理工科教育创新人才成长环境的研究与实践

理工科教育创新人才成长环境的研究与实践

易　红　卢冠忠　汤崇熙　熊宏齐　黄　婕　孟　新　薛澄歧

为了应对21世纪世界各国综合国力的激烈竞争，实现21世纪中叶全面建成小康社会的宏伟目标，必须造就数以亿计的高素质劳动者、数以千万计的专门人才和一大批拔尖创新人才。

高等学校承担着培养高素质创新人才的重任，为了实现这一目标，必须营造创新人才的成长环境。20世纪90年代，教育部实施了“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”。从总体看，这就是一项营造创新人才成长环境的宏大工程。进入新世纪以后，围绕巩固和深化这一教改成果的重大任务，由东南大学主持，华东理工大学参加，共同承担了“新世纪高等教育教学改革工程”项目：“理工科教育创新人才成长环境的研究与实践”，进行了一系列的探索和实践，营造了创新人才成长的良好环境，并取得了显著的成效。主要包括：进一步完善人才培养方案，为创新人才的成长奠定基础；改革人才评鉴制度，将学生从应试教育的桎梏下解放出来，构建放飞学生思想和创造力的制度平台；将理工科创新人才的成长建立在扎实的实践能力培养的基础上，为学生创造重视实践、勇于实践、乐于实践的环境；全面推行“启发、互动、探究式”的课堂教学法，使课堂成为培养学生创新思维和学习能力的主战场；进一步促进理工与人文的融合，加强文化素质教育，培养和谐发展的理工科创新人才；因材施教，优材优育，为拔尖创新人才营造良好的成长环境。

一、进一步完善人才培养方案，为创新人才的成长奠定基础

人才培养方案是培养创新人才的蓝图，是指引学生在大学生活中成长为创新人才的总纲。东南大学基于面向21世纪教学内容和课程体系改革的成果，在1999级的人才培养方案的制订中，大幅度拓宽专业口径、加强基础和实践能力培养、提高综合素质、减轻学生负担、扩展个性发展空间，与传统教学计划相比显示了明显的优越性。2003年初，东南大学又在此基础上总结经验，进一步强化培养高素质创新人才的目标，发布了《东南大学制订2003级本科培养方案的原则意见》，进行了新一轮的人才培养方案修订工作。其要点是：进一步加强通识基础、拓宽学科基础、凝练专业主干、灵活专业方向，整体优化教学内容和课程体系；实施理论教学、实践教学、科学研究三位一体的教学模式；进一步减少必修学分和课内学时（至2300学时），增强课内外能力和综合素质的培养；增加跨学科选课的要求；增加转换专业、双专业、双学位、辅修专业、本硕连读的学习机会，拓展学生自主成才的空间，为创新人才的成长奠定了基础。

二、改革人才评鉴制度，构建放飞学生思想和创造力的制度平台

中国的科举考试存在了1000多年，演绎出了中国特有的应试教育，且延续至今，是存在于中国教育体制中（从小学一直到大学）的最大弊端之一。一方面考试本身通常以考核学生通过死记硬背就能掌握的知识为主，另一方面又几乎将这种考试产生的分数作为评鉴学生（如颁发奖学金、选拔优秀生、推荐免试研究生等）的唯一标准。这就必然地驱使学生走上为考试而学习的道路，使他们对实践失去兴趣，并逐渐磨灭自身应有的朝气、个性、好奇心和探索精神，创新人才的成长就失去了基础。所以要营造创新人才成长的环境，首先要改革考试制度，使之成为全面评价学生，促进学生全面发展的手段；同时要从制度上引导学生自觉走知识、能力、素质协调发展的道路。为此，开展了以下几方面的改革：

1.考试改革

多年来，东南大学对考试的功能、方法、评分等进行了深入的研究和大规模的改革实践，82％的基础课和75％的学科主干课实行了考试改革。考试内容正从单纯考核学生对知识的了解和掌握向综合考查学生知识水平、能力强弱和素质高低的方向转化。考试方式已由单一的闭卷考试改为开卷、半开卷、口试、论文、实际操作等多种形式或几种形式的结合。考试成绩亦由过去一次考试定成绩改为多次和多方面考核评定总成绩。其中，如数学、物理、外语等影响面很大的、全校理工科学生必修的大课成为考试改革的重点，并已取得了显著的成绩。

2.奖学金制度的改革

东南大学将原先以考试成绩为唯一标准的一、二、三等奖学金改为纳入了创新和实践能力要求的鼓励全面发展和个性发展的多种类奖学金。包括引导学生重视基础理论学习的课程奖，奖励德、智、体、美、劳全面发展优秀学生的校长奖，鼓励学生参与各类竞赛、培养创新能力和拼搏精神的学科竞赛奖以及鼓励学生发展特长和个性的多种类单项奖等。新办法实施三年以来，影响极为广泛而深刻，受到学生的普遍欢迎。

3.选拔免试研究生制度的改革

东南大学改变了以往只以考试成绩排名推荐免试研究生的办法，如机械工程系已连续三年试行了以考试成绩为基础，兼顾学生创新精神和实践能力等综合素质的选拔办法。除了考察学习成绩和面试以外，通过增加实验能力的测试，将学生的实践能力和创新能力纳入了选拔免试研究生的人才评鉴过程。目前全校各院系也都已改革了选拔免试研究生的办法。

同时，两校都对创新活动或学科竞赛中取得优秀成绩的学生，提供了免试攻读硕士学位的优惠政策，并在文件中作出了规定。

上述几项制度性的改革，有力地提升了学生创新和实践能力在人才评鉴制度中的作用和价值，形成了对学生实践、创新和促使其个性发展的导向和激励，成为构建创新人才成长环境的一个重要方面。

三、为学生创造重视实践、勇于实践、乐于实践的环境

理工科人才的创造力只有投身于丰富多彩的实验和实践的环境中才能得到培养，而这恰恰是传统教育比较忽视而急需改革的一面。为此本项目以极大的精力开展这方面的工作，激发学生投身实践的兴趣，引导他们在实践中培养创新精神，学习创新本领。

1.实验和实践教学内容及教学方法的改革

东南大学在基础课实验（如物理实验）、技术基础课实验（如电工电子实验、机械设计课程实验）和专业课实验（如金属材料实验、现代制造技术综合实验、机电综合实验）等各个层次的实验中开展试点，形成了大量有价值的论文、总结报告、教材、课件等成果。

在教学内容方面，形成了由多模块或多门课程组成的新的实验教学体系，实施了由必做基础性实验、选做提高性实验和综合性设计实验组成的，适合因材施教的分层次教学新模式。包括在每个实验的内容设计中，也力求体现分层次的教学理念，以适合不同学生的能力要求。

在教学方法方面，调动了各种手段来激发学生的兴趣和求知欲望，启发学生的自主性和积极性，使学生对实验产生巨大的兴趣，乐此而不疲。

2.实验和实践教学硬件环境建设及全方位开放

除教学内容和方法的改革以外，提供一流的硬件环境和全方位开放式的管理（由每个学生自主安排实验项目和实验时间的管理方式），同样是吸引学生乐于投身实践的必不可少的条件。

东南大学物理实验中心、电工电子实验中心、工业发展与培训中心和计算机硬件应用实验中心，在硬件建设和管理水平方面均已达到国内领先水平。如物理实验中心利用网络技术实现了面向全校近4000名学生的全方位开放，在国内高校率先实现了“网络多媒体课件实时辅导真实物理实验”的崭新教学模式，实现了选课、课内外辅导、实验数据评判、成绩评定等教学全过程的网络化管理。并将该项成果成功推广到河海大学、解放军理工大学、石油大学（北京）等近20所高校，取得了显著的辐射效果。电工电子实验中心对全校32个班级实施了“电子线路实践”课程的开放式实验教学，建立了完善的开放式教学环境，形成了一套完善的开放管理制度、教学指导方法和教学质量监控保障体系；金属材料实验、现代制造技术综合实验、机电综合实验等专业课实验也都发展成了大型的、学生自主进行的综合性开放式实验。这些都深受广大学生的欢迎，并获得部省级的许多奖项和兄弟院校的好评。几个中心已分别接待数十或数百所院校的参观访问，发挥了很好的示范和辐射的作用。

华东理工大学，着重建设了化学、物理、数学、计算机、外语、工程训练中心、机械基础、电工电子、生物技术、材料基础、生物基础、环境基础等十二个实验中心，各个中心普遍建立了创新实验室，改善了实验室管理制度，全天候向学生开放。同时于2002年正式签约建立了46个产学研合作教育基地，聘请了55位高级专家担任产学研合作教育指导委员会专家。这些基地的建立，为学生在校期间获得社会实践经验提供了保证。

3.大力开展大学生课外科技创新和各类竞赛活动

大学生课外科技创新和各类竞赛活动是以研究和实践为基础，孕育优秀创新人才成长的土壤。因此，两校都将这项工作作为营造创新人才成长环境的重点工作，投入了大量的人力、物力支持这项活动，包括成立全校性常设领导机构、建立专项活动基金以及采取承认相应学分、优先入选免试研究生等多项政策措施，长年吸引了很多学生参加到活动中来，使活动走上了规范化、制度化、规模化的道路，并取得了显著的成果。

东南大学大力推进大学生科研训练计划（Students Research Training Program，简称SRTP）和学科竞赛活动。学校制订和发布了多种条例和规程，鼓励学生自主申报研究项目、自主进行课题研究和探索。仅2004年，SRTP立项数就达637项，参加学生近2000人，参加各类竞赛的学生也近2000人次，学校预算投入资金180万。这样的规模不仅保证了大学生在校期间每人均有参加SRTP或竞赛的机会，而且产生了一大批科技成果，并荣获包括2001年第七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛团体总分第一名夺得“挑战杯”和2003年国际数模竞赛特等奖在内的许多奖项。

华东理工大学全面实施大学生课余研究项目计划，简称USRP计划（Under－graduate Students Research Program）。12个校级重点实验中心全天候向学生开放，有条件的国家级基地、实验中心、实验室，各研究室部分向学生开放。教师和学生都可以提出创新研究项目，经专家组审核以后张榜公布，学生自行组队、自主申请投标，学校每年投入专项经费45～60万。学生完成课题后给定实验学分，并由专家验收评比，评出“学生创新实验奖”和“优秀指导教师奖”。教务处专设USRP办公室负责领导和管理。2001年至2004年，USRP共计立项629项，参加学生1600余名，指导教师542人次，四届活动都获得了一批优秀成果。与此同时还积极组织学生开展兴趣小组活动和参与校内外创新竞赛，四年来参加兴趣活动和竞赛的学生分别达到1000余人次和3000余人次。连续几年举办的化工原理大奖赛、化学大奖赛和桥梁模型设计大奖赛办得精彩热烈、各具特色，对培养学生的创新精神和能力发挥了突出的作用。多年来参加各种国内外大奖赛获奖人数和获奖等级一直名列国内同类高校前茅，其中尤以国际数模竞赛、ACM大学生国际程序设计大赛和英语演讲比赛的成绩最为突出。

四、全面开展“启发、互动、探究式”课堂教学法的研究和实践

大学生的大部分时间是在课堂度过的，因此课堂是培养学生创新思维和学习能力的主战场。经过面向21世纪教学内容和课程体系改革项目的实施，各专业课程体系和教学内容，课程建设和教材建设都已取得显著的改革成果，但最终都要落实到教师在课堂怎么教的问题上，才能显现出真正的价值。所以在这一轮改革中，两校都将课堂教学法的改革作为重点，力争营造出课内外一体化的创新人才成长环境。

为此，东南大学组织了一批对教改充满热情、有丰富教学经验并深受学生欢迎的教师来开展“启发、互动、探究式”的课堂教学法的研究和实践。这些教师分别承担着英语、物理、数据结构、电子技术、电子电路基础、计算机系统综合设计、环境噪声控制工程、电子设备热设计、工业造型设计、机电控制技术等课程，其中有公共基础课、技术基础课和专业课，有大班课和小班课，有理论课和实验课，具有普遍代表性。

在研究与实践过程中，教师们以培养学生创新意识和创新能力为目标，努力探索激发学生好奇心、求知欲和潜能的课堂教学新模式，在教师导学与学生自学相结合，理论教学与实践教学相结合，讲授与探究、讨论相结合，课内与课外相结合，传统教学与网络多媒体教学相结合，课堂与社会相结合等方面做出了各具特色的成绩，写成了一批具有参考和推广价值的论文或资料。根据学校的网上评教系统显示，学生们对这些课程都给予了高度评价。

华东理工大学贯彻精讲多练、启发思维的原则，广泛采用课堂讨论、专题讨论、撰写小论文、优化和整合各个教学环节、引入创新设计等多种形式，充分开发学生的创造潜能，引导学生提出问题、独立思考、积极探索。如大学物理、化工设计、机械设计等课程都取得了令人瞩目的教改成果。

五、促进理工与人文的融合，加强文化素质教育，培养和谐发展的理工科创新人才

21世纪的理工科创新人才必须具备真、善、美和谐统一的素养，否则不一定能成为有益于社会的人，甚至会走向危害社会的极端。科学教育主要追求真，人文教育在许多方面表现为追求善，但二者也同时追求美。因此只有大力促进科学与人文的融合，即在人文资源相对缺乏的理工为主的大学中大力加强文化素质教育，才能为创新人才的成长营造一个和谐的环境。

长期以来，东南大学一直在对加强文化素质教育的问题进行认真的理论思考和扎实的实践探索，走出了一条具有自己特色的道路。其主要内容是：

对外加强与社会各界的联系，广邀各方大师和专家到学校和学生见面，让学生从大师和专家身上得到一种“高峰体验”。一大批学者名人，如杨振宁、丁肇中、田长霖、袁家骝、杨叔子、许倬云、谢晋、余秋雨、郑小瑛、郎平、苏叔阳、白岩松、水均益、盛中华、闵惠芬、马季、刘兰芳等都曾来校演讲或演出，使广大学生受到一次次心灵的震撼，也大大提高了校园的文化品位和格调。2002年隆重举办百年校庆人文大讲堂100余场讲座，2003年主办首届中国人文教育高层论坛，更是将人文素质教育推向了高潮。同时还与陶行知纪念馆、吴文化公园、徐霞客故居纪念馆和叶圣陶纪念馆等单位合作，建立了一批校外文化素质教育基地，对培养学生的科学人文精神发挥着很大的作用。

对内则在各项教学活动中，促进科学教育与人文教育的融合。在理工类人才培养方案中设置了人文类课程，确定了文学文化、社会科学、美学艺术三类选修课，要求学生在每类课程中必选一门，同时为学生开设文化素质教育类课程，如“大学语文”、“创造学”等。学生中还广泛开展读书活动，机械系、交通学院和吴健雄学院等院系每年都举办读书报告会，评选优秀读书报告奖。机械系还因长年开展名著选读活动而获得2004年度校教学成果奖。

六、因材施教、优材优育，为拔尖创新人才营造良好的成长环境

要实现中华民族富民强国的宏伟目标既需要数以千万计的专门人才，更需要一大批拔尖创新人才来引领和推动科技发展和社会进步。

重点高校生源好，总是有一批品德优良、基础扎实、个性特长鲜明、特别富有创新精神的优秀学生。将他们培养成国家拔尖创新人才的后备力量，为他们的成长打下坚实的基础，是重点高校义不容辞的责任。因此在为全体学生营造创新人才成长环境的同时，必须特别注意为优秀拔尖人才的成长营造良好的环境。

东南大学从1985年9月组建第一届少年班开始，一直在进行这方面的探索。在长期的实践中，不断完善优秀人才培养的教育理念和培养模式，走出了学校和院（系）两级培养优秀人才的道路。其核心内容是：因材施教、优材优育，依托学校重点学科，汇集全校一流的师资力量和办学条件，采取个性化培养的教育模式，为他们打造一流的成才环境。至2003年底，在长期实践的基础上组建了东南大学吴健雄学院，成为东南大学英才成长的摇篮。近20年来，从少年班到吴健雄学院，作为东南大学高层次人才的培养基地，为国家培养了近千名基础扎实、知识面宽、适应能力强、极富创造力的优秀人才，其中85％以上已获得硕士、博士学位，一批毕业生已在科技、经济等各个领域崭露头角，在MIT、Stanford等知名高校及贝尔实验室等研究机构以及国际会议上都活跃着他们的身影。

与此同时，院（系）级的优秀人才培养工作也在同步进行。他们利用学校及本院（系）的优质教学资源，结合自身的学科特色，在因材施教的大原则下，试行多样化的培养模式。如机械工程系为优秀生组建了旨在弘扬我校历史上南高师“图强思变、培养造就各界精英、引导社会”办学理念的“南高班”。电子工程系严格实施培养优秀生的导师制等，都已初见成效。