“新工科”背景下材料类创新型人才培养模式探索

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　　[摘 要]材料类研究与实践项目为教育部要求推进的首批“新工科”建设项目之一，而“新工科”对高等材料类专业人才培养提出了新要求。长安大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程专业针对“新工科”建设背景下本专业的人才培养模式进行了探索，围绕本专业本科生培养教育理念更新、课程体系构建、教学方式与技术创新、师资队伍建设等方面展开探讨和建设，为探索综合性大学培养高素质材料成型及控制工程专业人才新途径奠定基础。
　　[关键词]“新工科”;人才培养;教育理念;教学方式;课程体系;师资队伍
　　[中图分类号] TG44，C961 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）06-0028-03
　　世界各地新一轮科学、技术和工业革命正在推动新经济的形成和发展。“中国制造2025”、“互联网+”和“一带一路”等重要国家战略对中国高等教育的改革和发展提出了新的要求，工科专业面临着新的机遇和挑战。为了满足国家高等教育和人才培养战略需求，教育部积极响应和大力开展新的工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”[1-2]。目前，“新工科”建设正在从思想发动走向实践行动。
　　材料成型及控制工程专业是机械工程和材料科学与工程两大领域的交叉学科。长安大学材料成型及控制工程专业主要研究热处理对材料微观结构和宏观性能的影响以及成型过程中的过程控制;解决成型工艺优化、成型设备开发过程中的理论和应用问题。其目的是培养高水平、高质量、综合性的人才，这些人才可以从事机械制造、金属及其合金制备、材料加工和成型控制、材料结构和性能、材料应用等领域的技術研究、设备设计和制造、技术改造、生产技术管理和运营管理。科学技术的迅速发展，促进了材料成型技术的不断进步和发展，也促进了新材料设计及制备加工工艺时代的到来。材料成型技术的发展对促进国民经济及国防各个领域高新技术的发展具有至关重要的作用。随着“新工科”建设任务的推进，必然需要进行人才素质结构动态调整，使“新工科”人才素质结构更好地适应和满足需求并引领未来发展[3]。
　　基于此，长安大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程专业针对“新工科”建设背景下本专业的人才培养模式进行了探索：围绕本专业本科生培养教育理念更新、课程体系构建、教学方式与技术创新、师资队伍建设等方面展开探讨和建设，为探索综合性大学培养高素质材料成型及控制工程专业人才新途径奠定基础。
　　一、更新材料成型及控制工程专业本科生培养教育理念
　　“新工科”发展背景下，首先需要更新材料成型及控制工程专业的人才培养理念。此前，长安大学材料成型及控制工程专业将人才培养目标确定为培养具备德智体美全面发展的高素质应用型工程技术人才，具备材料成型及控制工程领域的理论基础、专业知识与应用能力的工程技术人才，在材料成型及控制工程领域具备工艺制定和设备的设计制造的工程技术人才，以及具有自学、创新、团队合作、职业道德和沟通能力的工程技术人才。然而，“新工科”工程教育要求更加注重培养学生的实践能力[4]。为了使学生具有更全面的工程专业素质，如设计、施工、组织和管理以及在解决工程问题方面相互合作的能力， “新工科”工程教育模式以实践工程为主线，采用现代化的教学方法，创建实践平台，将提高学生的工程设计分析能力置于重要位置，并致力于促进学生知识、能力和素质的全面发展。可从以下几方面对材料成型及控制工程专业的教育培养目标进行创新。
　　一是强化学生的应用理论知识和实践技能，发现、分析并解决复杂的工程问题的能力。
　　二是除了基本的数学知识、工程理论和道德素质教育之外，还应该强调培养创新思维、丰富的想象力和商业创造力，以提高学生整合和发展互联网信息技术的能力。
　　三是培养学生的沟通能力与团队意识，使学生能灵活运用多种方法清晰地描述复杂的工程问题，与他人有效沟通，并具有一定的外语交流能力和国际视野。培养学生的全球视野与跨文化的交流能力、团队合作能力、领导决策能力，加强其整体的开拓创新能力。
　　四是培养学生的终身学习能力和创新意识，能充分了解学科前沿及其发展趋势，并可在多个工程领域从事材料成型及控制工程等方面的科学研究、技术研发、工业生产与工程管理等工作。
　　二、材料成型及控制工程专业人才培养机制改革
　　新一轮工业革命对人类提出了新要求，我们需要从科学技术、经济、法律和政治等各个角度分析和把握未来发展的新模式[5]。这就要求新一代工程人才不仅要有扎实的理论支撑和丰富的实践经验，还要有前瞻性眼光和创新精神，具备良好的领导能力、多领域知识和技术组织整合能力、深厚的文化背景和全球视野。基于此，长安大学材料成型及控制工程专业人才的培养机制有待进一步改进，以适应新一代工程人才培养的要求。
　　一是基于协同创新的基本原则，积极探索复合交叉培养体制[6]。加强长安大学材料成型及控制工程专业与机械、汽车、力学、医学、化学、生物等学科专业的交融。此外，关注学科前沿，特别是人工智能、机器学习等发展为材料科学发展带来的无限可能，加大科研平台的建设力度，开发跨学科课程，改善课程体系设置，建设覆盖范围更为广泛的通识教育和更加注重材料成型及控制工程与多学科交叉融合的学科专业课程集群。
　　二是在长安大学材料成型及控制工程专业依托的平台即材料成型及控制工程系实行“班导师”和“学术导师”制。导师亦师亦友，对学生进行全方位引导，通过言传身教，既指导学生做人，树立科学的世界观、人生观和价值观，又提高学生的专业素养，使学生养成自主探索和独立思考的习惯，提高学生分析和解决问题的能力。
　　三是实施大学生拔尖创新训练计划，开展大学生创新创业训练，同时，基于“挑战杯”和“五小创赛事”，通过导师一对一地进行实践指导，培养学生全面地看待事物并把它们联系起来进行分析的能力，既强调学生的创新实践能力培养，又让学生的天赋尽情释放。 　　四是在长安大学材料成型及控制工程专业建立本硕连读的人才培养模式。将本科教育作为“新工科”教育承前启后的最重要的阶段，并与研究生培养贯通起来，通过本硕课程的贯通和联系，工业与教育的合作，科学与教育的融合，课程体系的更新和完善，对学生的工程视野和思维进行有效拓展，探索“新工科”工程人才的本硕连读模式，克服以往本科生到硕士研究生人才培养断层的弊端。
　　三、构建适应“新工科”人才培养要求的课程体系，创新教学方式与技术
　　基于“新工科”建设的材料成型及控制工程专业的教学改革的关键点在于培养学生的创新思维和创新技能[7]。目前长安大学的“材料成型及控制工程”课程教学中存在的问题主要体现在：单门课程过于强调知识体系的全面，导致课时膨胀与精简课时的要求矛盾突出，学生的自主创新空间不足。教学手段相对单一，以知识讲授为主，课堂调动学生的积极性不够。
　　针对“新工科”建设对人才培养的要求，拟从以下方面对课程体系及教学方式进行改进及更新。
　　一是将“大工程观”融入课程体系设计和变革过程当中，强调通识教育与专业教育课程的有机结合，将通识教育贯穿大学教育的始终。具体实践上，可相应增加通识教育理论教学和实践环节的课程，以强化材料成型及控制工程技术技能为主线，同时增加通识教育以及艺术、文化、社科类等课程。例如：除“大学英语”“工程数学”课程外，可以增加“科技文献检索”“科技前沿讲座”“计算机在材料工程中的应用”等课程作为必修，还可以增加艺术、文化、社科类课程作为选修，且要求选够所需学分。其目的在于，基于通识教育与专业教育课程的有机结合，引导学生在构建“深厚的工程基础”的条件下加强自身能力，能够从技术、伦理甚至美学等角度综合思考，注重科技与生活、自然環境的融合，为科技创新奠定基础。
　　二是更加注重双语教学，强调材料成型及控制工程专业教育与国际接轨。通过培养使学生能够同时利用中文资源和英文资源获取相关专业信息，掌握科学思维方法，同时加强英文文献阅读、写作和会话技能，具备初步的国际竞争力。根据目前材料成型及控制工程专业的课程设置情况，选取“材料科学基础”“传热学”“粉末冶金”“合金及熔炼”这几门课程开设双语课程，其中“材料科学基础”为专业基础课程，而“传热学”“粉末冶金”“合金及熔炼”为专业发展课程。这些课程内容应用性强，学生易于理解，而且采用双语教学便于在课程内容上参考国外的最新进展，可更有效地培养学生学习国外先进技术的能力。
　　三是创新教学方式与技术。首先积极采用启发引导式教学方式，以问题为导线，启发学生思考、查新、小组讨论等，变注入式教学为以问题为导向教学。其次，充分利用网络教学平台，合理利用慕课形式的课程资源，融合线上和线下两类资源，将部分精心设计的教学课程以及相关资源以在线课程的形式呈现出来，允许学生自主选择在线学习时间和地点。这样做的目的在于推进信息技术与教育教学技术的深度融合，丰富教学方法，提高学生的自主能力，将以教为主向以学为主转变，提高工科人才培养的质量。
　　四、加强适应“新工科”发展的师资队伍建设
　　根据“新工科”建设的要求，围绕“新工科”的内涵和任务，长安大学材料成型及控制工程专业大力加强了师资队伍建设，特别是注重青年教师培养以及具有国际化视野的海外人才引进，具体包括以下几个方面。
　　一是建设高水平的教学团队，形成有效的团队合作机制。以长安大学材料成型及控制工程系为建设平台，以经验丰富的优秀教师为团队负责人，建立合作互助的教学创新团队。通过安排名师讲座以及教学专题研讨会等多种学习和实践形式，在治学严谨、教学和科研经验丰富的优秀教师的带领下以及年轻教师的合作交流下，分析、总结教学的风格、理念和经验，改革教学的内容和方法，开发教学新模式。这样既培养了教学团队精神，又科学有效地提升了任课教师的教学能力。
　　二是特别注重加强对具有国际视野的高水平海外名校人才的引进，同时，在国家自然基金委出国留学项目以及长安大学双语教学示范课程建设项目等项目的支持下，鼓励和选送教师到海外名校进行交流、学习以及合作，借鉴海外名校的教学理念、方法和手段，打造经验丰富、视野宽广的师资队伍。
　　五、结语
　　本文针对长安大学材料成型及控制工程专业的人才培养模式进行了探讨，从培养教育理念更新、培养机制改革、课程体系改革与教学、方式创新、师资队伍建设等方面提出建设思路，为全周期、多方位培养学生的格局、发展人才培养新理念奠定基础。在培养教育理念更新方面，更新了长安大学材料成型及控制工程专业的教育培养目标，强调培养学生分析并解决复杂工程问题的能力、创造性思维、团队合作意识以及终身学习的能力。在培养机制改革方面，实行“班导师”和“学术导师”制度，并积极开展大学生拔尖创新训练和创新创业训练项目。在课程体系改革及教学方式创新方面，相应增加通识教育理论教学和实践环节的课程，注重双语教学，充分整合线上线下两类资源。在师资队伍建设方面，注重青年教师培养以及具有国际化视野的海外人才引进，打造经验丰富、视野宽广的师资队伍。
　　[ 参 考 文 献 ]
　　[1] “新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.
　　[2] “新工科”建设行动路线：“天大行动”[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.
　　[3] 姜晓坤，朱泓，李志义.面向新工业革命的新工科人才素质结构及培养[J].中国大学教学，2017（12）：13-17+23.
　　[4] 任振华，曾宪桃.“新工科”背景下应用型大学土木工程专业人才培养的改革与探索[J].西部素质教育，2017（17）：1-3.
　　[5] 陈慧，陈敏.关于综合性大学培养新工科人才的思考与探索[J].高等工程教育研究，2017（2）：19-23+47.
　　[6] 张海生.我国高校“新工科”建设的实践探索与分类发展[J].重庆高教研究，2018（1）：41-55.
　　[7] 侯赤，赵美英，惠嘉，等.面向新工科的飞行器结构设计课程群建设探索[J].西北工业大学学报（社会科学版），2017（4）：86-90+109.
　　[责任编辑：庞丹丹]
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