陳立新，王艷華，陳 潔，劉 芙

（浙江大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310027）

引言

教育是民族振興、社會進步的重要基石［1］。高等教育肩負著培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才的重要使命和責(zé)任，隨著新時代的發(fā)展，對高等教育人才培養(yǎng)提出了新的要求［2］。我國新時代高等教育的根本任務(wù)是立德樹人，不僅要培養(yǎng)精通業(yè)務(wù)的專業(yè)人才，而且要培養(yǎng)有社會主義理想、有中華民族擔(dān)當(dāng)?shù)牡轮求w美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)人才［3-4］。

材料是推動人類文明和社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ)，是推動世界工業(yè)技術(shù)革命的原動力與先導(dǎo)［5］。材料科學(xué)與工程是一個理工結(jié)合、多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，以數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)和生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)為基礎(chǔ)，以先進制造、信息、能源等工程學(xué)科為服務(wù)和支撐對象，其研究領(lǐng)域涉及自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)及工程學(xué)等。材料科學(xué)與其他學(xué)科的結(jié)合發(fā)展和相互豐富，充實了人們對自然科學(xué)的認識，推動和促進了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步。材料科技發(fā)展的根本是人才的競爭。隨著社會進步與產(chǎn)業(yè)升級，高新技術(shù)發(fā)展對材料類專業(yè)人才的需求比以往更為迫切，對人才的知識、能力、素質(zhì)、人格要求也同步提高［6］。原有材料類專業(yè)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式中課程知識體系滯后于學(xué)科發(fā)展前沿、實踐教學(xué)體系與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)脫節(jié)、學(xué)生人格素養(yǎng)與當(dāng)代社會多元需求不夠適應(yīng)等問題日益凸顯，改革勢在必行［7-8］。

在材料、信息、能源、先進制造、生命健康等多學(xué)科交叉融合的新時代背景下，浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)立足于材料學(xué)科國際前沿，面向國家重大戰(zhàn)略需求，組織開展了新時代材料科學(xué)與工程專業(yè)高素質(zhì)本科人才培養(yǎng)的教學(xué)改革與實踐研究，通過優(yōu)化重構(gòu)本科人才培養(yǎng)方案和“4+4+4+X”專業(yè)課程體系，構(gòu)筑多層次、遞進式的“3+3+3+1”專業(yè)實踐體系，打造特色鮮明、內(nèi)涵豐富、感染力強的校園文化品牌活動，營造科藝交融、海內(nèi)外融通的良好育人環(huán)境，逐步探索形成了“知識傳授，能力培養(yǎng)，素質(zhì)提升，人格塑造”的KAQ2.0人才培養(yǎng)模式，致力于培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展、具有全球競爭力的材料領(lǐng)域高素質(zhì)人才，推動和促進了材料專業(yè)人才培養(yǎng)體系和質(zhì)量水平的整體提升。

一、教學(xué)改革措施與實踐

1.優(yōu)化重構(gòu)了面向新時代材料學(xué)科國際前沿和國家重大需求的人才培養(yǎng)方案和“4+4+4+X”專業(yè)課程體系，革新知識結(jié)構(gòu)，突出強化學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)理論和學(xué)科交叉前沿類知識。

根據(jù)新時代社會需求和人才培養(yǎng)目標(biāo)，借鑒世界名校材料專業(yè)“通、專、精”的課程體系和培養(yǎng)理念［9-10］，對原有材料專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系進行優(yōu)化重構(gòu)。采取頂層設(shè)計方式，在通識課程基礎(chǔ)上，對專業(yè)系列主干課程重新進行梳理整合，構(gòu)建以專業(yè)基礎(chǔ)課程、核心課程、模塊課程、學(xué)科前沿類個性課程為基本框架的“4+4+4+X”專業(yè)課程體系：開設(shè)了“物理化學(xué)”“材料物理”“材料化學(xué)”“材料計算與設(shè)計”4門專業(yè)基礎(chǔ)課；優(yōu)化設(shè)置了“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“材料工藝學(xué)”“材料性能”“材料表征”4門專業(yè)核心課程；創(chuàng)建了“信息材料”“能源材料”“生物醫(yī)用材料”“先進結(jié)構(gòu)材料”等4個方向類模塊課程體系；開設(shè)了“智能材料與智能系統(tǒng)”“納米結(jié)構(gòu)與材料”“薄膜材料技術(shù)與物理”“光電材料與器件”“儲氫材料”“燃料電池原理與技術(shù)”等若干門學(xué)科前沿類個性課程。與此同時，學(xué)院不斷深化教學(xué)改革，先后設(shè)立百萬元教材建設(shè)專項基金和百萬元教研教改專項基金，積極推進課堂教學(xué)改革、教材建設(shè)和課程網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，實現(xiàn)專業(yè)課程思政教育功能全覆蓋，新建了半導(dǎo)體材料、Materials Structural Chemistry等MOOC課程。目前所有課程均已實現(xiàn)在線授課教學(xué)，具備線上線下混合式教學(xué)能力。學(xué)院還與新加坡南洋理工大學(xué)（NTU）、美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（UIUC）等知名高校合作，線上開設(shè)Introduction to Energy Storage、Electronic Materials和Surface Chemistry等全英文原味課程，積極應(yīng)對新冠肺炎疫情給國際化培養(yǎng)交流帶來的負面影響。此外，新編出版了《材料的性能》《材料熱力學(xué)與動力學(xué)》等7本高等院校材料專業(yè)系列教材，修訂再版了國家級規(guī)劃教材《半導(dǎo)體薄膜技術(shù)與物理》（第三版）和新世紀高等院校精品教材《磁學(xué)基礎(chǔ)與磁性材料》（第二版），實現(xiàn)課程知識體系與學(xué)科發(fā)展前沿的密切同步。

2.構(gòu)筑了面向創(chuàng)新能力持續(xù)培養(yǎng)的多層次、遞進式“3+3+3+1”專業(yè)實踐體系，發(fā)揮學(xué)科平臺優(yōu)勢，實施名師引領(lǐng)的創(chuàng)新能力持續(xù)貫通培養(yǎng)，突出強化學(xué)生的科學(xué)探索精神和實踐創(chuàng)新能力。

針對本科生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)筑了多層次、遞進式的“3+3+3+1”專業(yè)實踐體系：3門專業(yè)實驗課（大二下學(xué)期材料工藝基礎(chǔ)實驗、大三上學(xué)期材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗、大三下學(xué)期先進材料實驗），3次專業(yè)實習(xí)（大一暑期科研認識實習(xí)、大二暑期企業(yè)認識實習(xí)、大三暑期綜合實習(xí)），3類課外實訓(xùn)（大二科研訓(xùn)練SRTP、大三省創(chuàng)/國創(chuàng)、大四創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)），1個長時間畢業(yè)論文（設(shè)計）課題（歷時8個月）。同時，新建了先進材料實驗MOOC課程，引入O2O混合式實踐教學(xué)方法，增設(shè)了低維量子點、發(fā)光功能玻璃、儲氫材料、大塊非晶合金、納米碳導(dǎo)熱材料等12個自主探究性實驗科目［11］。另一方面，專業(yè)積極依托國家重點一級學(xué)科、“雙一流”建設(shè)學(xué)科、硅材料國家重點實驗室及7個省部級科教平臺，發(fā)揮學(xué)科雄厚師資力量（擁有包括3位中科院院士和30余位國家級人才專家的97人專職教師隊伍）和強大科研優(yōu)勢（近十年獲得9項國家三大科技獎、12項省部級科技一等獎），建立了以本科生導(dǎo)師制為核心、學(xué)生全員參與和量身定制的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，通過高水平師資引領(lǐng)指導(dǎo)、國家科研項目帶動，科教深度融合，構(gòu)建起以課堂教學(xué)、課外訓(xùn)練有機結(jié)合的開放式、多層次的立體創(chuàng)新實踐平臺［12］，大學(xué)四年展開全程式師生一對一持續(xù)貫通指導(dǎo)，強化學(xué)生的科學(xué)探索精神和實踐創(chuàng)新能力，克服了傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式與學(xué)生創(chuàng)新能力持續(xù)培養(yǎng)脫節(jié)的難題。

3.打造了特色鮮明、內(nèi)涵豐富、感染力強的校園文化品牌活動，組織開展多種形式的學(xué)術(shù)沙龍、科學(xué)論壇、海外交流、文體競賽和志愿者服務(wù)等系列活動，營造科藝交融、海內(nèi)外融通的良好育人環(huán)境，多維度提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，塑造健全人格，增強國際化競爭力。

針對學(xué)生的素質(zhì)提升和人格塑造目標(biāo)，學(xué)院定期舉辦“新時代·新材料·新生活”求是材料科學(xué)論壇，邀請國際知名學(xué)者做演講報告，暢談科學(xué)人生，拓寬學(xué)生視野，激發(fā)探究科學(xué)真理的熱情。結(jié)合材料專業(yè)學(xué)科特點，創(chuàng)辦了兩周一期的“精材賦能”學(xué)術(shù)沙龍；創(chuàng)設(shè)了每年一期的英國五大名校暑期游學(xué)、浙大-斯坦福材料學(xué)子雙邊交流等本科生海外交流項目，實施本科生海外交流全覆蓋制度，拓寬學(xué)生國際視野，活躍科技創(chuàng)新思維。同時，以“探索微觀結(jié)構(gòu)，揭示魅力之源”為主題，創(chuàng)設(shè)每年一屆的浙江省高校暨浙江大學(xué)材料微結(jié)構(gòu)探索大賽，參賽學(xué)生在科學(xué)研究產(chǎn)生原創(chuàng)性材料的基礎(chǔ)上，使用光學(xué)及電子顯微鏡揭示材料的微觀結(jié)構(gòu)，并以藝術(shù)的手法來反映和表達，以此展現(xiàn)材料微結(jié)構(gòu)的魅力；評委老師則從作品的學(xué)術(shù)性、藝術(shù)性和技術(shù)性三方面對作品加以評述，以鮮明專業(yè)特色、寓教于樂的競賽形式帶領(lǐng)學(xué)生在比賽中受教育、長才干，通過作品及作品產(chǎn)生過程中所表現(xiàn)出的科學(xué)與藝術(shù)的完美結(jié)合，來熏陶提升理工科學(xué)生的藝術(shù)鑒賞力、表現(xiàn)力、人文精神詮釋力等綜合素養(yǎng)。通過此類學(xué)術(shù)沙龍、科學(xué)論壇、海外交流、文體競賽及志愿者服務(wù)等系列活動，打造特色鮮明、內(nèi)涵豐富、感染力強的系列校園文化品牌；通過營造科藝交融、海內(nèi)外融通的良好育人環(huán)境，增強學(xué)生的科學(xué)品位、藝術(shù)修養(yǎng)和人文精神。與此同時，通過日常專業(yè)課程思政育人，以及舉辦學(xué)科創(chuàng)始人王啟東先生百年誕辰紀念會暨專題學(xué)術(shù)論壇等方式，弘揚和學(xué)習(xí)王淦昌、程開甲、王啟東等老校友學(xué)長愛國奉獻、忠誠擔(dān)當(dāng)、扎根大地、嘔心瀝血、赤忱報國的高尚情操，傳承求是創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、工匠精神和社會責(zé)任感，多維度提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)和國際競爭力，塑造健康身心和健全人格，主動適應(yīng)當(dāng)代社會的多元化需求。

二、總結(jié)

基于新時代高等教育要求和高素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)，浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)優(yōu)化重構(gòu)了人才培養(yǎng)方案和專業(yè)課程體系，突出強化學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)理論和學(xué)科交叉前沿類知識；構(gòu)筑了面向創(chuàng)新能力持續(xù)培養(yǎng)的多層次、遞進式專業(yè)實踐體系，實施名師引領(lǐng)的創(chuàng)新能力持續(xù)貫通培養(yǎng)，突出強化學(xué)生的科學(xué)探索精神和實踐創(chuàng)新能力；打造了特色鮮明、內(nèi)涵豐富、感染力強的校園文化品牌活動，營造科藝交融、海內(nèi)外融通的良好育人環(huán)境，多維度提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)和國際化競爭力，塑造健康身心和健全人格。教學(xué)改革實踐取得明顯成效，本科畢業(yè)生的知識體系、創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)和全球競爭力得到明顯提升。目前已建成國家級視頻公開課1門、省級一流課程和精品課程3門、MOOC課3門，編寫出版的9本教材被十余所高校采用，發(fā)表教學(xué)研究和管理類論文30余篇。近五年，材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生完成國創(chuàng)、省創(chuàng)等科技創(chuàng)新項目97項，發(fā)表SCI收錄學(xué)生論文104篇；獲得國際、國家、省級競賽獎項81人次，其中包括ZwickRoell全球科學(xué)獎銅獎，全國大學(xué)生金相技能大賽一等獎、二等獎和三等獎，浙江省新材料創(chuàng)新設(shè)計大賽特等獎等。年均本科畢業(yè)生海內(nèi)外讀研深造率超過70%，其中絕大部分進入全球Top50高校深造?！靶聲r代·新材料·新生活”求是材料科學(xué)論壇和材料微結(jié)構(gòu)探索大賽等校園文化品牌活動深獲社會關(guān)注與推崇，《中國科學(xué)報》《青年時報》《浙江日報》《錢江晚報》《都市快報》等媒體紛紛報道。探索形成的“知識傳授，能力培養(yǎng)，素質(zhì)提升，人格塑造”KAQ2.0高素質(zhì)人才培養(yǎng)模式獲業(yè)內(nèi)同行的廣泛贊譽與認同，促進了材料類專業(yè)人才培養(yǎng)體系和質(zhì)量水平的整體提升。