本文摘要:[摘要]基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)是新時代建設(shè)世界教育強國和科技強國的重要戰(zhàn)略,也是高等學(xué)校教學(xué)改革與發(fā)展的迫切需求。 省屬高校肩負(fù)著為國家和區(qū)域建設(shè)輸送人才的重任,在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面也責(zé)無旁貸。 以哈爾濱理工大學(xué)大珩班為例,探索一實一虛分段式
[摘要]基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)是新時代建設(shè)世界教育強國和科技強國的重要戰(zhàn)略,也是高等學(xué)校教學(xué)改革與發(fā)展的迫切需求。 省屬高校肩負(fù)著為國家和區(qū)域建設(shè)輸送人才的重任,在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面也責(zé)無旁貸。 以哈爾濱理工大學(xué)“大珩班”為例,探索“一實一虛”分段式培養(yǎng)和運行模式,通過制定分段式培養(yǎng)方案,完善教學(xué)體系,進行選拔、培養(yǎng)和運行模式的探究與實踐,進行拔尖人才培養(yǎng)的教學(xué)模式、內(nèi)容與方法改革,構(gòu)建適合拔尖人才脫穎而出的評價體系,以點帶面,全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
[關(guān)鍵詞]省屬高校; 基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才; 培養(yǎng)模式
基礎(chǔ)學(xué)科的優(yōu)秀人才是實現(xiàn)科教興國和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的基石,為加強我國基礎(chǔ)研究實力、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,2009年和2018年教育部分別出臺兩個“珠峰計劃”,即“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗計劃”和“關(guān)于實施基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計劃2.0的意見”,在這些政策的指引下,國內(nèi)許多著名高校相繼成立了拔尖人才培養(yǎng)學(xué)院或班級,如清華大學(xué)的“清華學(xué)堂計劃”、上海交通大學(xué)的“致遠學(xué)院”、北京大學(xué)的“元培學(xué)院”,以及南開大學(xué)的伯苓、省身班等。 同時,一些省屬地方高校也加入拔尖人才培養(yǎng)的行列,如浙江理工大學(xué)的“啟新學(xué)院”、安徽大學(xué)的“文典學(xué)院”和湖北大學(xué)的“楚才學(xué)院”等[1-7]。 這些計劃已在拔尖人才培養(yǎng)的創(chuàng)新實踐中逐步發(fā)揮出積極作用,促進了我國基礎(chǔ)研究水平的提升。
哈爾濱理工大學(xué)作為省屬“雙一流”理工科高校,擔(dān)負(fù)著為國家和地方培養(yǎng)人才的重任。 自2017年我校人才特區(qū)項目啟動以來,高水平師資力量不足問題得到很大改觀,物理系引進全職特聘教授3人,其中1人為非華裔外籍教授; 柔性引進兼職教授4人,其中包含中國科學(xué)院院士(雙聘)1人,國家杰青、國家優(yōu)青各1人,大幅度提高了教師的科研實力。 另外,學(xué)校投資建設(shè)國際化協(xié)同創(chuàng)新中心,并獲批省重點實驗室,提升了物理系科研平臺層次。 在這一背景下,2017年9月,哈爾濱理工大學(xué)在應(yīng)用物理學(xué)、光電信息科學(xué)與工程及材料物理專業(yè),經(jīng)過學(xué)生申請、專家面試,篩選出20名學(xué)生組建實體化拔尖人才實驗班,以我校老校長王大珩先生的名字命名為“王大珩精英實驗班”,簡稱“大珩班”,專業(yè)為應(yīng)用物理學(xué)。
經(jīng)過三年的實踐,一些學(xué)生已經(jīng)進入科研實戰(zhàn)階段,并取得了一定成果。 但是也出現(xiàn)了一些問題,如課程設(shè)置和普通班不一致,使動態(tài)流動不方便,難以形成良性競爭機制; 獨立設(shè)班導(dǎo)致學(xué)生和普通班同學(xué)接觸不多,難以起到模范帶頭作用,以及評價體系不健全等。 而且,如果省屬高校沒有充足的保研名額和特殊政策,拔尖班里一些優(yōu)秀的學(xué)生可能會失去保研機會。 另外,將專業(yè)過早設(shè)定為“應(yīng)用物理學(xué)”,不利于后期學(xué)生的個性化培養(yǎng)。 因此,在2019級“大珩班”進行改革,采用分段式培養(yǎng)方案和“一實一虛”運行模式,該方案已初見成效,為省屬高校拔尖人才培養(yǎng)提供了一條新的途徑。
一、制訂分段式培養(yǎng)方案,完善教學(xué)體系
我們圍繞“培養(yǎng)具有堅實的數(shù)理基礎(chǔ)、良好的科學(xué)素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力,受到科學(xué)研究初步訓(xùn)練的后備學(xué)術(shù)研究型拔尖人才”培養(yǎng)目標(biāo),基于“厚基礎(chǔ)、重實踐、強創(chuàng)新”的基本理念,分兩個階段制訂人才培養(yǎng)方案。
(一)前期數(shù)理基礎(chǔ)階段(前兩年)
明確培養(yǎng)目標(biāo)與要求,統(tǒng)籌安排物理大類各專業(yè)基礎(chǔ)課程,按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計合理的課程學(xué)時數(shù),適當(dāng)增加了與數(shù)學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)課學(xué)時,根據(jù)各門課程邏輯和銜接關(guān)系,合理安排上課學(xué)期,既要保證教學(xué)內(nèi)容的連貫性和飽滿度,也要保證學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)和思考的時間充足。
(二)后期科研能力提升階段(后兩年)
除必修的專業(yè)平臺課和選修課外,在物理大類各專業(yè)設(shè)置科研方法論相關(guān)課程和物理學(xué)前沿進展等課程,供已經(jīng)進入課題組的學(xué)生選修; 考慮到外籍教授的優(yōu)勢,設(shè)置相關(guān)課程,全英文講授; 設(shè)置本碩貫通課程,考研或保研到本校的學(xué)生可提前學(xué)習(xí)碩士課程。
根據(jù)分段式培養(yǎng)方案,建立基礎(chǔ)和專業(yè)兩個層面的教學(xué)體系。 基礎(chǔ)教學(xué)體系主要強調(diào)厚基礎(chǔ)、寬口徑和重能力三個方面,由于物理系3個本科專業(yè)均授予理學(xué)學(xué)位,在數(shù)理基礎(chǔ)培養(yǎng)階段,注重寬口徑大類培養(yǎng),將普通物理各門課程單獨授課,總體學(xué)時有所增加,使得來自不同專業(yè)的拔尖學(xué)生具有寬厚的學(xué)科知識背景和扎實的專業(yè)基礎(chǔ),這是后期探究式專業(yè)學(xué)習(xí)的前提。
實踐創(chuàng)新能力是未來科研人員必備的基本素質(zhì),因此從大一下學(xué)期開始,除了設(shè)置普通物理和近代物理基礎(chǔ)性實驗外,逐步增加科研訓(xùn)練、課程設(shè)計及綜合實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 專業(yè)教學(xué)體系的特點主要體現(xiàn)在自主性、個性化和研究型三個方面,在后期科研能力提升階段,科研導(dǎo)師將參與“大珩班”學(xué)生的專業(yè)教育。 學(xué)生可以根據(jù)興趣自主選擇專業(yè)、選修課程,選擇科研導(dǎo)師,科研導(dǎo)師將參與學(xué)生個性化專業(yè)培養(yǎng)計劃的制訂,并指導(dǎo)學(xué)生開展科研訓(xùn)練,包括科研論文、專利和學(xué)科競賽等項目。 在學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié),改革實驗方式,增加設(shè)計性、綜合類實驗,在科技訓(xùn)練實踐環(huán)節(jié)上,加強和科研相關(guān)的基礎(chǔ)實驗、MatLab科研應(yīng)用等實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)造性思維。
二、選拔、培養(yǎng)和運行模式探究與實踐
在明確培養(yǎng)目標(biāo)、制訂培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上,先進的選拔、培養(yǎng)和運行模式是培養(yǎng)拔尖學(xué)生的關(guān)鍵。 選拔環(huán)節(jié)將設(shè)置筆試和面試兩個環(huán)節(jié),筆試內(nèi)容由原來的高中物理知識考核,改為由主講高等數(shù)學(xué)的教師現(xiàn)場講一堂數(shù)學(xué)新知識,然后針對所學(xué)內(nèi)容進行考核,考查學(xué)生的接受能力; 面試考查學(xué)生的表達能力及知識整合運用能力等,聘請外籍教授對外語聽說能力進行考查,聘請具有心理咨詢經(jīng)驗的輔導(dǎo)員進行心理測試或口試,了解學(xué)生的性格特點和心理承受能力等方面。 綜合考慮面試、筆試和心理測試成績,擇優(yōu)錄取,每年選拔15—20人組建“大珩班”。
采用分段式培養(yǎng)和運行模式:第一階段(前兩年),夯實數(shù)理基礎(chǔ),采用實體班運行模式,后兩年進行科研能力提升,采用虛擬班運行模式,即“一實一虛”模式,在整個培養(yǎng)過程中,由學(xué)院院長和系主任直接管理,系主任擔(dān)任“大珩班”學(xué)業(yè)導(dǎo)師。
第一階段,依托理學(xué)院的數(shù)理優(yōu)勢,選拔一位學(xué)術(shù)水平較高、教學(xué)經(jīng)驗豐富的數(shù)學(xué)教授貫穿講解高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計,這樣能夠節(jié)省學(xué)時,避免重復(fù),便于學(xué)生融會貫通。 五門普通物理課程、四大力學(xué)和普通物理實驗等專業(yè)基礎(chǔ)課均由物理系有豐富教學(xué)經(jīng)驗的老教授或者在學(xué)術(shù)領(lǐng)域有較深造詣而且熱衷教學(xué)的科研精英擔(dān)任主講教師。 這些基礎(chǔ)課均為小班授課,便于組織教學(xué),實施教學(xué)改革。 在大一結(jié)束后的暑假安排科研基礎(chǔ)訓(xùn)練,留校的“大珩班”學(xué)生根據(jù)自己的興趣進入科研團隊,了解科研方向,體會科研過程,大二開學(xué)時確定科研導(dǎo)師,大二期間邊學(xué)習(xí)邊做科研。
第二階段(后兩年),強調(diào)導(dǎo)師制,進行個性化培養(yǎng),“大珩班”學(xué)生將回到原專業(yè)班級繼續(xù)專業(yè)平臺課和選修課學(xué)習(xí),也可根據(jù)個人意愿在物理系內(nèi)部轉(zhuǎn)專業(yè)。 這一階段,學(xué)生已選好導(dǎo)師,在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,進行個性化培養(yǎng)。 每年邀請多位國內(nèi)外知名專家做學(xué)術(shù)報告,并在第二階段定期舉辦“大珩班”學(xué)生學(xué)術(shù)論壇,匯報研究成果。 我校柔性引進的國家杰青、優(yōu)青等兼職教授為學(xué)生開設(shè)本碩貫通課程,借助物理系外籍教授優(yōu)勢,開設(shè)全英文課程,提高學(xué)生的英語聽說能力,為國際化聯(lián)合培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
在2019年最新的培養(yǎng)方案中,由于各理學(xué)專業(yè)都增加了數(shù)理基礎(chǔ)課的學(xué)時,所以“大珩班”的課程設(shè)置與各專業(yè)普通班保持一致,除了數(shù)學(xué)類、英語、普通物理實驗和專業(yè)基礎(chǔ)課小班授課外,其他課程、晚自習(xí),以及評獎、評優(yōu)等各類活動要求在選拔前原班級進行,這樣對各專業(yè)建設(shè)和拔尖人才培養(yǎng)將起到一定的激勵作用。 后兩年,采用虛擬班運行模式,“大珩班”學(xué)生可根據(jù)個人意愿選擇不同專業(yè),和普通班學(xué)生一起學(xué)習(xí)專業(yè)課知識。
這種管理模式一方面能夠發(fā)揮“大珩班”學(xué)生的榜樣作用,帶動普通班的學(xué)習(xí)風(fēng)氣,達到以點帶面、全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的; 另一方面有利于學(xué)生的動態(tài)流動,形成良性競爭。 該方案實施一年來,效果明顯,有普通班學(xué)生反映“大珩班”學(xué)生學(xué)習(xí)積極性比較高,起到了很好的引領(lǐng)作用,各班級數(shù)學(xué)、英語和專業(yè)基礎(chǔ)課平均成績提高約14%。 另外,將榮譽意識和品德教育貫徹始終,秉承大珩先生“卓育人才、亦德亦能”的教育理念,將課程思政滲透到專業(yè)課教學(xué)中,并在畢業(yè)前經(jīng)考核授予品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生“大珩班榮譽畢業(yè)證書”。
三、改革拔尖人才培養(yǎng)教學(xué)模式、內(nèi)容與方法
探究“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式,鼓勵并引領(lǐng)教師利用小班化優(yōu)勢,借助學(xué)校配備的討論室,如活動式桌椅和智能黑板等先進設(shè)施,開展圓桌研討式、啟發(fā)式、案例式和翻轉(zhuǎn)式教學(xué),從而培養(yǎng)學(xué)生變被動為主動的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 由于學(xué)時有限,一些教學(xué)內(nèi)容可讓學(xué)生利用課余時間進行自學(xué),為有效落實,取得成效,任課教師應(yīng)對自學(xué)課程、自學(xué)內(nèi)容進行專題課堂討論,可采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)的方式,由學(xué)生講解,教師和其他同學(xué)提問,使學(xué)生在討論中獲取新知識,并定期檢查學(xué)生課后自學(xué)筆記,監(jiān)督學(xué)習(xí)效果,形成閉環(huán)。
改革專業(yè)基礎(chǔ)和實踐類課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法,適當(dāng)增加學(xué)術(shù)前沿的研究成果作為教學(xué)內(nèi)容,編寫適用于拔尖人才培養(yǎng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱,鼓勵每位授課教師積極申請教改項目,將教研成果應(yīng)用到實際教學(xué)中。 實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)可在鍛煉科學(xué)思維、增強創(chuàng)新意識、方法論學(xué)習(xí)和實踐能力提升等方面發(fā)揮重要作用,在拔尖人才的培養(yǎng)過程中具有不可替代的作用。 重新規(guī)劃“大珩班”的實踐類課程,協(xié)同規(guī)劃基礎(chǔ)類實驗與專業(yè)類實驗,形成三個層次,即基礎(chǔ)訓(xùn)練、綜合設(shè)計、研究創(chuàng)新,構(gòu)建一體化實驗教學(xué)體系。
基礎(chǔ)類實驗如普通物理實驗,配備優(yōu)秀實驗教師,集中為“大珩班”學(xué)生上課,增加設(shè)計性和綜合性實驗,在動手能力培養(yǎng)、誤差理論和數(shù)據(jù)處理等基本技能訓(xùn)練方面給予專門指導(dǎo)。 專業(yè)類實驗可結(jié)合教師的科研成果,在每門實驗課程中引入幾個綜合性強的實驗,并不斷更新。
實驗前,集中講授面向物理的仿真、計算和數(shù)據(jù)處理軟件,如MATLAB、Mathematica等,要求學(xué)生做好實驗記錄,利用軟件進行數(shù)據(jù)處理和畫圖,把一份實驗報告當(dāng)作一篇小論文完成,要求有背景介紹、實驗理論、實驗結(jié)果分析與討論及實驗結(jié)論,以專業(yè)實驗為依托,滲透科研方法論,培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識和嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作態(tài)度。 此外,學(xué)生進入課題組后,在科研導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行科研訓(xùn)練,這對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、團結(jié)合作、人際交往等綜合素質(zhì)至關(guān)重要。 目前,2017級“大珩班”部分學(xué)生已完成一些科研小項目,1名學(xué)生在2019年中國光學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會上做口頭報告,受到與會專家的好評,2名學(xué)生以第一作者身份發(fā)表SCI檢索論文,其中1篇文章發(fā)表在物理界權(quán)威期刊Physics Review A 上,其他學(xué)生的論文還在完善過程中。
四、構(gòu)建適合拔尖人才脫穎而出的評價體系
為營造適合拔尖人才培養(yǎng)的良好氛圍,需要建立科學(xué)評價、激勵措施等一系列配套體系。 科學(xué)準(zhǔn)確地評價人才是發(fā)現(xiàn)、選拔、培養(yǎng)和激勵人才的依據(jù),也是人才輩出的基礎(chǔ)。 因此,需要建立拔尖人才和師資評價體系與考核機制,來判斷拔尖人才的創(chuàng)新能力、授課教師的教學(xué)水平和科研導(dǎo)師的指導(dǎo)能力,從而實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)控和激勵作用。 同時,要制訂與之配套的普通班培養(yǎng)方案,實現(xiàn)拔尖人才動態(tài)調(diào)整,保證學(xué)生始終處于“拔尖”狀態(tài)。
目前,對于人才科研創(chuàng)新能力的評價主要通過研究成果來體現(xiàn),論文是基礎(chǔ)研究成果的重要組成部分,一些科研院所通常用中科院分區(qū)或科睿唯安的JCR分區(qū)來判斷論文水平,然而,同一分區(qū)的文章質(zhì)量參差不齊,難以形成激勵導(dǎo)向。 我們借鑒Nature集團設(shè)計的自然指數(shù)期刊標(biāo)準(zhǔn),研究出一套科學(xué)合理的評價標(biāo)準(zhǔn),將JCR 1區(qū)論文進一步細(xì)化,提煉出國際上高度認(rèn)可的期刊。
針對高年級同學(xué),量化科研成果業(yè)績點作為學(xué)生評獎、評優(yōu)和保研的依據(jù)之一,而且,不同層次的成果之間績點差別較大,這也是對高水平成果的充分肯定、對學(xué)生和科研導(dǎo)師的尊重和認(rèn)可,有利于培養(yǎng)學(xué)生追求卓越、杜絕浮躁的優(yōu)良品質(zhì),營造一種積極向上的學(xué)術(shù)氛圍。 改革學(xué)生考核辦法,除課程成績外,需要對科研工作進行考核,學(xué)生可通過階段性報告、發(fā)表論文、申請專利和參加學(xué)科競賽等方式,獲得相關(guān)科研訓(xùn)練的學(xué)分。 改革學(xué)院科研論文獎勵資助方式,以學(xué)生論文作為資助導(dǎo)師科研經(jīng)費的前提,營造出“以學(xué)生為中心”、教師以培養(yǎng)高質(zhì)量學(xué)生為己任的良好氛圍。 為吸引拔尖學(xué)生攻讀本校研究生,促進學(xué)科發(fā)展,我們建立了一套適合于拔尖人才成長的本碩貫通培養(yǎng)與獎助體系。
授課教師教學(xué)水平通常由學(xué)生、督導(dǎo)進行評價,給出定量成績,教師從成績中難以看出學(xué)生的具體意見和建議,無法獲得正確反饋。 針對這一問題,可讓學(xué)生在學(xué)期末寫出書面意見,由教學(xué)秘書收集整理,及時向任課教師反饋。 良好的評價體系能夠提高教師和學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,有利于學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的健康發(fā)展。 同時,還可以采用層次分析法對評價體系進行分析計算[8],給出定量指標(biāo),全面指導(dǎo)實施方案不斷改進。
人才培養(yǎng)論文投稿刊物:《物理與工程》宗旨是面向全國大中專院校物理教師、廣大科技工作者和相關(guān)人員;交流物理教學(xué)經(jīng)驗與教學(xué)研究成果;介紹與討論物理學(xué)及其他交叉學(xué)科的新發(fā)展、新動向及物理學(xué)前沿進展;介紹物理學(xué)在現(xiàn)代工程技術(shù)中的應(yīng)用,旨在促進物理教學(xué)改革向縱深發(fā)展。
五、結(jié)語
總之,通過精英式培養(yǎng)模式的探索與實踐,制訂出分段式培養(yǎng)方案,構(gòu)建了以厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力為特色的相對完善的基礎(chǔ)教育體系,以及自主性、個性化、研究型的專業(yè)教學(xué)體系; 構(gòu)建了具有物理系特色的拔尖人才培養(yǎng)和運行模式,并形成了科學(xué)的拔尖人才、授課教師和科研導(dǎo)師評價體系和考核機制,本碩貫通課程和獎助體系,營造了健康、寬松、高效、積極上進的育人環(huán)境。 研究成果可以在其他專業(yè)拔尖班和普通班中推廣,為我國高校特別是省屬高校拔尖人才培養(yǎng)模式改革提供參考。
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作者:高瑋,朱智涵,吳豐民,張光宇,姬廣舉
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