黃鎮(zhèn)東

【摘 要】為應(yīng)對(duì)新一輪工業(yè)革命帶來的沖擊，突破核心關(guān)鍵技術(shù)，在未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中占得先機(jī)，迫切需要開展新工科教育。為響應(yīng)我國新工科建設(shè)號(hào)召，結(jié)合南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)的優(yōu)勢(shì)和特色，秉承新工科教育的內(nèi)涵，筆者采取導(dǎo)師引導(dǎo)、項(xiàng)目分流和個(gè)性化培養(yǎng)、組建跨專業(yè)、跨年級(jí)延續(xù)性創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)等措施，初步探索出了一條多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的培養(yǎng)方式。

【關(guān)鍵詞】新工科;材料化學(xué);創(chuàng)新能力;跨學(xué)科

中圖分類號(hào)： TB30-4;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）32-0166-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.078

A Preliminary Exploration of the Strategy for Cultivating Diverse and Innovative Engineering

Excellences in Material Chemistry under the Background of Emerging Engineering Education

HUANG Zhen-dong

（School of Materials Science and Engineering，Nanjing University of Posts and Telecommunications，

Nanjing Jiangsu 210023，China）

【Abstract】To cope with the impact of the new round of industrial revolution，to achieve the breakthrough of the core key technologies and to lead the future global innovation ecosystem，emerging engineering education（3E）is urgently needed.In response to the call for the construction of 3E in China， given for the advantages and characteristics of materials chemistry major in the School of Materials Science and Engineering of Nanjing University of Posts and Telecommunications，adhering to the connotation of 3E，the author takes the preliminary measures of tutor guidance， project diversion and personalized training，and forming interdisciplinary，cross-grade continuity innovation practice teams to diversely cultivate the innovative engineering excellences.

【Key words】Emerging engineering education;Materials chemistry;Capability of innovation;Interdiscipline

1 開展新工科教育的背景與初心

1.1 新一輪工業(yè)革命的興起和學(xué)科交叉融合的大背景

步入21世紀(jì)，隨著人類在信息技術(shù)、能源技術(shù)、工業(yè)制造和材料工程等重要產(chǎn)業(yè)和前沿領(lǐng)域成功獲得了一系列新的革命性技術(shù)成果和突破，催生了新一輪工業(yè)革命的浪潮并隨即席卷全球。以往相對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域（比如人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人、納米技術(shù)、新材料、新能源、3D打印、基因和生物技術(shù)等領(lǐng)域）正在朝著相互滲透、相互交融、相互強(qiáng)化的多極化方向發(fā)展，因此對(duì)于工程人才的需求也產(chǎn)生了新的變化，對(duì)從事工程教育的高等學(xué)校和科研院所在高質(zhì)量工程技術(shù)人才教育方面也提出了新的更高的要求。美國工程院在其報(bào)告中認(rèn)為未來工程技術(shù)人才應(yīng)具有優(yōu)秀的分析能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)造力、溝通能力、商業(yè)和管理知識(shí)、領(lǐng)導(dǎo)力、道德水準(zhǔn)和專業(yè)素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力。與此同時(shí)，世界經(jīng)濟(jì)論壇在2016年度報(bào)告中也指出未來的工程技術(shù)人才除了基本的社會(huì)和系統(tǒng)技能，還應(yīng)該是擁有包括解決復(fù)雜問題、資源管理技能和技術(shù)技能在內(nèi)的綜合性復(fù)合型人才。在這上述背景下，工程教育的改革隨即展開，在高等學(xué)校開展新工科（Emerging Engineering Education，3E）教育成為必由之路。

1.2 新工科教育的初心和使命

習(xí)總書記一貫高度關(guān)注我國高等教育，強(qiáng)調(diào)其發(fā)展水平是一個(gè)國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志，同時(shí)指出“我們對(duì)高等教育的需要比以往任何時(shí)候都更加迫切，對(duì)科學(xué)知識(shí)和卓越人才的渴望比以往任何時(shí)候都更加強(qiáng)烈”。基于為國家培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才這一初心，肩負(fù)成功把握新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命機(jī)遇、增強(qiáng)制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力、為“中國制造2025”、建設(shè)“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”和“一帶一路”等戰(zhàn)略目標(biāo)的達(dá)成提供強(qiáng)大動(dòng)力和有力保障這一歷史使命，我國教育界于2016年開始考慮借鑒國外在工程教育領(lǐng)域的改革創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)逐步推動(dòng)我國工程教育領(lǐng)域的改革創(chuàng)新，相繼于各大研討會(huì)后形成“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”等指導(dǎo)性文件，提出了內(nèi)化的新工科教育的理念。鐘院士從“一德三新”四個(gè)層面對(duì)新工科教育理念的內(nèi)涵進(jìn)行了解析：（1）堅(jiān)持以德樹人為引領(lǐng);（2）以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來為建設(shè)新理念;（3）以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為新的主要途徑;（4）以培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才為新的要求。歸納而言，未來的新工科應(yīng)具有戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化和開放式的特征。目前，新工科教育的概念獲得了具有工科優(yōu)勢(shì)高校、綜合性高校和各地方高校的擁護(hù)和響應(yīng)，并積極啟動(dòng)響應(yīng)新工科專業(yè)的建設(shè)。南京郵電大學(xué)作為一所以工學(xué)為主體，以電子信息為特色，理、工、經(jīng)、管、文、教、藝、法等多學(xué)科相互交融的國家“雙一流”建設(shè)高校和江蘇高水平大學(xué)建設(shè)高校同樣正加強(qiáng)工程教育的力度，積極推進(jìn)新工科專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)，以期滿足新工科教育的新要求。

2 南京郵電大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)工程教育的特色、優(yōu)勢(shì)與不足

本專業(yè)本著培養(yǎng)具有科研能力的高級(jí)工程技術(shù)人才的初心，以學(xué)生為中心，制定了由通識(shí)類、專業(yè)類、實(shí)踐類和創(chuàng)新拓展類四大模塊組成的系統(tǒng)的課程教育計(jì)劃，為達(dá)成培養(yǎng)具有扎實(shí)的材料化學(xué)的專業(yè)知識(shí)與工程技能、具有良好的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)、安全意識(shí)、國際視野和團(tuán)隊(duì)合作精神;能夠在光電功能材料及相關(guān)領(lǐng)域從事合成與加工、結(jié)構(gòu)與性能分析、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營與管理等工作的多元化、卓越工程技術(shù)人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1 優(yōu)勢(shì)與特色

本專業(yè)以光電功能材料為主要方向，依托信息材料與納米技術(shù)研究院的人才培養(yǎng)基地，學(xué)院目前擁有多種大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備，建設(shè)有“有機(jī)電子與信息顯示國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地”，“江蘇省生物傳感材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、中央（財(cái)政部）與地方共建“有機(jī)電子”專業(yè)實(shí)驗(yàn)室等高水平科研優(yōu)勢(shì)平臺(tái)。為培養(yǎng)和提升本專業(yè)學(xué)生科研創(chuàng)新能力，自2013年起學(xué)院開始建立本科生導(dǎo)師制，對(duì)學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃、職業(yè)從業(yè)教育進(jìn)行指導(dǎo)，并引領(lǐng)學(xué)生早進(jìn)團(tuán)隊(duì)、早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)科研素質(zhì)，以利用以上優(yōu)勢(shì)科研平臺(tái)和高水平師資反哺本科教學(xué)，使本專業(yè)在本科學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。同時(shí)有選擇性地開設(shè)由有機(jī)功能材料與器件、光電功能材料及應(yīng)用、傳感材料及其應(yīng)用、有機(jī)電子學(xué)（雙語）、平板顯示技術(shù)等特色專業(yè)課、展開由材料合成課程設(shè)計(jì)、光電材料設(shè)計(jì)與應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)等不同角度的應(yīng)用基礎(chǔ)訓(xùn)練，也使本專業(yè)具有鮮明的光電信息材料及應(yīng)用特色。

2.2 不足之處

多年來，雖然通過本科生導(dǎo)師制創(chuàng)造條件為全院學(xué)生搭建了科技創(chuàng)新活動(dòng)平臺(tái)，有效促進(jìn)部分學(xué)生的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)和創(chuàng)新項(xiàng)目孵化，然而在團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、在多學(xué)科背景下就材料化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)問題與業(yè)界、同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流的能力、項(xiàng)目管理能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)和訓(xùn)練方面還有較大的進(jìn)步空間，尤其在當(dāng)前人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)以及能源環(huán)境等前沿和重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展的背景下，本專業(yè)學(xué)生在各交叉融合領(lǐng)域的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面仍有不足之處，有待通過持續(xù)改進(jìn)，探索一條新工科背景下材料化學(xué)專業(yè)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才培養(yǎng)方式。

3 多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才培養(yǎng)方式的初探

響應(yīng)新工科建設(shè)號(hào)召，結(jié)合上述優(yōu)勢(shì)和特色，克服上述不足，筆者團(tuán)隊(duì)以項(xiàng)目為導(dǎo)向，兼顧學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，組建跨專業(yè)、跨年級(jí)延續(xù)性創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，通過實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)，秉承新工科教育內(nèi)涵，初步探索了一條多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的培養(yǎng)方式，如圖1所示。

圖1 筆者團(tuán)隊(duì)初步探索的多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的培養(yǎng)方式示意圖

3.1 具體措施

3.1.1 導(dǎo)師引導(dǎo)

聘請(qǐng)本專業(yè)老師作為本科生導(dǎo)師，輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)業(yè)，通過專業(yè)導(dǎo)論課、實(shí)地參觀考察、與導(dǎo)師交流等方式幫助學(xué)生充分了解各位材料化學(xué)系導(dǎo)師的強(qiáng)項(xiàng)和優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)定專業(yè)自信心;同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清自身的長(zhǎng)處和缺點(diǎn)，做好學(xué)生的自我定位和人生規(guī)劃工作。

3.1.2 項(xiàng)目分流，個(gè)性化培養(yǎng)

學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好和人生規(guī)劃通過師生互選機(jī)制進(jìn)入相應(yīng)導(dǎo)師的課題組，并與導(dǎo)師討論選擇個(gè)性化的科學(xué)研究型或工程技術(shù)型或創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型等創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，從此進(jìn)入項(xiàng)目導(dǎo)向分類培養(yǎng)的模式來展開相應(yīng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。通過該方式可以有效避免前期單一培養(yǎng)模式下，部分學(xué)生因?qū)蒲胁桓信d趣，雖加入導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)，但是并未深度參與到導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)的科學(xué)研究工作和STITP計(jì)劃等科研創(chuàng)新活動(dòng)，而導(dǎo)師制政策部分流于表面、存于形式，效果并不明顯的問題。

3.1.3 團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)

兼顧學(xué)生發(fā)展的個(gè)性化因素，同時(shí)強(qiáng)化本專業(yè)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、項(xiàng)目管理能力以及在本專業(yè)與人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及能源環(huán)境等前沿和重點(diǎn)學(xué)科相結(jié)合、相交叉等領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐能力，本團(tuán)隊(duì)從2018年下半年開始著手組建由2017級(jí)材料化學(xué)專業(yè)同學(xué)為主，包含2016和2018級(jí)同學(xué)在內(nèi)共19人的跨專業(yè)（見表1）、跨年級(jí)創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)同學(xué)專業(yè)涵蓋材料化學(xué)、高分子科學(xué)與工程、光電信息科學(xué)與工程、微電子科學(xué)與工程、信息安全、通信工程和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)等專業(yè)。同學(xué)們根據(jù)自身的興趣愛好分別選擇參加“互聯(lián)網(wǎng)+”、節(jié)能減排大賽和挑戰(zhàn)杯等競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)，以及大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃（STITP）等科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。同時(shí)、邀請(qǐng)相關(guān)專業(yè)的老師和企業(yè)自身工程師作為合作導(dǎo)師指導(dǎo)相關(guān)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新實(shí)踐工作。組建這類跨專業(yè)、跨年級(jí)延續(xù)性競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)其優(yōu)勢(shì)在于：（1）團(tuán)隊(duì)成員在專業(yè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)各自的人生規(guī)劃、特長(zhǎng)和興趣愛好分配工作內(nèi)容。兼顧學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，能夠極大調(diào)動(dòng)每位同學(xué)的積極性。（2）各司其職、各盡其責(zé)，要求學(xué)生積極參與同時(shí)主動(dòng)總結(jié)、匯報(bào)并與團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師和其他成員一起討論創(chuàng)新實(shí)踐過程中獲得的成果、遇到的問題、提出解決的方案和下一步方案，最終通過不同專業(yè)同學(xué)的思想碰撞，幫助學(xué)生們掌握更多跨專業(yè)知識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐技能，培養(yǎng)和提升學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)溝通、交流、協(xié)調(diào)和管理能力和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)創(chuàng)新實(shí)踐能力。（3）跨年級(jí)組建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)有助于以老帶新，形成傳幫帶效果，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)踐精神的傳承和團(tuán)隊(duì)的發(fā)展成長(zhǎng)，提升新隊(duì)員的學(xué)習(xí)和工作效率，同時(shí)，有助于保證創(chuàng)新項(xiàng)目的延續(xù)性。

3.1.4 創(chuàng)新能力終考

學(xué)生將延續(xù)二和三年級(jí)的創(chuàng)新成果，利用不斷增強(qiáng)的創(chuàng)新能力，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立開展、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)、論文撰寫并通過答辯，完成對(duì)自身創(chuàng)新實(shí)踐能力的一次終考。

圖2 筆者指導(dǎo)“互聯(lián)網(wǎng)+”團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目研討及

“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲獎(jiǎng)情況

3.2 初探成果與討論

在筆者的指導(dǎo)下，各團(tuán)隊(duì)先后獲得以下成果：

1）“互聯(lián)網(wǎng)+”團(tuán)隊(duì)于2019年5月成功獲得南京郵電大學(xué)第五屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽創(chuàng)意組一等獎(jiǎng)，見圖2。

2）筆者指導(dǎo)的科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獲2019年第十屆大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽校級(jí)二等獎(jiǎng)，證書見圖3;

3）筆者指導(dǎo)的蔡宇晴、徐曄辰團(tuán)隊(duì)在南京郵電大學(xué)第二十二屆科技節(jié)“郵你才美”圖片設(shè)計(jì)比賽中獲得校級(jí)三等獎(jiǎng)，見圖3。

此外，2019年7月，筆者帶領(lǐng)本碩博社會(huì)實(shí)踐團(tuán)隊(duì)赴南京博蘊(yùn)通儀器科技有限公司和南京科潤(rùn)工業(yè)介質(zhì)股份有限公司開展主題為“科技創(chuàng)注活力校企聯(lián)動(dòng)謀發(fā)展”的暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。經(jīng)過深入調(diào)研和實(shí)踐討論，本專業(yè)的本科生對(duì)熱處理設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和用途及熱處理介質(zhì)的研發(fā)過程有了深刻的認(rèn)識(shí)，有效增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新能力。

目前成果雖不突出，但團(tuán)隊(duì)學(xué)生利用課余時(shí)間參加上述創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽，在不斷遇到問題、分析問題、解決問題、歸納總結(jié)和制定下一步計(jì)劃的循環(huán)中，創(chuàng)新能力得到了充分培養(yǎng)。在創(chuàng)新實(shí)踐過程中、在進(jìn)展匯報(bào)過程中、在組會(huì)報(bào)告聆聽和討論過程中，團(tuán)隊(duì)溝通和協(xié)作解決問題的能力得到全面提升。同時(shí)，材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生也可以在這個(gè)過程中學(xué)習(xí)和掌握部分電子信息、互聯(lián)網(wǎng)和信息檢索和團(tuán)隊(duì)運(yùn)營等相關(guān)知識(shí)，增強(qiáng)跨專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)和能力。以上創(chuàng)新實(shí)踐過程和成果將為團(tuán)隊(duì)成員成長(zhǎng)為多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3 節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽和“郵你才美”

圖片設(shè)計(jì)比賽獲獎(jiǎng)證書

4 結(jié)論

結(jié)合新工科教育背景下對(duì)創(chuàng)新能力提出的更高要求，針對(duì)我院材料化學(xué)專業(yè)的不足，筆者在課程教育的基礎(chǔ)上嘗試?yán)脤W(xué)生課余時(shí)間開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索，并取得了一定的實(shí)踐成果。本團(tuán)隊(duì)在本科生導(dǎo)師制的基礎(chǔ)上，引入項(xiàng)目分流和個(gè)性化培養(yǎng)、組建跨專業(yè)和跨年級(jí)的延續(xù)性創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)等措施培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，多次參加學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽，獲得多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。這說明本文所探索與實(shí)踐的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式具有較強(qiáng)的可行性，符合新工科教育的要求，將為未來新工科教育背景下材料化學(xué)專業(yè)卓越工程人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供參考。

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