中国石油大学(华东)材料科学与工程学院积极服务国家能源战略需求,不断强化在能源科技前沿的布局与攻关,为国家能源发展提供科技与人才支撑。学院立足学校能源特色方向,以材料化学专业为改革试点,主动打破学科壁垒,将科技前沿引入课堂,将科研成果融入教学实践,探索“科技前沿进课堂·科研成果融实践”的创新型人才培养模式,构建能源转型驱动下的创新型人才培养体系,为材料化学教育现代化转型提供可复制、可推广的路径。
科技前沿进课堂:重构知识图谱,引领课堂革新
材料化学是支撑能源技术的核心学科。学院聚焦能源材料化学领域前沿发展,打造“关键问题导向—前沿技术探索”两步走的创新型人才培养体系,重构知识图谱,引领课堂革新。
“关键问题导向”教学体系:学院以解决新能源领域实际问题为核心,通过整合基础理论与前沿应用,培养学生解决问题的创新实践能力。该教学体系针对电池、氢能和光伏等新能源领域的关键科学技术问题,在“电化学基础”和“光化学原理与技术”等课程学习的基础上,开设“新能源转化原理与技术”等新能源专题,形成“结构—性能—制备—应用”“四位一体”的教学体系,使学生能利用所学知识解决能源材料应用过程中存在的问题。
“前沿技术探索”课程体系:学院突破传统课本知识讲授模式,构建“学术资源库—前沿文献管理与追踪”深度融合的前沿技术探索课程体系。一是开设“学科前沿知识专题讲座”,系统讲授电池、氢能和光伏等新能源领域学科前沿知识,重点覆盖新能源材料交叉学科的前沿技术。二是开设“文献检索与网络资源利用”课程,系统讲授Web of Science等数据库的使用方法,以及运用Stork等文献追踪工具分析新能源材料领域研究趋势,及时把握新能源材料领域的科技前沿技术。
科研成果融实践:重构实践体系,创新育人模式
如何将科研成果转化为教学资源,重构实践教学体系,已成为学院深化教育教学改革的核心命题之一。学院教师紧跟能源材料学术前沿,不断带领学生创新实践,形成了“科研成果重构实践体系—科研项目创新育人模式”的人才培养模式。
科研成果重构实践体系:学院教师不仅将新的科研成果引入课堂,给学生分享解决复杂科学问题的历程,还将其纳入“能源功能材料设计实验”等实践课程体系建设,如“卟啉基纳米复合碳电极材料的设计及其电催化氧还原反应性能研究”和“锂离子扣式电池制作及其电化学容量的测定”等。此外,学院还开设“创新创业基础与实践”等实践课程,这些创新实践不仅为学生解决实际问题提供实践案例,还有力培养了学生的学术志趣和解决复杂问题的能力。
科研项目创新育人模式:学院通过“大学生创新创业训练计划项目”孵化机制以及“本研一体班”等多项举措,由教授、博导担任导师,共同制定科研项目课题,鼓励学生参加组会汇报,开展综合创新实验研究,从提炼关键科学问题到充分调研国内外文献并提出创新研究思路,再到设计具体实验方案,进而开展“材料合成—材料结构—材料性能”探索,探究反应机理和“构—效”关系,最终实现材料在器件上的应用。学生不仅能从实验中切身体会科研探索的艰辛历程,强化科研思维、提升科研素养,还能学以致用,解决关键科学问题,提升创新创造能力。
育人成效:从模式创新到价值彰显
经过5年的探索与实践,学院构建的“科技前沿进课堂·科研成果融实践”人才培养模式成效凸显。创新型人才培养质量全面提升,材料化学系本科生以第一作者身份发表的SC论文有20余篇,50多人次申请国家发明专利。学生获国家级别科技竞赛奖项40多项,获得省部级科技竞赛奖励100多项,获批国家级别大学生创新创业训练计划项目10余项。这一模式不仅助力68%的毕业生进入中石油和宁德时代等领军企业的能源材料研发岗位,还通过氢能催化材料和电池负极材料等创新成果为新能源产业创造价值。
中国石油大学(华东)材料科学与工程学院构建学科前沿与创新实践相融合的人才培养模式,以“科技前沿进课堂·科研成果融实践”为路径,既扎根学校能源特色与材料技术创新,又呼应国家和社会对创新型人才的需求,为实现“双碳”目标、推动能源材料产业高质量发展贡献智慧与力量。未来,学院将持续深化材料化学教育改革,为国家能源转型提供人才支撑。
(黄毅超 甄玉花 刘和元 于濂清 吴传德)