多学科协同培养本科生创新实践能力
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[摘 要] 为应对新一轮科技革命与产业变革，本专业进行本科人才培养模式及教育方法的创新，以校企协同构建3D打印实训平台，构建以无机非金属材料工程专业为主，金属材料、高分子材料和机械工程为辅的多学科教师团队，培养交叉型、复合型人才，提升大学生的创新能力。
[关 键 词] 本科培养模式;多学科;校企协同;创新能力
[中图分类号] G645 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）34-0100-02
一、创新实践教育现状
创新实践教育是创新人才和具有创造力工程技术人才培养的重要途径，是高校工程教育改革的研究热点，每个高校都有很多实践与实验[1-3]。但是，能够产生明显成效的实训模式还比较少，与新工科人才培养要求相差更远，究其原因，主要有以下几方面。
（一）实训教学内容
由于各方面的限制，大多实践教育中实训环节无法保证，导致与传统教学方式差别不大。另外，大多实践教学活动还只是围绕实习以及大学生实践创新项目、各类实训大赛展开，与行业企业实际脱节太大，培养的大学生难以适应产业需求。
（二）教师团队
近年来高校教师的“博士化”工程，把高校教师中博士的比例作为衡量高校水平的标准，引进的一般是具有国外留学经历的博士生，有工程实践经验的人才很难进入高校。很多教师自身都缺乏工程实践经验和从业经历，很难从产业视角和企业需求提出工程实际技术问题作为学生实训案例，培养的学生解决复杂工程应用问题的能力十分有限。
（三）知识的交叉融合欠缺
没有打破学科边界，促进学科间相互渗透、相互交叉的活动，造成人才较为狭隘的学科视野和有所欠缺的学科知识结构，不利于创新人才培养。
二、创新实践教育趋势
通过各种模拟真实产业需求的实训训练成为创新性和实践性人才培养的重要途径。如何能够结合学科基础和实际工程问题，建立基于新工科人才培养的实训体系，采用新颖的展示方式或手段，通过基于专业基础理论和产业需求的实验案例设计、项目模拟等实训手段促进学生对专业知识的掌握，强化创新能力和实践能力的培养成为实训教育的发展趋势。
三、以3D打印实训平台和体系为例
随着3D打印的兴起，为了弥补创新实践教育的以上不足，很多大专院校建立了3D打印中心或实训平台，以此推动学生创新能力的提升。但是，此類3D打印平台主要还是为学生的创新设计提供一个直观的展示平台，即通过3D打印方式展示学生的设计或创意。3D打印作为一种新型加工方式的本质以及材料在其中的关键作用无法得到体现，这使3D打印实训平台的同质化现象严重，工科学生围绕专业知识和行业需求的创新培养和实践训练无法得到实现。
3D打印作为一种新型的加工方法，在实现复杂结构构件方面具有不可替代的优势，如何从3D打印技术的本质出发，充分发挥3D打印的技术特点，使之真正成为大学生创新实践训练的手段和载体，基于材料科学与工程研究方法的3D打印实训平台和体系，有助于增强材料学科大学生的创新实践能力。
南京工业大学无机非金属材料专业围绕材料学科3D打印实训平台，注重实践，培养学生的合作思维、跨学科思维。实训时围绕材料制备与3D打印成型，开展工程实训与创新训练两个环节教学，促进材料学科人才创造精神、创新意识、工程实践能力和创新创造能力的培养，为企业输送工程精英人才，推动材料类专业的全面建设。
（一）以能力培养为目标，以校企合作为支撑，为多学科协同的创新人才培养模式搭建平台
平台共建组织机构以南京工业大学为主，南京尚吉增材制造研究院、江苏薄荷新材料科技有限公司、南京工业大学东海先进硅基材料研究院参与。其中，南京工业大学主要承担实训体系的硬件建设，运行团队组建、运行机制建设以及实训课程建设等任务;江苏薄荷新材料科技有限公司的3D打印服务平台作为3D打印材料实训体系的分平台，对学生建模和设备基本操作进行培训，为学生提供创业教育和指导，根据市场需求，提出真实产业案例，培养学生解决问题的能力;南京尚吉增材制造研究院和南京工业大学东海先进硅基材料研究院作为实训体系新材料制备分平台，后期将引入材智汇的相关资源和经验，为学生提供真实的创业指导。
建立一个工程实训和创新训练两个环节有机结合，包括材料制备、3D打印成型、制品后处理、制品性能检测分析四个模块的材料学科3D打印实训平台。
平台模块依托材料优势学科、江苏省品牌专业一期工程建设及检测中心等资源，分为四个功能模块：原材料制备模块，主要进行各种高性能3D打印原材料的制备;3D打印成型模块，主要利用各种3D打印装备和工艺，实现复杂构件的增材制造;制品后处理模块，主要进行打印制品的热处理、表面加工等后处理，提高制品的力学性能、结构稳定性及表面质量等;性能检测分析模块，主要对3D打印原材料、3D打印制品进行性能检测分析。通过以上四个模块的有机结合，可以对学生进行材料制备、加工以及结构性能分析的实践训练，深刻理解组成/结构、合成/加工工艺、材料性质与使用性能材料科学与工程基本要素之间的关系。
（二）建立一支以无机非金属材料工程专业为主，金属材料、高分子材料和机械工程为辅的培养交叉型、复合型人才的运行团队
实训体系的运行管理团队通过校企联合，校内相关专业老师联合组建，主要包括三个方面：材料学科及机械学科的相关老师，企业和产业研究院的工程技术人员。材料学院的相关老师承担体系管理，指导材料的制备及制品打印，指导材料、制品性能的检测等;企业和其他学科的人员主要指导学生的建模、软件操作、设备操作等。
（三）学生培养
实训对象为无机非金属材料卓越工程师班学生，实训环节采用设计性、综合性、创新性实验项目，分为工程实训和创新训练。学生通过3D打印原理、打印机操作、模型设计、3D打印材料（石膏、陶瓷、水泥、复合材料等）的制备，制品工艺打印（粘结剂喷射工艺、熔融沉积工艺、激光选区烧结工艺、光固化工艺、激光直接烧结工艺等）、打印制品后处理（脱脂、烧成、应力去除、固化、表面处理等）和性能分析测试等学习，创新设计、动手操作，培养学生的创新意识、创造精神和工程实践能力。根据学生的兴趣爱好方向，选择表中任一综合性实验，培养学生的科研创新创造能力，培育大学生创新创业项目。
四、结语
本专业围绕区域经济发展特点、自身办学特色和社会的需求，多主体深度融合实体性办学，变革人才培养模式，组建多学科师资团队，丰富实践教学形式，培养创新应用型高素质工程技术人才。后期将总结经验，逐步完善，将实训体系推广到无机非金属材料工程专业甚至整个材料专业的学生，为材料领域以及3D打印行业培养行业急需的具有创新意识并且具有较强实践能力的复合型工程技术人才。
参考文献：
[1]丁明秀.地方应用型本科院校创新创业教育体系构建研究[J].长春教育学院学报，2018，34（10）：7-10.
[2]何玉芬.应用型本科院校创新创业实践平台建设研究[J].教育管理，2018（1）：103-104.
[3]刘亮军.新工科地方本科院校人才培养的新路径[J].黑龙江高教研究，2018（9）：32-35.
◎编辑 冯永霞
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