劉 鮑，張 宇，宋 陽，周鵬宇，翟閱臣

(東北電力大學 理學院，吉林 吉林 132012)

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的來臨，以新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，與我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整形成歷史性交叉，這迫切需要我國從工程教育大國轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探逃龔妵詽M足各項國家重大戰(zhàn)略的人才和智力支持。新工科理念正式在這樣的背景下提出的?！靶鹿た啤笔俏覈鐣?jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展的產(chǎn)物，是針對當前工程教育供給與經(jīng)濟社會發(fā)展需求矛盾和工程學科發(fā)展規(guī)律的“自覺”反思。東北電力大學新能源材料與器件專業(yè)創(chuàng)建于2016年，是我校主動適應“碳達峰、碳中和”和“陸上風光三峽”等國家和省內(nèi)戰(zhàn)略需求而設(shè)置的新工科專業(yè)。依托我校電氣能源特色學科體系，立足本省、面向全國、對接國際，培養(yǎng)具備良好的科學素質(zhì)，系統(tǒng)掌握新能源材料與器件的專業(yè)知識和基本技能，具有較強的自我學習和工程實踐能力，能從事材料科學與工程領(lǐng)域的科技工作，也能承擔相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的教學、科技管理和經(jīng)營工作的高素質(zhì)應用型專門人才。

1 當前新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的問題與挑戰(zhàn)

新能源材料與器件專業(yè)屬于材料科學與工程學科下的特設(shè)本科專業(yè)之一。材料類本科專業(yè)主要的方向是研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、合成與制備、性質(zhì)與使役性能等基本要素及其相互關(guān)系的科學。21世紀以來，納米材料與器件、能量轉(zhuǎn)換與存儲材料、環(huán)境友好材料等成為材料科學與工程領(lǐng)域發(fā)展的主導方向，這體現(xiàn)了材料科學與其他高新科學技術(shù)交叉融合的發(fā)展趨勢，新能源材料與器件專業(yè)正式在這一背景下產(chǎn)生的材料類特設(shè)專業(yè)。2011年我國新增新能源材料與器件專業(yè)，全國的新能源材料與器件專業(yè)的建設(shè)尚處于起步階段。

教育部高等學校教學指導委員會編撰的《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》中材料類教學質(zhì)量國家標準中對培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、師資隊伍、教學條件等提出了宏觀標準和要求。在人才培養(yǎng)的實踐過程中遇到三個問題。首先，新能源材料與器件是新興交叉專業(yè)，無論在課程設(shè)置還是在教學內(nèi)容上其他學科的知識體系和研究進展沒有有機融合。其次，受學時及條件等限制，新能源材料領(lǐng)域最新研究進展相關(guān)的實驗和上游向下游技術(shù)轉(zhuǎn)化的訓練缺乏，造成學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力不強，理論與實踐聯(lián)系不夠緊密。最后，學生個體之間在學科基礎(chǔ)、個性特點、理想志趣等方面，存在較大的差異性，而不同特征學生個性化培養(yǎng)不夠?，F(xiàn)行培養(yǎng)模式較少根據(jù)學生個性特征設(shè)置分類分層標準，在學生知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)等方面，較少體現(xiàn)因材施教的培養(yǎng)理念，直接影響學生的自主學習動力和職業(yè)發(fā)展。因此，在新能源材料與器件專業(yè)建設(shè)時主要解決如何在新工科背景下構(gòu)建專業(yè)的知識體系和改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的問題，不僅滿足人才分類培養(yǎng)需求，而且還滿足新工科對新能源材料與器件專業(yè)教育提出的新要求。

2 “三類型四維度”人才培養(yǎng)的理念

實踐的創(chuàng)新離不開理論層面的指導與突破，就新工科時代新能源材料與器件專業(yè)人才的培養(yǎng)工作而言，更需要以先進的教育理念為支撐。人才培養(yǎng)模式的設(shè)置必須貫徹落實提升學生的工程技術(shù)創(chuàng)新能力、強化跨學科教育、具備人文情懷和管理素養(yǎng)等新工科提出的新要求。由此，東北電力大學結(jié)合自身學科特色和應用研究型大學的辦學定位，以基礎(chǔ)研究型、技術(shù)創(chuàng)新型、應用創(chuàng)新型等三個類型的人才為關(guān)鍵目標，優(yōu)化新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)體系，從分層遞進的專業(yè)課程體系、系統(tǒng)性多渠道的實踐教學、科技競賽和訓練、導師制培養(yǎng)模式等四個維度出發(fā)對不同類型的學生制定有針對性的培養(yǎng)內(nèi)容?！叭愋退木S度”人才培養(yǎng)的理念是新工科教育理念在東北電力大學新能源材料與器件專業(yè)建設(shè)具體實踐的產(chǎn)物。

2.1 注重思想引領(lǐng)

新能源材料與器件專業(yè)共開設(shè)實驗、實訓、實習、課程設(shè)計等實踐類課程16門。挖掘這些課程的思政元素，在整個培養(yǎng)過程中將人格和情懷教育潛移默化到各個培養(yǎng)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的家國情懷、引領(lǐng)學生樹立和踐行社會主義核心價值觀，激發(fā)學生成才的內(nèi)在驅(qū)動力。

2.2 促進科產(chǎn)教融合

立足地方經(jīng)濟發(fā)展，結(jié)合自身辦學特點，根據(jù)《東北電力大學“十四五”發(fā)展規(guī)劃》。新的人才培養(yǎng)模式體現(xiàn)新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系，注重專業(yè)特色，構(gòu)建多元化學術(shù)實踐和技術(shù)實踐，側(cè)重創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神融合。將實踐課程體系分解成基礎(chǔ)實驗模塊、專業(yè)實踐平臺、綜合實踐平臺、校企聯(lián)合實踐平臺，將實踐類課程和課外培養(yǎng)學分歸類到各平臺中，促進科教融合和產(chǎn)教融合。學生可以根據(jù)自己興趣和專長實現(xiàn)專業(yè)綜合實訓-課程設(shè)計-學科競賽-畢業(yè)設(shè)計的上下貫通。

2.3 加強團隊建設(shè)

加強優(yōu)勢課程團隊建設(shè)，組建實踐課程群團隊，將教師科研內(nèi)容融入實踐教學體系，不斷更新教學內(nèi)容和學科前沿接軌。積極推動教育教學交流，參加各類教學研討會，提升教學水平。開展優(yōu)秀實踐作品展示，教師科研交流活動。通過導師制嘗試探索師生積極參與科技競賽和科研項目、產(chǎn)學研協(xié)同育人的人才培養(yǎng)新模式。

基于以上思想理念，人才培養(yǎng)模式內(nèi)涵為：從設(shè)計了分層遞進的專業(yè)課程體系、系統(tǒng)性多渠道的實踐教學、科技競賽和訓練、導師制培養(yǎng)模式等四個維度出發(fā)，以培養(yǎng)新能源材料與器件領(lǐng)域基礎(chǔ)研究型、技術(shù)創(chuàng)新型、應用創(chuàng)新型等三個類型的人才為目標，不斷拓展新能源材料與器件專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵，構(gòu)建與新工科教育理念緊密融合的專業(yè)人才培養(yǎng)模式。

3 “三類型四維度”人才培養(yǎng)的實踐探索

新能源材料與器件專業(yè)“三類型四維度”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式如圖1所示，正式啟動于2017年。通過4次培養(yǎng)方案修訂，構(gòu)建一個既符合新工科要求又體現(xiàn)東北電力大學特色的新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)體系。

3.1 目標定位：人才培養(yǎng)“三類型”

在“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的新工科教育理念的指導下，結(jié)合學校學科特色及本專業(yè)特點，對三類型人才培養(yǎng)定位為：

(1)基礎(chǔ)研究型：該類創(chuàng)新人才旨在培養(yǎng)學生在材料學領(lǐng)域進行科學研究的能力，強化數(shù)學、物理、化學等學科基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)其跨學科研究的知識基礎(chǔ)和思維范式。在培養(yǎng)過程中，此類學生進入導師科研團、激發(fā)科研興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和科研品質(zhì)，為學生將來從事材料科學領(lǐng)域原始創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究工作奠定基礎(chǔ)；

(2)技術(shù)創(chuàng)新型：該類創(chuàng)新人才培養(yǎng)以樹立解決現(xiàn)代工程技術(shù)為目標，強化運用現(xiàn)代工程技術(shù)解決實際問題的能力，對科研或生產(chǎn)中技術(shù)問題可提出或優(yōu)化解決方案。為將來學生從事儲能電池和光伏電池領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)、新產(chǎn)品研制或新材料發(fā)掘等奠定基礎(chǔ)；

(3)應用創(chuàng)新型：該類創(chuàng)新人才以獨立擔負專門技術(shù)工作能力和解決工程應用中存在的問題為主要目標。培養(yǎng)過程中注重生產(chǎn)銜接訓練，提高教學與實際應用的結(jié)合深度。為學生將來從事新能源領(lǐng)域相關(guān)新技術(shù)應用、新能領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營和科技管理工作打下良好基礎(chǔ)。

圖1 三類型四維度人才培養(yǎng)模式各模塊對應支撐關(guān)系

3.2 實踐途徑：人才培養(yǎng)“四維度”

(1)構(gòu)建分層遞進的專業(yè)課程體系

新能源材料與器件專業(yè)具有較為明顯的多學科交叉的特點，涉及基礎(chǔ)學科面很廣，包括材料科學、物理學、化學、能源技術(shù)科學等。專業(yè)課程體系構(gòu)建中較突出的問題是大部分新能源材料與器件專業(yè)。建設(shè)基于傳統(tǒng)的能源、機械、電子、化學等學科專業(yè)，各高校根據(jù)自己的辦學特點的建設(shè)了不同的專業(yè)課程體系，但無論在課程設(shè)置還是在教學內(nèi)容上,其他學科的基礎(chǔ)知識和研究進展很難有機融合。貫徹新工科的持續(xù)改進理念，通過2017、2018、2019、2021年4次培養(yǎng)方案修訂，構(gòu)建一個既符合新工科要求又體現(xiàn)東北電力大學特色的新能源材料與器件專業(yè)課程體系，制定了蘊含人才分類型培養(yǎng)理念的本科生培養(yǎng)方案。以《燃料電池基礎(chǔ)》、《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》為代表的課程推行線上線下相結(jié)合的課程教學改革、“翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學模式與方法改革以及“以問題為導向、學生為主體、教師為主導”的學生學習方式改革。采用多元化考核方式，推行結(jié)果與過程相結(jié)合的形成性評價，綜合考察學生的知識、能力和素質(zhì)。

(2)構(gòu)建系統(tǒng)性多渠道的實踐教學體系

實踐教學體系的構(gòu)建主要針對兩方面，一是培養(yǎng)學生掌握科學方法和動手能力；二是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力。經(jīng)過幾年摸索，構(gòu)建出以能源轉(zhuǎn)化和存儲為核心，以培養(yǎng)學生具備實踐能力、創(chuàng)新能力為目標的實踐教學體系。工程實踐能力分為四個層次：實踐基礎(chǔ)操作能力、專業(yè)基本應用能力、綜合實踐應用能力以及自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。在不同教學平臺和不同的能力培養(yǎng)層次，學生可以根據(jù)自己興趣和專長實現(xiàn)專業(yè)綜合實訓-課程設(shè)計-學科競賽-畢業(yè)設(shè)計的上下貫通。通過課程建設(shè)豐富課內(nèi)平臺和校內(nèi)時間平臺，還挖掘社會實習資源，拓寬校外實習基地渠道，建立校外生產(chǎn)實習基地。先后與吉林市安瑞克能源科技有限公司、營口奧匹維特新能源科技有限公司、江蘇亨利鋰電新材料有限公司、中航鋰電科技有限公司、浙江光儲充能源科技有限公司等簽訂實習基地協(xié)議，建立專業(yè)學生實習基地。

(3)拓寬科技競賽和訓練平臺

根據(jù)新工科提出的要求，在修訂培養(yǎng)方案中增加了課外培養(yǎng)學分和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學分的比重。積極拓展學科專業(yè)競賽領(lǐng)域，擴大專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目覆蓋面，從2018年開始，聯(lián)合教務處舉辦校級實驗技能競賽，現(xiàn)已舉辦4屆。通過校賽選拔高水平隊伍，通過集訓后參加省賽和國賽。通過三級競賽的選拔和培訓機制，為更多學生提供創(chuàng)新實踐鍛煉機會，激發(fā)學生創(chuàng)新興趣和潛能，調(diào)動學生參與創(chuàng)新實踐的積極性和主動性，建立課內(nèi)外結(jié)合的創(chuàng)新實踐教育途徑?，F(xiàn)在物理實驗技能競賽已吸引電氣、能動、自動化、建工、化工、機械、建工、計算機等其他8個學院16個專業(yè)的同學參與，累計參賽人數(shù)已達1 200多名。同時，作為省級協(xié)會的會員單位和理事單位參與組織、評審省級實驗技能競賽3屆。通過學生參與科技競賽和訓練，逐步培養(yǎng)學生適應即將服務的社會環(huán)境，增強學生崗位適應能力、就業(yè)競爭能力和持續(xù)發(fā)展能力。

(4)創(chuàng)新導師制培養(yǎng)模式

學生對本專業(yè)充分了解并學習了部分專業(yè)知識后，第四學期開始實行導師制培養(yǎng)模式。目前我國高校采用導師制主要用于研究生層次和學術(shù)型大學本科生的教育實踐。因此應主動探索一種符合應用研究型大學實際的導師制人才培養(yǎng)模式。專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)按照導師分組開展，在實踐教學體系中真正實現(xiàn)個性化差異化教學，在實踐教學中體現(xiàn)本領(lǐng)域最新研究成果。在科技技能訓練、專業(yè)綜合實訓、課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計等不同實踐教學環(huán)節(jié)學生可以開展連貫性的研究工作。學生日常參加導師的科研項目，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和解決實際問題的能力。通過本科生進入導師課題組和實驗室，激發(fā)學生科研興趣，培養(yǎng)科技創(chuàng)新的能力與素質(zhì)，同時也利于教師的科研促進教學內(nèi)容的更新。近2年的成果運行實踐中，《專業(yè)實驗》、《專業(yè)綜合實訓》、《材料分析與測試綜合訓練》等3門實踐課程開出創(chuàng)新實驗項目8項，保障實踐教學的科學性和前沿性。已有2名本科生發(fā)表SCI科技論文，50名本科生獲得省部級以上科技競賽獎勵。

4 培養(yǎng)成效

“三類型四維度”人才培養(yǎng)模式在新能源材料與器件專業(yè)學生實施了6屆，已畢業(yè)2屆。2020屆和2021屆畢業(yè)生考研就業(yè)人數(shù)統(tǒng)計如表1所示。

表1 2016-2017級學生畢業(yè)去向

學生平均就業(yè)率達95.2%，一次就業(yè)率達90.3%。就業(yè)分布在華能(1人)、國電投(2人)、中海石油(2人)等大型能源公司，及比亞迪(3人)、中航鋰電(10人)、愛旭太陽能(8人)、隆基光伏(3人)、北方華創(chuàng)(1人)等現(xiàn)代新能源企業(yè)集團；學生考研升學比例為34%，深造的大學和科研機構(gòu)為中科院北京半導體所(1人)、長春應化所(1人)、蘇州納米所(1人)、深圳先進院(1人)、南京大學(1人)、吉林大學(7人)、蘇州大學(2人)、哈爾濱工程大學(2人)、陜西師范大學(1人)、東北電力大學(3人)等研究機構(gòu)或高校。按基礎(chǔ)研究型培養(yǎng)的學生畢業(yè)后大多考取研究生從事材料科學領(lǐng)域創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究共工作，并且將來有志于從事學術(shù)研究工作。按技術(shù)創(chuàng)新型培養(yǎng)的人才1/3考取研究生進行工程領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)的研究工作，2/3的學生進入新能源企業(yè)從事生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)等工作。按應用創(chuàng)新型培養(yǎng)的畢業(yè)生出口為新能源企業(yè)或自主創(chuàng)業(yè)，從事專門技術(shù)工作，解決工程應用中存在的問題。