一、成果简介及主要解决的教学问题
(一)成果简介
2016年,“十三五”规划纲要将新材料及创新产业升级作为推动战略前沿领域创新突破的重要方向。新材料产业是战略性、基础性产业,也是高技术竞争的关键领域。本成果坚持把研究生成长作为改革出发点,将材料强国使命、科研创新训练、实践能力与责任意识培养贯穿研究生培养全过程,着力提升研究生服务国家战略需求与解决新材料领域关键问题的综合能力(图1)。


图1:新材料产业卓越创新人才共育模式
聚焦材料类研究生培养中的突出问题,着力破解“唯论文”导向较强、学术型与专业型培养同质化、“科学-工程-行业”协同机制不畅、创新实践能力培养不足等难题,依托天津理工大学,联合北京科技大学、燕山大学以及天津金发新材料有限公司,整合研究院、高水平研究平台与企业实践基地资源(图2),围绕家国情怀、创新精神、工程责任“三维铸魂”,构建思政引领链、课程重构链、项目训练链、工程实践链“四链融育”培养路径,完善目标共商、队伍共建、资源共享、过程共管、质量共评“五共联动”机制,形成面向新材料产业创新人才培养的“院-研-企”协同育人模式。


图2:新材料产业卓越创新人才实施举措
天津理工大学、燕山大学、北京科技大学和天津金发新材料有限公司在学科方向、平台资源、导师队伍和产业联系方面优势互补,构成以“三维铸魂”筑牢报国根基、以“四链融育”贯通培养过程、以“五共联动”保障协同运行的育人基础。成果依托国家级人才、青年拔尖人才、行业专家和企业导师共同组成的研究生指导队伍,联合数十余家龙头企业共建实践平台(表1),形成校内外导师协同指导、科教融合与产教融合深度协同的育人体系。持续推进研究生教育教学改革,承担教育教学改革项目13项(表2),推进课程体系优化、教学内容更新、教材与案例建设、实践教学改革和评价机制完善。同时,坚持以高水平科研和重大项目反哺人才培养,形成基础研究、技术攻关与产业应用相衔接的项目育人体系(表3)。
表1:“院-研-企”协同创新人才共育模式

表2:教学改革基金项目

表3:代表性重点纵向与横向项目

成果实施以来,研究生培养质量显著提升。累计获国家级党建与育人荣誉10项、省部级荣誉9项;获省部级优秀博士学位论文2篇、工程专业学位优秀论文1篇、省部级优秀研究生指导教师2人;承担省部级研究生创新资助项目73项。研究生深度参与的科研成果获国家技术发明二等奖1项、省部级奖励7项,作为主要完成人获省部级及全国行业协会科技奖励10项。累计发表Nature、Science、Nature、Science、Cell子刊论文等学术论文2000余篇。在13项赛事中屡获佳绩,形成“天津号”纯太阳能车、适用于海上作业的焊接充氩封堵材料、原创异金属团簇催化材料光控宏量制备等典型成果案例。本成果累计培养材料类研究生千余名,被十余所高校与企业借鉴应用。
(二)主要解决的教学问题
1、家国情怀使命担当教育与科研创新能力培养融合度低:研究生对建设材料强国的家国情怀与使命担当意识尚显薄弱;思政教育与创新能力培养融合不足,存在“两张皮”现象,价值引领未能有效融入科研与实践全过程。
2、培养目标与创新实践脱节,学术与专业型研究生培养同质化严重:研究生培养环节仍存在“唯论文”导向,多学科知识融合与工程技术综合应用能力不足;课程知识体系前沿性和创新性不足,高端科研仪器开放程度低;学位论文创新研究与产业实际需求匹配度低。
3、“科学-工程-行业”协同机制尚未有效建立:校企合作仍存在堵点,企业参与人才培养的广度和深度不足,科教融合与产教融合的双向赋能作用未能充分发挥;亟需构建校企深度融合的材料类工程人才共育新机制。
二、成果解决教学问题的方法
针对上述三类问题,本成果围绕“三维铸魂、四链融育、五共联动”总体思路,形成制度设计、资源配置、过程管理和实践训练相互支撑的“院-研-企”协同育人培养改革新路径。
(一)针对价值引领与创新训练“两张皮”的问题,实施“三维铸魂”,以党建引领、全程思政筑牢协同育人生态。

图3:学院院长为研究生新生讲“入学第一课”
围绕家国情怀、创新精神、工程责任三个维度,坚持党建引领。将价值塑造嵌入研究生课程教学、科研训练和工程实践全过程,形成课程思政与科研思政协同推进的育人机制。成果负责人、国家优青张志明教授多年来为新生讲授“入学第一课”(图3),厚植学生“材料报国、求真务实”的价值追求。同步加强学位论文开题、中期考核、预答辩、盲审、答辩后抽检等环节的全链条管理。全国党建工作样板支部新能源研究院教师党支部联合新能源博士党支部和新能源硕士党支部,以“以教带学、以研促创”为路径,围绕高效廉价双金属协同光电催化等关键科研任务,打造科研思政育人新阵地,相关事迹受到媒体报道。
(二)针对培养目标偏基础、学术型与专业型培养同质化的问题,实施“四链融育”,以课程改革、教材建设、科教融合和交叉创新重构分类培养体系。
以国家战略定方向、产业需求定课题、科研项目定思路、成长规律定路径为牵引,贯通课程链、教材链、项目链和实践链。修订完善研究生培养方案,突出学术学位与专业学位研究生分类培养。构建“基础课程+科研探索”课程体系(图4),增设《人工光合作用》、《配位化学》、《晶体学》等新课,打造多学科交叉课程体系和双轨式实践体系。出版《材料与化学实验室安全教程》、《人工光合作用催化剂》、《Nanoporous Metals for Advanced Energy Technologies》、《材料X射线衍射基础与实践》等材料类核心教材,发展特色创新应用方向。

图4:研究生教育“基础课程+科研探索”课程体系
(三)针对“科学-工程-行业”协同不畅、工程实践环节薄弱问题,实施“五共联动”,贯通院-研-企全过程培养。
构建多方联动的实践反馈体系和分类培养路径(图5所示)。基础期依托学院、全国重点实验室等平台,开展前沿研究训练;成长期依托研究生工作站等平台,开展产业技术研发;成熟期依托创新实践基地,深入企业一线开展实习实践。

图5:“前沿研究–技术开发–工程验证”全过程创新培养链条
表4:代表性省部级研究生科研创新项目

汇聚校企优质师资参与教学,推动科研资源向教学资源转化,建立大型仪器共享平台系统。逐年提升专业学位研究生导师中企业导师的数量,加强企业导师在研究生培养各环节中的参与度。将高水平科研平台、团队与成果转化为研究生培养资源,在光电器件、医用合金、催化材料、储能材料、功能晶体材料等方向开展系统研究,实现“科教+产教”双融合与“四链融育”的贯通,提升研究生在学科交叉、技术融合与系统集成方面的创新能力。

图6:“三高”科研资源有效转化为研究生培养的优势
构建“多学科导师团队+学生自主选题”的“科教+产教”双融合培养模式。基于《高品质YIG薄膜制备与工艺优化》、《多中心协同光催化CO2还原》、《双原子金属催化剂的可控合成及其协同催化作用研究》、《高性能阻燃凝胶聚合物电解质制备及性能研究》等项目(表4),构建“国家重大、校企联合、自由探索”三类项目全员覆盖科研实践体系,建立“需求引领选题-科学问题凝练-方法技术创新-工程应用攻关”四环节贯通的实践创新能力培养路径(图6)。学院与航天精工共建“材料成形技术与智能制造科教产教融合”天津市研究生工作站,开展“订单式”研究生培养;聘请中海油、河钢集团、中国天辰工程有限公司等企业60余名专家担任企业导师,协同参与培养方案制定与全过程指导。
三、成果的创新点
本项目面向材料领域科技前沿和国家关键需求,以培养德才兼备的创新型、实用型、复合型材料类研究生为目标,形成培养范式、融育路径、育人生态的系统性提升。
(一)理念创新:提出“战略导向-科研创新-工程实践”的院研企贯通式育人主张。对接国家新材料产业需求,以校内科研教学平台为基础、核心企业需求为牵引,建立校企联合培养基地,推动“院-研-企”的团队、设备、项目和经费转化为育人资源。将产业需求融入培养方案、课程体系和学位论文选题,引导研究生围绕新产品、新技术、新工艺开展研究。
(二)机制创新:打造“党建引领-价值融入-三导共育-优势互补”的校企协同育人生态。以材料报国、求真务实为价值引领,将课程思政、科研思政与工程实践嵌入培养目标、课程体系和评价机制;三校学科互补,企业基地实践,形成跨校、跨企业场景的协同培养模式;以五共联动为制度纽带,建立思政、专业、企业导师协同指导机制,实行目标同向、资源同享、质量同评。
(三)路径创新:形成“分类培养-项目贯通-数字赋能”的院-研-企融育路径。建设《AI for Science》、《人工光合作用》、《人工智能基础》等递进式、多元化课程,形成前沿研究、智能方法、技术研发到工程验证的递进式课程结构。将绿色低碳材料、钙钛矿光电材料、能源催化等真实问题转化为课程案例和训练任务,形成学术型突出科学发现、专业型突出工程创新的课程范式。
四、成果的推广应用效果
经过多年探索与实践,依托“三维铸魂、四链融育、五共联动”的“院-研-企”协同培养体系,本成果在人才输送、科研创新、社会服务、党建引领和示范推广等方面取得了持续成效。
(一)人才素质全面提升,科创能力显著增强。

图7:研究生作为负责人或重要贡献者的科研竞赛获奖或科技奖励
自2021年以来,材料学科研究生毕业生中43%以上在京津冀地区就业。用人单位对毕业生的综合满意率达85%,对理论知识水平和创新能力两项指标的满意率均达到100%。“四链融育”把课程学习、科研训练、项目攻关和工程实践贯通起来,为研究生开展高水平创新研究提供重要科学问题与实践场景(图7)。近五年参与科研项目175项;学生以第一作者身份在Science、Nat. Synth.、Nat. Energy、Nat. Catal.等期刊发表SCI论文2000余篇,影响因子大于10的264篇。研究生在高水平竞赛中取得佳绩,如博士毕业生宫宗帅荣获第一届全国博士后创新创业大赛揭榜领题赛金奖,马超荣获全国第四届中国大学生动力电池创新大赛银奖,高利华荣获“天开杯”创聚津门全国大学生智能科技创新创业挑战赛一等奖。学院党委与高水平导师队伍夯实了“三维铸魂、四链融育、五共联动”的组织根基。
(二)研究生创新成果服务社会,改革成效引发社会广泛关注
研究生在镁合金材料、钙钛矿电池、海洋工程材料等方向实现关键技术突破。近十年来,研究生参与的科研成果授权专利百余项,成果转化项目30余项,累计实现六千万元技术转化,并支撑获省部级自然科学、科技进步和技术发明奖励7项。张志明教授指导博士毕业生张楠参与开发的共价有机框架材料,成功突破框架材料规模化制备关键技术;博士生赵秋平研发的“催化剂@光吸收材料”复合光催化材料,实现了百公斤级规模化制备,并成功应用于污水处理与垃圾填埋场温室气体转化;袁志好教授指导博士毕业生宫宗帅,将新型水系锌碘电池技术专利技术作价入股510万元人民币合作成立了新企业,毕业生宫宗帅成为企业总工程师;丁轶教授指导博士研究生安佳钰,新签订3000万元企业委托协议,开展盖板新材料、面粘接胶黏剂及其相关设备研发工作。研究生科研成果转化和服务社会能力持续增强,相关进展受到主流媒体报道。
(三)校企协同模式广泛辐射,示范效应持续扩大。
“院-研-企”协作构建研究生创新实践基地等培养平台,推动协同培养机制的外溢效应、复制效应和示范效应持续增强(图8)。该人才培养新体系吸引了天津城建大学、天津光电集团、山东沃烯科技有限公司、华智泉能科技有限公司等高校与企业来校调研交流。2024年7月5日,教育部原部长、党组书记陈宝生来校调研并指导工作,充分肯定了天津理工大学在人才培养中的做法与成效。本成果被黑龙江大学、河南大学、河北师范大学等一流学科或兄弟院校材料学院和多家企业采纳和借鉴。

图8:全方位深入开展产学研交流合作
综上,本成果以“三维铸魂”筑牢价值根基,以“四链融育”贯通人才培养过程,以“五共联动”强化平台协同机制,构建了面向新材料产业创新人才培养的“院-研-企”协同育人体系,形成“党建引领、全程思政、三导协同、课程改革、教材建设、科教融汇、产教融合、交叉创新”八位一体研究生创新人才培养模式,为新材料产业高层次创新人才培养提供系统方案。