一、材料专业拔尖创新人才培养教学改革的历史背景

    进入二十一世纪以来，人才战略成为国家发展的核心内容。高校的人才培养工作占据国家发展战略的核心地位。伴随高校扩招举措相继产生了生源质量参差不齐、高校毕业生就业趋向多元化、大学毕业生结构性失业等问题。然而新材料产业迅猛发展,对创新型人才的需求也不断加强。高校人才供给端与企业和科研院所等人才需求端之间产生结构性矛盾。
　　2009年天津工业大学材料科学与工程学院成立之初，学院的本科生培养面临新的难题，考研人数所占比例大幅提升，考研预期的学校也在不断攀升，很多考研学生瞄准985、211等国内名校。如何帮助这些努力学习的学生们成功进入更高学府深造是学院必须要解决的一道难题。从学院现有的优势条件分析，经过 “十一五”、“十二五”学科的投资建设，学院在高水平的师资队伍、高水平的科研课题、学科支撑平台等方面的积累已较为丰富，足以应对部分本科学生接受科研训练的需求。2010年“十二五”校级重点教学改革课题“多样化人才培养模式的改革与实践”成功立项，创新型人才培养成为该教改课题的核心内容。

　　二、树立新时代背景下材料专业拔尖创新人才培养的教育理念

    培养拔尖创新人才已经被列为国家面向未来的重要战略，习惯意义上的拔尖创新人才培养，其核心内涵主要强调基础理论的原创性。然而，现实世界的创新活动不仅局限于基础理论领域，创新无处不在，特别是在新材料领域，其涉及面广，多学科交叉明显，理论与实践结合紧密，蕴含了丰富的创新特质。新材料研发领域大量存在着不同领域的知识体系重新组合，不同学科的内容跨界嫁接，这种自如驾驭多学科知识以完成特殊领域新材料开发的能力，是集成创新的典型案例。材料专业拔尖创新人才的培养要求学生开展全要素学习，具备灵活驾驭多要素复杂体系的创新能力。
　　集成创新能力的获得需要有多方面能力模块的支持。除了数理化基础以外，面对信息化社会，新知识的获取、加工、为我所用变得尤为重要，科技文献的检索、阅读变成信息化社会新知识获取的重要途径，也是集成创新能力的基本构成要素之一。科技英语，作为国际学术语言，在竞争日趋激烈的国际环境中愈加重要，也是集成创新能力的基本构成要素之一。集成创新能力的获得还需要实战，课内课外多种形式的创新实践活动是锻炼其创新能力的必要环节。另外，集成创新能力的获得更需要视野，拥有国际化视野是一种开发包容的态度，也是提高创新效率的必由之路。

　　三、材料专业拔尖创新人才培养教学改革的主要做法

    在新的拔尖创新人才培养教育理念支持下，自2011年开始，依托较强的学科优势和日益增多的国际化学术交流与教学合作的机会，材料学院制定了培养工科背景下材料专业的拔尖创新人才的教学改革思路。材料专业拔尖创新人才具有自如应对多要素复杂事件的能力，其创新实质是集成创新能力。其培养目标是，塑造在未来新材料开发过程中勇于探索新技术和新工艺、解决新材料开发关键问题的高级人才。

　　1.构建了基于材料专业的拔尖创新人才的培养方案

    材料专业原有的人才培养方案往往根植于某一行业，受到行业的局限。拔尖创新人才培养方案定位于创新能力培养，着力于构建一个基础（学科基础）、二个工具（科技英语、信息检索）、三个实战（演讲与讨论、创新实验、科技论文写作）的创新能力训练链条。通过系统的科学研究活动及科技英语的强化训练，使学生具有较强的科技论文阅读和写作能力，能够采用国际化通用标准开展学术交流与科学研究。新的培养方案把巩固基础、打磨工具、实战演练做为拔尖创新人才培养的三个步骤。同时注重通过国际间专家或学生团体的学术交流活动打开学生眼界，培养学生具有宽阔的国际化视野。

　　2.构建拔尖创新人才培养的三维度基本框架

    构建理论教学、实验教学、科学研究三维度的基本框架，使学生学会以学术方式思考问题，以辩证的观点理解知识，在知识的基础上培育智慧。拔尖创新人才培养的三维度基本框架分别指，理论教学，包含工程基础类课程群、化学基础类课程群、材料科学基础类等课程群；实验教学，包含工程基础类实验、化学基础类实验、材料基础类实验等；科学研究，包含材料科学研究的工具类课程（化学英语、材料学文献检索与写作等课程）、交流与演讲类课程（材料创新研究）、科研实践类课程（材料创新实验）。

　　3.改革课程内容和教学方式，改变学生学习方式

    改革课程内容。首先，增加“有机化学”、“高分子化学”、“高分子物理”等主干课程的课时，夯实基础理论。其次，学院开设了“材料学文献检索与写作”课，以适应信息化时代要求的信息检索与信息整理归纳能力，这门课程采用网络化教学，任课教师将对材料学研究的主要数据库进行重点介绍，并让同学们在课下上网实践。第三，为拓宽学生知识面，在“化学英语”课程中增加前沿科学研究的最新成果，从Science和Nature上找到最新的材料研究科研论文，在课堂上与同学们开展交流学习。
　　改革教学方式。首先，在教学过程中强化交流和表达。为加强学生学术交流的意识和口头表达的能力，开设“材料创新研究”系列课程，在课前要求学生通过各种渠道检索材料学研究的论文、专利，形成报告，在课上讲解，课程采用讨论式教学，教师根据学生汇报的情况、提问和回答问题的情况进行课程成绩评定。其次，加强专业英语的教学，对于主干课，如“高分子化学”、“高分子物理”等课程采用原版外文教材与中文教材并用的双语教学；其他双语课程包括“材料学文献检索与写作”、“材料概论”、“高分子材料改性”等课程。
　　改变学生的学习方式。利用“材料创新研究”课程，吸收国外课堂教学的经验改革课程的授课方式，以“问题发现为引导，以讨论课、演讲课等授课方式激发学生专注、愉悦、忘我和勤奋等内在学习动机，培养学生的创新精神。

　　4.建立学科与教学间常态化资源共享体系

    一直以来，学科资源与教学工作不能有效地对接。教学的课程体系相对封闭，新的思想、新的技术只能零星点缀于庞大教学体系当中，课堂教学效果每况愈下。而学科资源相对灵活，不论从设备、人员、项目等方面都紧密与时代发展相吻合，发展形势可谓方兴未艾。这种一兴一衰的局面倒逼教学改革工作必须认清形势，通过整合优势资源达到创新人才培养的目的。
　　材料专业教学改革工作从课程体系设置方面着手，建立一个常态化的学科-教学资源共享体系。通过几年来的规划和资源整合工作，在公共资源的共享平台和基于科研优势的特色平台基础上，材料专业构建了由平台-课程 （项目）-管理三支点形成的学科-教学资源共享的创新实践能力培养体系。该体系由实验室信息化管理、特色实验室、公共实验室、科研课题、指导教师五大要素组成。创新实践能力培养途径包括课内的综合、创新实验，以及课外的学科竞赛、学生科技立项等11种形式、5大模块组成，实现创新实践能力培养的全覆盖。借助实验室信息化管理平台实现实验室全天候开放，使本科教学与学科资源直接对接，真正实现学科资源普惠于学生综合素质培养和科研能力提高。从近年来学生开展创新创业的统计数据看，成效非常明显。

　　5.建立学生综合素质考评机制

    将学生演讲、实验、撰写论文、申请专利、大创计划立项、课外学科竞赛等环节都纳入学生综合素质的评价，形成了课内、课外综合评价机制。在学生评奖、评优、研究生推免等工作中，逐渐加大学生综合素质评价所占份额，打破原有以成绩单论英雄的模式，综合学生在创新实验、学生科技项目立项、论文写作与发表等方面的表现给学生一个全面客观的评价。

　　四、拔尖创新人才培养教学改革效果

    1.学生的基本功更扎实

    通过拔尖创新教学体系的强化训练，学生的基本功更扎实了，在近几年的全国大学生英语竞赛和天津市大学物理竞赛中有多名创新班学生获得奖励。从2010和2011两届创新班大学英语六级通过率达到或超过75%，学生们在比学赶帮超的氛围中更优秀了。

　　2.学生主动学习热情提高

    学生参与科研的热情明显提高。2010级创新班30名同学中参与国家级科研项目13项，省部级项目8项，校级项目9项。有更多创新班同学成功获批国家级大学生创新创业训练计划。

　　3.学生科研训练成效显著

    通过一对一导师制及其他相关科研训练过程，创新班涌现出很多好的科研苗子。2010级创新班同学，如李虎同学，大学期间在耿宏章老师的指导下荣获2013年获得第六届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛全国三等奖；2013年参与申请发明专利 （排名第二）；2014年获得天津工业大学本科生优秀毕业论文，在校期间以第一作者身份发表二区科研论文1篇。由于他在本科阶段接受了良好的科研训练，毕业后被北京航空航天大学录取。在如孟洁云同学在张兴祥教授的指导下，本科期间以第一作者身份发表SCI收录论文3篇。还有吴影同学在崔振宇老师的指导下，参与国家自然科学基金项目和省部共建国家重点实验室基金项目课题的研究。更值得一提的郑仪薇同学毕业后凭借本科的良好积累及自身的顽强拼搏以全额奖学金考取了以色列理工学院，成功跻身学术排名前列的世界级名校。2010级首届创新班学生在考研率统计中表现出众，共有22人考取，考取率为73%。其中考取211、985院校的学生数为20人，占总人数的67%。2011级创新班也同样取得许多骄人成绩，如张鲁杰被北京大学提前录取，王艳波被南开大学提前录取，王凤志被浙江大学提前录取。

　　五、拔尖创新人才培养教学改革的经验分享

    1.拔尖创新型人才能力的准确定位

    材料专业拔尖创新人才，不仅具有深厚的理论基础和扎实的工程基础，而且具有自如应对多要素复杂事件的能力，其创新实质，不强调基础理论的原创性，而着重强调集成创新能力。材料专业拔尖创新人才培养目标是，塑造在未来新材料开发过程中勇于探索新技术和新工艺、解决新材料开发关键问题的高级人才。

　　2.拔尖创新人才培养核心内容：能力、土壤、评价

   （1）构建拔尖创新人才的能力金字塔。
　　设计了新的课程体系，旨在逐级递进式培养学生创新能力的，形成了一个基础（学科基础）、二个工具（科技英语、信息检索）、三个实战（演讲与讨论、创新实验、科技论文写作）的创新能力训练链条。
　　（2）培育适合于拔尖创新人才成长的土壤。
　　将优质的学科资源，包括师资、设备、项目、国际化交流等方面的优质资源以课程、实验、实践等形式纳入本科教学，建立了学科与教学间常态化资源共享体系。
　　（3）解决拔尖创新人才的能力评价问题。
　　将学生社会实践、演讲、实验、撰写论文、申请专利、大创计划立项、课外学科竞赛等环节都纳入学生综合素质的评价，形成了课内、课外综合评价机制。

　　3.拔尖创新人才培养教学改革的创新点

    （1）把集成创新能力作为工科学生的核心能力，把学科英语、文献信息加工、国际化视野作为未来高端人才的核心竞争力，创新了材料专业人才培养的理念。
　　（2）构建了拔尖创新人才培养方案，把单纯的知识点教学模式转变为辅助学生智慧增长的新型教学模式。将培养国际化视野的教学理念融入培养方案的设计，搭建了理论教学、实验教学、科学研究的三维度基本框架,设计了旨在培养学生创新能力的逐级递进式课程体系。
　　（3）搭建了学科-教学间常态化共享平台，将实验室信息化管理、特色实验室、公共实验室、科研课题、指导教师等五大要素充分融合，构建了创新实践能力培养体系。借助平台建立、项目引领、管理支撑的三支点，使拔尖创新人才培养的路径更加畅通，学生开展创新实践活动成效日益显著。
　　（4）通过学生创新能力评价方式的改革，将课外的创新实践活动与课内能力培养环节有效结合，激发了学生创新热情，实现了学生全要素学习。