基于科研团队的研究生创新教育实践与思考——以先进功能材料课题组为例

李耀刚, 王宏志, 张青红, 侯成义, 李克睿

(东华大学 材料科学与工程学院, 上海 201620)

党的十九大提出要加快建设创新型国家,并明确创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑[1]。创新包括思想创新和行为创新,它在经济、技术、社会发展中至关重要。科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置[2]。随着全球科技竞争日益激烈,欧美等发达国家的科技创新投入占国家生产总值的比例越来越大,反映了其对自身创新能力的高度重视。21世纪以来,我国经济社会一直处于高速发展的黄金期,但人口急剧增长、环境和资源矛盾等因素严重制约了国家经济的发展,低成本的优势已经不再适合当前社会发展的主流,国家由传统社会向创新型社会转型的需求日益强烈[3]。以科技创新为核心的发展策略是解决人口增长等瓶颈问题的有效途径。科技创新对社会发展越来越重要,而科技创新急需具有创新能力的人才。研究生是我国创新人才的主要来源[4],知识创新是研究生教育的价值所在,也是研究生的角色定位[5]。因此,通过研究生教育培养创新人才是建设创新型国家的要求,也是提升国家综合竞争力的保障。本文基于对先进功能材料课题组科研团队创新教育实践的分析与总结,探讨了基于科研团队的研究生创新教育的意义、途径及有效措施。

1.研究生创新教育的重要性

国家发展需要人才,民族振兴需要人才,创新性人才是推动一个民族或国家走到时代前列的重要力量。创新人才的培养离不开创新教育,研究生教育是培养高层次创新人才的主要途径。习惯于固有思维,缺乏创新精神,是当今我国研究生教育人才培养需要解决的重大问题。通过创新教育来培养和提高学生的综合创新能力,是解决这一问题的有效办法。创新能力的培养可以推动研究生向更高层次发展,这对于国家具有重大的现实意义和长久的战略意义,对社会发展产生巨大的推动作用。高校作为研究生培养的摇篮,其创新教育符合当前学生自身发展和就业需求,更顺应当前世界发展潮流[6]。在新的形势下,培养跨学科的人才,建立交叉学科的研究领域,是各个学科发展的必由之路[7],这是孕育科技创新的重要前提,在创新发展中扮演着不可替代的角色。

2.科研团队在研究生创新教育中的优势

研究生教育是培养创新人才的主要渠道,研究生教育的质量直接影响拔尖创新人才的培养。如何保障研究生教育质量,培养具有创新意识和综合能力的拔尖创新人才是一项重要课题。以群体形式存在的科研团队,可以通过相互协作、集中力量更高效地完成科研任务。科研团队通常由多名不同背景的指导教师以及研究生梯队组成,具有多学科、多专业领域交叉的特点,团队成员无论是年龄、性格特征、工作风格、人文素养,还是知识架构、思维方式、生活经验等都可以优势互补、互利共存。科研团队作为高端人才的汇集地,在创新教育中具有人才优势和团队优势。团队成员在创新教育中互相影响、共同进步,不断挖掘已知领域更深层的奥秘,不断探索科技领域的未知世界,使得高校科研团队向着更好更强方向发展。科研团队为研究生创新教育提供了平台,有助于提高研究生的科研能力,促进研究生拔尖人才的培养。基于科研团队的多维度协同创新型人才培养是研究生创新教育的重要模式,可以极大地提升研究生培养质量[8]。

我校(东华大学)材料科学与工程学院拥有材料科学与工程一级学科博士点、博士后流动站,建有三个国家和部级科研基地,分别为纤维材料改性国家重点实验室、高性能纤维及制品教育部重点实验室(B)和先进玻璃制造技术教育部工程研究中心。材料学为首批国家重点学科,被列为上海市十大重中之重学科;材料加工工程为上海市重点学科。一直以来,学院以创新教育为核心教育理念,旨在提升学生的综合创新能力,为科研团队和学生提供良好的创新平台。目前学院已形成多个科研团队,其中先进功能材料课题组(Advanced Functional Materials Group, AFMG)成立于2005年,“先进”就是要把握国际前沿,立足科技创新;“功能”就是要对接国家需求,推动产业发展;“材料”就是要依托我校材料科学与工程学院、纤维材料改性国家重点实验室,致力于材料学科发展,培养材料创新人才。团队组建17年来,十分重视创新教育文化建设,不断凝练科学研究方向,以创新教育成果为抓手,实现创新人才培养。

1.建设基于科研团队的创新教育文化

AFMG成立之初,便确立了团结、向上、求实、创新的课题组组训,明确了组训的内涵。“团结”就是团队中教师之间、学生之间、师生之间要团结;“向上”就是团队中的教师、学生要有积极向上的心态和行为;“求实”就是团队中的师生要脚踏实地、实事求是,实验数据真实可靠;“创新”就是在团结、向上、求实的前提下,培养学生创新能力。17年来,AFMG坚持“育人为本,求真至上”的原则,以培养“品格健全、能力优秀”的学生为目标,致力于研究生创新能力培养。组内成员积极进取、互帮互助,营造了浓厚的学术氛围。

2.凝练基于科研团队的创新研究方向

AFMG成立以来,十分注重研究方向的凝练。目前主要研究方向有:①智能变形变色材料,面向可穿戴的电致/热致变色材料及光子晶体材料;②能源转化与储存材料,用于光伏、热电和摩擦电等能源转换材料,以及锂/铝/钠离子电池和超级电容器的构筑;③传感与催化材料,面向人工智能领域的触觉传感和微流控检测器件,以及光催化/光电催化产氢材料。围绕上述研究方向,AFMG先后承担和参与了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、中央军委科学技术委员会创新项目、国家国防科技工业局基础重点项目、863重大项目、国家科技支撑计划项目、教育部重大专项培育项目/优先支持项目等国家级、省部级科研项目50余项;与中国电子科技集团有限公司、中国兵器工业集团有限公司、圣戈班研发(上海)有限公司等知名企业合作开展了多项技术开发项目。

3.形成基于科研团队的创新教育成果

在创新教育实践中,AFMG注重学生的创新能力培养,提高学生独立思考能力,鼓励学生从材料组分设计、微观结构构筑、宏观形态组装以及先进功能调控等方面入手,完成课题路线设计,开展实验研究,分析实验数据,总结实验结果。AFMG先后在Science子刊ScienceAdvances、Nature子刊NatureCommunications、ChemicalReviews、ChemicalSocietyReviews、AdvancedMaterials、AdvancedFunctionalMaterials、ACSNano、ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica、AngewandteChemie-InternationalEdition等国际知名学术期刊发表论文200余篇,获授权发明专利120余项。这些丰硕的成果离不开课题组的多维度协同创新教育。以弹性导电体研发项目为例,由于导电层在拉伸时其电阻随位移的增加而明显增大,严重影响其功能性。为解决这一问题,学生设计了一种巧妙的方法,模仿“吹气球”的工艺,在充气状态下喷涂功能导电层,放气状态形成褶皱导电弹性体,实现了弹性导电体的力-电稳定性,这是一种具有广泛适用性的创新方法[9]。学生通过举一反三,对更多的课题持续开展协同创新,相继取得了突破。学生的创新成果不断受到国内外专家、媒体的关注,多项成果被Nature、Science等国内外知名期刊报道。

作为一支精于钻研、勇于创新的团队,AFMG通过不断努力,凭借出色的科研成果,在国内众多赛事中屡获殊荣。如:第六届上海市大学生新材料创新创意大赛一等奖,“创青春”上海市大学生创业大赛金奖,第十届“上汽教育杯”上海市高校学生科技创新竞赛一等奖,首届全国高校创新创业创造教育精品成果展二等奖,第十六届陈嘉庚青少年发明奖(上海)一等奖,第四届上海市大学生新材料创新创意大赛一等奖,2016年“创青春”中航工业全国大学生创业大赛银奖,第九届“上汽教育杯”上海市高校学生科技创新竞赛特等奖,首届中国大学生新材料创新设计大赛一等奖,第十九届上海高校学生创造发明“科创杯”一等奖,等。30余项国内各类学科竞赛奖项是对团队的肯定,更是对协同创新精神的鼓励,这些成绩代表了AFMG创新教育所取得的成果,也激励着学生在未来的科研工作中再接再厉,勇攀新的高峰。

4.实现基于科研团队的创新人才培养

高层次创新人才一直是人才培养的关键。AFMG在高层次人才培养方面积累了丰富的经验。注重学生的思维能力建设、充分发挥学生主观能动性始终是AFMG人才培养的宗旨。刻苦钻研、与时俱进的研究氛围促使每个人对专业领域进行深入研究,积极乐观的团队氛围有助于培养成员的发散思维,促进成员之间相互沟通,从而达到取长补短、共同受益的目的。17年来,团队共培养硕士120余名、博士40余名。毕业学生中,有2名博士入选国家“万人计划”青年拔尖人才,1名博士入选中组部“国家青年千人计划”,3名博士获得中国科协青年人才托举工程项目,2名博士获得国家自然科学基金优秀青年科学基金(海外)项目。

尽管科研团队在创新教育中有一定的优势,但仍需对一些细节进行深入思考,比如要加强学生的创新精神和创新意识教育,完善科研团队的创新教育机制等。

1.加强学生的创新精神和创新意识教育

因循守旧制约了高校创新教育的开展。受应试教育的影响,学生创新的主动性不足,遇到难度较大的科研课题,学生更愿意跟踪、模仿其他成功者的成果,而非根据所学知识来开拓新的解决方法,学生的思想开放程度不够,创新主动性不强。科研团队应充分意识到多数研究生面临的上述困境,积极主动地引导研究生调整思维方式,采取“因人而异”的策略开展创新教育,通过调动学生的创新主动性、培养学生的自主创新精神,增强科研团队整体的创新能力。

2.完善科研团队的创新评价机制

高校对创新教育的考核激励机制尚需健全。目前,高校的评价机制主要针对教师个体的教学及科研工作,尚未提高到科研团队层面,且评价方法比较单一、评价内容相对刻板。完善监督和评价机制,增加对师生创新能力的考核与激励,建立切实有效的方式评价科研创新与团队创新,以鼓励科研团队开展创新教育的积极性,更好地保障创新教育的质量。

3.挖掘科研团队的创新教育潜力

结合团队成员特点,充分发挥创新教育的潜力。根据不同对象的特点实施不同的教育方案,使创新教育融入教师的意识,成为教学科研的指导思想;使创新的意识、精神、理念深入骨髓,成为学生科研行为的一部分。创新教育既要考虑到成员的共性,又要考虑到每位成员的个体差异,要结合具体项目,在科学调研、实验操作、成果总结、学术交流等各个环节有统有分地逐个激发学生的创新热情,挖掘学生在细分科研工作中的创新潜力,使学生逐步形成独立的科研创新能力、独特的创新品格、协同的团队创新作风。

在当前激烈的国际竞争大环境下,高校的创新教育越来越受到重视。高校科研团队作为科技创新的重要群体,需增强研究生创新意识、完善科研团队创新评价机制、挖掘创新潜力。培养研究生的创新能力,既能提升科研团队的研究能力,也能培养研究生适应社会、奉献社会的能力。高校要重视基于科研团队的研究生创新教育,提高教师及学生的创新能力,促进我国科技发展及综合国力提升。

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