进行项目课题发布再与学生进行双向选择,最终确定项目。
   其次,建立以导师为主的管理机制。在科研实践教学过程中,由导师对学生进行出勤考核、项目进展安排,并督促学生在项目实施时间范围内按时完成任务。由于科研实践教学灵活性很大,可由导师和学生协商制定出勤表,定期进行实验项目进展的汇报,及时纠正学生的思想问题和实验思路问题,帮助学生进行实验数据的分析和总结,提高对学生的培养质量。
   最后,建立科研实践教学目标。在科研实践教学过程中设置中期考核、项目结题、规定项目期限等,提高教师和学生对科研实践教学的重视程度,将这种教学培养模式正規化,让学生真正体会到做项目的真实性和规范性。
   (四)科研实践教学模式的评价机制
   首先,在项目课程完成后,建立学生和教师之间的双向评分机制,并以教学团队教师成员互评的形式进行打分,开展研讨会及时改善教学内容和方式。
   其次,学校需要对导师制的科研教学项目进行鼓励和支持,将教师的教学工作量进行量化。
   最后,对于在科研实践项目中取得一定成绩的学生,如生产产品、发表专利或论文及竞赛获奖等,给予适当奖励。
   五、结语
   大学教育作为人才培养的重要环节,需要紧跟形势不断提高学生的培养质量,为国家建设输送高质量的人才。面对大学教育改革和创新型人才培养的新形势,大学教育需要建立新的培养机制,寻找新的发展出路。以科研促进教学,实现科研与教学相辅相成,引导学生进行研究性和探索性学习,培养学生的创新实践能力和扎实的科研作风,有利于提高学生的专业素养和专业知识的综合应用能力。高校创新型人才的培养任重而道远,需要我们在新模式的探索和实践中不断走向高阶教育,实现高等教育的逐渐完善。
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