创新驱动、导师引领、科教融合：生物质材料卓越人才培养改革与实践

1.成果简介及背景

习近平总书记指出“要根据科技发展新趋势，优化高等学校学科设置、人才培养模式，为发展新质生产力、推动高质量发展培养急需人才”。党的二十大报告中要求“全面提高人才资助培养质量，着力造就拔尖创新人才”。多年来，项目团队充分发挥北京林业大学材料学院在绿色生物质材料领域的特色优势，开展了系统性、多维度的教学改革，构建了以“创新驱动、导师引领、科教融合”为核心的生物质基材料卓越人才培养新体系。

（1）重塑“生物质+”跨学科前沿交叉课程体系

以林业工程核心课程为基础，融合生物质与化学、生物、环境、能源等学科前沿，构建了覆盖通识、基础、专业实践的梯度化课程体系。开设生物质能源科学等交叉融合课程，引入AI辅助设计与生命周期评价等方法，打造“材料荟”实验课堂，形成了一套兼具学术深度与创新实践的“生物质+”课程体系。

（2）构建“四级进阶”项目驱动科研训练模式

以“兴趣激发-科研训练-实战提升-成果产出”为创新能力培养路径，依托教师科研课题、创新创业项目和企业实践任务，将科研训练融入培养大纲，引导学生分阶段、全过程参与从生物质优选到绿色产品开发应用的完整链条，通过项目制提升创新、实践及科研能力，在实战中培养科学家精神与工匠精神。

（3）建立“三师协同”国际化精准育人制度

为本科生配备学术、产业和国际三类导师，建立高水平导师库，由高校教师、企业专家及海外大师共同制定“一人一策”培养方案，为学生定制个性化课程学习、科研训练、学科竞赛和职业发展规划。通过系统科研训练、企业锻炼、国际交流等，全面强化理论基础、工程实践与国际视野。

（4）搭建“三级联动”产学研融合实践平台

将省部级以上科研平台等科研资源向本科生开放，构建“中试基地—企业实训基地—国际联合实验室”三级联动平台。将导师在生物质高值化利用等前沿成果转化为教学案例，实现科研资源有效反哺教学，提升学生工程与创新能力。

2.主要解决的教学问题有：

（1）课程内容存在单一性与滞后性，未能及时融入前沿技术和产业动态，导致学生创新实践需求与行业发展存在显著差距；

（2）学生实践能力与产业需求存在结构性脱节，缺乏真实项目训练，导致创新能力与解决复杂工程问题能力不足；

（3）创新人才培养模式存在同质化倾向，片面追求统一标准而忽视学科差异与学生个性，导致学生知识结构趋同；

（4）科研与教学存在壁垒，前沿科研成果与高端实验平台未能有效转化为优质教学资源，导致学生创新实践能力薄弱与学科前沿视野受限。

      3. 成果主要内容

（1）课程体系重构——强化前沿交叉能力

构建了以林业工程核心课程为基础，融合生物质与化学、生物、环境、能源等学科前沿，覆盖通识、基础、专业实践的梯度化课程体系。

在强化专业基础的同时，增强实训及项目实践比重，拓展学生的工程视野与解决复杂问题的能力。重点开设了生物质能源科学、生物质材料前沿、工业微生物及能源材料等交叉课程，将化学、生物、环境及能源等学科前沿有机整合，强化学生在生物质材料领域的知识架构与综合素养。

将AI辅助设计、生命周期评价等新方法融入课堂教学与实践环节，增强学生的数字化与可持续发展素养。

将纤维素纳米材料创制、半纤维素和木质素的分离与转化等科研成果转化为教学案例，实现科研反哺教学。

图1 课程体系重构

（2）项目制学习——贯通产学研链条

实施了“兴趣激发-科研训练-实战提升-成果产出”的学习模式。

构建了“材料荟”开放式实验课堂，整合学科与科研资源，累计开发了50门次专业科普、前沿讲座及专题研讨，涵盖生物质材料、纳米技术、低碳能源等热点领域。通过多元的课程设计，拓展学生的学术视野，激发创新潜能。

依托国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目，引导学生从大二开始进入科研团队，参与从“生物质优选-产品开发-工艺放大-产业化应用”的全链条实践。

图2 项目制学习

（3）三导师协同——定制个性化成长路径

构建了“学术—产业—国际”三导师协同育人机制。

学术导师由经验丰富的教师担任，夯实理论基础，指导科研训练与创新能力培养；产业导师聘自行业龙头企业，聚焦产业技术瓶颈与产品开发需求，传授工程实践经验，指导学生开展产业化项目实践；国际导师由“111”引智基地的学术大师担任，通过参与课程教学、开办前沿讲座等形式，拓展学生的国际视野和交流能力。

三类导师共同参与学生培养全过程，根据学生的兴趣特长、能力结构与职业规划，制定个性化培养方案，实现“一人一策”的精准育人。

图3 三导师协同

（4）三级平台支撑——深化科教融合

系统构建了“中试基地—企业实训基地—国际联合实验室”三级联动的实践创新平台体系。

依托2个国际联合实验室、7个国家级及省部级科研平台、6个林草科技创新联盟、24个科研团队以及65个企业实践基地，搭建生物质材料中试基地，支撑学生开展工艺与工程验证，强化成果转化能力。

与行业龙头企业合作共建实训基地，组织学生进驻企业实习实践，提升其对技术体系、生产管理与市场需求的认知。

以2个“111”创新引智基地为支点，共建国际联合实验室，鼓励学生参与国际合作研究，培养前沿创新能力。

图4 科教融合

    4. 成果创新点

本成果紧密对接国家“双碳”战略与生物质材料产业发展需求，以培养支撑绿色新质生产力的核心人才为目标，创新构建了“创新驱动、导师引领、科教融合”三位一体的生物质基材料卓越人才培养模式，实现了教育理念、培养过程和育人维度的系统性转变。

（1）构建“生物质+”跨学科课程新体系，突破传统学科壁垒，推动知识结构从单一滞后向绿色前沿融合转型。

创新建立多学科交叉融合的课程模块，开设生物质能源科学、能源材料等前沿课程，将生命周期评价、AI辅助设计等新方法融入教学，并将木质素高值化利用、纤维素纳米材料等科研成果转化为教学案例，构建了与国家战略同频共振的跨学科内容体系，夯实学生多学科融通的创新基础。

（2）创立“四级进阶”项目制实践教学体系，实现产学研全链条贯通，推动能力培养从分段实施向系统进阶转变。

设计“兴趣激发-科研训练-实战提升-成果产出”四级进阶路径，全面覆盖本科全过程：大一通过开放实验激发兴趣，大二进入大创项目开展科研训练，大三以高水平竞赛驱动能力整合，大四融入国家课题及企业项目进行实战攻关，完成全流程能力跃升，打通“教学-科研-产业”融合通道，强化工程实践与产业对接能力。

（3）打造“三师协同”推进国际化产学研协同育人新机制，实现个性化培养与全球视野融合并进。

实施“学术-产业-国际”三导师制，学术导师夯实基础、产业导师强化实战、国际导师拓展视野，协同制定“一人一策”培养方案。建立“国际学分互认-海外科研实习-联合毕业设计”机制，依托与国际竹藤组织、加拿大UBC、IRG等机构的合作，推动培养标准与国际接轨，全面提升学生全球竞争力与创新领导力。

本成果通过系统化改革，形成了跨学科交叉、产学研贯通、国际化协同的育人新格局，为农林新材料领域新工科建设提供了可复制、可推广的实践范式。

5. 成果的推广应用效果

本成果以“四个面向”为使命，坚持问题导向，构建了“创新驱动、导师引导、科教融合”的生物质基材料创新人才培养新模式，成效显著。

（1）学生创新能力突出，成果丰硕

新模式有效激发了学生的创新潜能，取得了系列高水平成果。

近五年，本科生获全国“挑战杯·揭榜挂帅”专项赛一等奖、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛银奖等省部级以上奖项200余项次。

本科生主持和参与国家级、北京市级等大学生创新创业训练计划项目306项。本科生参与科研项目比例高达85%，超过10%的学生在学期间发表学术论文，累计以第一或参与作者在《Advanced Materials》等高水平期刊发表SCI论文76篇。如李俊莹同学在本科期间以第一作者发表SCI论文3篇，获国家发明专利授权1项，并荣获多项省部级竞赛奖项。

学生深造率达60%，大批优秀毕业生推免至北京大学、清华大学、中国科学院大学等知名高校和科研院所攻读博士学位。

学生申报专利12件。部分成果已实现转化并产生重大效益，如庞博同学参与研发的专利技术成功转让（120万元），并作为创新点之一荣获国家技术发明二等奖；苟文豪同学在企业实践项目中，通过技术改进助力企业生产能耗降低15%、成本下降3%。

（2）专业与课程建设体系完善，支撑有力

人才培养模式的改革有力驱动了专业与课程建设的全面提升。

林业工程类2个本科专业均入选国家级一流本科专业建设点，并建有北京市级实验教学示范中心。

与国家级院所共建梁希实验班，与行业龙头共建卓越人才班，与北京语言大学开设“木材科学与工程+德语”复合人才实验班，与加拿大UBC大学开展森林生物经济合作办学项目（BEST），形成了多元化人才培养体系。

建成《精细化学品生产工艺学》等4门国家级线上一流课程；《木材学》等多门课程获评国家级、北京市级课程思政优秀案例及全国生态文明信息化教学成果奖；出版《林木生物质材料基础》等5部国家级规划教材，《家具设计(第二版)》荣获首届全国教材建设奖二等奖。

（3）成果辐射广泛，社会影响显著

本成果的先进经验和优质资源已在兄弟院校中产生广泛影响。

核心在线课程《植物纤维化学》已被西北农林科技大学、东北林业大学、南京林业大学等八所高校引入并应用于教学实践，累计在线学习人次高达2万，有效推动了优质教学资源的共享。