多學科交叉創新實踐育人平臺的研究與實踐

王紅梅，鄒 艷，王吉華

（德州學院物理與電子信息學院，山東 德州 253023）

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》明確提出：優化學科專業、類型、層次結構，促進多學科交叉和融合。學科交叉已成為當代科學研究的主流方向之一，有效提高了知識創新的速度和密度［1］。學科交叉、思維交叉是創新的動力和源泉［2］，因此“學科交叉，特色突破”［3］、“多學科交叉融合方法”［4］成為了不少著名高校提高辦學水平的著眼點。近年來，我院針對學科交叉培養創新人才存在的一些關鍵問題，以物理與電子信息學院的5個專業的本科生作為試點，對提高本科生人才培養質量進行大膽的探索，形成了“1334”人才培養模式和“3＋2＋4”實踐教學體系，構建并完善了集教學、科研、人才培養和社會服務于一體的多學科交叉融合創新實踐育人平臺（下稱實踐平臺）。

1 學科交叉融合創新實踐平臺的構建

1.1 實踐平臺的人才培養理念及教學定位

實踐平臺以學?！昂窕A、強實踐、求創新、高素質、重責任的創新性應用型人才培養”辦學理念為指導，以 “學科交叉、實踐創新、協同育人”為人才培養理念；遵循以學科建設提升實踐教學水平的發展思路；培養具備良好科學素養和創新精神、專業基礎扎實、綜合素質高，能夠從事相關學科及其交叉學科的科研和應用技術開發的人才為目標［5］；依托山東省功能大分子生物物理重點實驗室（2011年獲批準）雄厚的科研實力和山東省生物物理實驗教學示范中心（2012年獲批準）豐富實踐教學經驗，逐步形成培養學科交叉、應用型、適應社會需求的人才培養特色的本科教學定位。

1.2 “1334”人才培養模式

為了滿足學科交叉人才培養的需要，我們積極探索教學和人才培養模式。經過多年的實踐，把學科交叉的理念貫穿于教與學中，形成了“1334”的人才培養模式，即學生的專業學習過程中須由1個以上實踐類項目驅動，實現3個以上學科交叉，進行3個層次的實踐訓練，經歷4年不斷線的實踐活動，把實踐創新以具體項目為載體貫穿于實踐教學中。

學生從入學開始就進行專業認知和社會認知的引導，明確本專業的現狀和社會認可程度，明確學科交叉、思維交叉的重要性；然后實行導師制，一位導師帶2～3名學生，申報1個實踐項目。這種項目以課題形式進行申報，學院給予一定的資助，根據完成情況給以相應學分。實踐創新訓練分為3個層次：計劃內的實驗課程、校內實踐和社會實踐。該實踐項目所取得的成果可以納入到國家和省級各種比賽中，也可以形成學術論文、專利等研究成果，畢業論文（設計）也以該項目為基礎。該培養模式解決了多學交叉實踐創新人才培養的模式問題。針對學生主動性和想象力不足，通過“1334”培養模式，激發學生學習興趣，提高學習主動性，培養了多學科交叉的思維意識。

1.3 “3＋2＋4”實踐教學體系

我們注重學生的“一種意識、兩種能力”，即創新意識、實踐動手能力和知識應用能力的培養，提出以提高本科生綜合素質為目標，以改革傳統教學模式和管理體制為核心，構建“3＋2＋4”實踐教學體系如圖1所示，即3個層次實驗教學體系（基礎型、提高型、綜合設計研究創新型）、2個實踐能力訓練環節（專業實習和畢業設計）和4個平臺（常規實驗平臺、校內發明創造平臺、課題實踐平臺、社會實踐創新平臺）。

圖1 “3層次、2實踐、4平臺”實驗教學體系結構圖

1.3.1 常規實驗平臺

在原有物理和電子實驗室的基礎上，建立了省級生物物理教學示范中心，創新實驗教學方法與手段，實行分層次和模塊化實驗教學模式，增加綜合設計性、學科交叉實驗內容和實驗項目。通過各種途徑，積極借鑒吸收國內著名大學的優秀實驗教學成果。增設仿真虛擬實驗，大量增加選做實驗。擴大實驗室開放，引導學生自主實驗，培養學生科研意識，提高實際動手能力和分析問題、解決問題的能力。加強學生基本實驗技能的訓練，強化創新意識；全面開放實驗教學，進一步提高學生學習的自主性，使實驗教學為學生創新實踐活動奠定堅實基礎。

1.3.2 校內發明創造平臺

發明創造平臺依托山東省生物物理實驗教學中心各實驗室，對學習、研究興趣高的學生全方位開放，體現了因材施教的原則，并且對學生實行指導教師負責制，對學生進行課外科技制作、新產品設計和創新指導。該發明創造平臺搭建了培養學生創新能力和實踐技能的舞臺，使學生的實踐創新能力得到了充分的發揮和提升，大部分學生基于該平臺參加大學生科技文化競賽活動，取得了不菲的成績。

1.3.3 課題實踐平臺

依托山東省功能大分子生物物理重點實驗室的科研優勢，由承擔市級以上課題的教師為指導教師，讓有興趣的學生參與到研究課題中來，學生可根據興趣和能力自主地選擇，鼓勵學生在多學科交叉方向選題。該課題實踐平臺側重激發學生自主研究性學習能力和實踐創新能力，對學生進行初步科研訓練，培養學生進行跨學科科研的意識和能力。

1.3.4 社會實踐創新平臺

社會實踐創新平臺與企業密切合作，形成雙贏互惠機制［6－7］。多年以來，基于我?！吧綎|省功能大分子生物物理重點實驗室”與生物高科技研究院所交流合作，于2008年與德州市德銀集團合作成立了“生物質能源技術開發研究所”，參與了產品“秸稈氣化爐”研制；2010—2011年，與山東省農科院蔬菜研究所合作開展大蒜的離子束誘變育種研究，與山東鑫秋種業科技有限公司簽訂合作協議，開展離子束棉花誘變育種研究，還利用與山東保齡寶生物科技有限公司、希森三和集團有限公司、中澳控股集團有限公司等建立了校企聯合實驗室，進行跨學科的研究和社會應用實踐；2013年，我校與德州市人民醫院、保齡寶生物科技公司等山東省知名企業，以及東南大學、中國科技大學、美國印第安納大學等國內外著名大學聯合成立“德州市生物物理技術與生物制造協同創新中心”，形成了產學研互動、互惠雙贏、協同創新的合作模式。

充分挖掘協同創新中心合作單位的優質資源，讓學生在平臺上實踐，開闊了學生視野，培養學生的創新精神和實踐能力，鍛煉了學生社會適應能力，全面提高學生的綜合素質［8－9］。

1.4 師資隊伍建設

只有實踐創新能力強的教師，才能有效地培養學生的實踐動手能力和創新意識［10－11］。我校實踐平臺以優化師資結構為突破點，逐步形成一支創新能力強、特色鮮明的師資隊伍，為學科交叉實踐創新人才培養奠定了堅實基礎。目前，實踐平臺擁有專職教師36人，其中教授9人，副教授和副研究員20人，從學歷上有博士15人，涉及物理、生物、化學、電子、農學、醫學等多個專業。與此同時，以柔性引進方式聘任澳大利亞格里菲斯大學周耀旗博士為海外特聘教授，聘任了施蘊瑜院士、陳潤生院士等18位國內外著名的專家為兼職教授。實踐平臺重視 “雙師型”教師的培養，充分發揮人才集中優勢，選派理論功底扎實，并具有一定科研能力的教師深入企業，參與企業的產品研發，技術攻關，提升教師的實踐能力，使他們反哺學校教育教學。同時，對企業中具有豐富工作實踐經驗和扎實理論基礎，又適合自身學校專業發展的優秀人才，以聘請和引進的方式，讓他們融入到教師隊伍中來，優化學?！半p師型”教師隊伍的結構［12－13］。

1.5 實踐平臺環境建設

經過多年建設，實踐平臺擁有實驗室面積超過6 000m2，儀器設備總值3 270余萬元，儀器3 000余臺件，其中單價1萬元以上設備有150臺件，滿足了教學和創新實踐需求。同時，與國家馬鈴薯工程中心等多個科研機構、企業建立了聯合實驗室和實習基地，自2005年以來，實驗中心與德州市生物產業辦公室達成全面合作協議，建設了16個校外實踐基地。

實踐平臺教學設備充足，故障維修及時，絕大多數實驗項目可實現1人1套設備，設備的利用率達98%以上。為加強學科交叉研究，還配置了學科交叉研究所需的先進設備，如離子束生物工程系統、激光共聚焦顯微鏡、飛秒激光系統和曙光高性能機群等，有效地滿足了師生進行交叉研究和實踐創新的需求?；诮處熆蒲泻蛯W生實踐創新的成果，平臺自制儀器31種，已全部投入使用。

先進齊全的儀器設備有效地保障了我校實驗教學和科研的順利開展，并取得良好效果。

2 成果的應用效果

基于實踐平臺，在教學科研、質量工程、隊伍建設、人才培養等方面取得了顯著成效，產生了良好的社會效益和輻射作用

實踐平臺在物理與電子信息學院各專業建設中發揮了重要作用，結合“1334”教學模式的運用，提升了學科、專業、實驗室和師資隊伍建設水平，建成了省級生物物理實驗教學示范中心、省級教學團隊、省級特色專業、省級精品課程、省級重點學科等多個省級質量工程項目，同時培養了省級教學名師。

在成果的探索和應用過程中，我們也獲得了一些高級別的課題，如國家自然科學基金課題7項，國家“十一五”教育研究課題3項，山東省教育規劃“十二五課題”1項。

實踐平臺在培養學生的實踐創新能力方面取得了顯著的成效?；谠撈脚_，培養了學生綜合運用知識解決實際問題的能力，在各類發明創造與大學生科技文化競賽中，獲得200余項獎勵，其中國家特等獎1項，國家一等獎25項，國家二等獎36項。發表學術論文7篇，SCI、EI收錄5篇，有6篇畢業論文獲得山東省優秀學士學位論文。獲發明專利18項。

3 結束語

經過多年的探索與實踐，提出了“學科交叉、實踐創新、協同育人”的人才培養理念，形成了“1334”人才培養模式、“3＋2＋4”實踐教學體系，構建了多學科交叉融合創新實踐育人平臺。該平臺在教學科研、質量工程、隊伍建設、人才培養等方面取得了顯著成效。今后，將進一步提升理念，優化模式，完善平臺建設，發揮更好的輻射帶動作用。

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