“材料科學與工程”卓越工程師培養體系的實踐

袁濤+鄭時有

摘要：上海理工大學材料科學與工程專業作為上海市教委第一批卓越工程師教育培養計劃試點專業，始終堅持教育與產業發展互動，構建了課堂實驗、企業實踐、大學生創新教育和畢業設計一體化的專業課程教學體系。通過對教學內容、方法以及考核與評價標準進行大膽改革，加強學生的工程實踐環節，培養學生的創新性和工程實踐能力，形成了具有鮮明特色的材料科學與工程專業卓越工程師培養課程體系。

關鍵詞：材料科學與工程專業；卓越工程師；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）30-0139-04

在我國新型工業化發展道路、創新型國家和人才強國戰略的大政方針指引下，教育部推出了“卓越工程師培養計劃”。目前高等教育的指導思想在于，堅持工程教育服務國家的發展戰略，堅持高校工程教育與工業發展的密切結合，努力培養學生綜合素質和社會責任感，培養國際化人才[1，2]。在這一指導思想指引下，我們上海理工大學材料科學與工程專業有幸獲準成為上海市教委第一批卓越工程師教育培養計劃試點專業和上海高等教育內涵建設“085”工程特色專業。經過幾年的努力，我們在教育國際化、工程化和創新教育等方面都取得了卓有成效的成績，并在2012年順利進入國家教育部第二批“卓越工程師教育培養計劃”批準的本科專業。多年來我們始終堅持貫徹“卓越工程師培養計劃”的主旨，注重學生的“知識、能力、人格”和諧發展，提升學生的社會責任感、創新能力、國際化視野和工程實踐能力。

一、立體化遞進式的專業課程體系構建

我們的培養目標是讓學生具備扎實的專業基礎知識的同時，提高工程意識、工程素質和工程實踐能力，培養學生的職業素養、創新能力、社會責任感、廣闊的國際化視野和良好的團隊合作精神。為此，我們的卓越人才培養體系是由課堂教學、創新實踐和交流合作三個教學鏈組成，構建了全方面、遞進式的符合工程教育規律的專業課程體系，如圖1所示。

該體系包括了課堂教學、創新實踐和交流合作三大教學鏈。三大教學鏈相輔相成，相互貫穿構建了有機并完整的材料科學與工程專業的卓越人才的培養體系。我們構建的培養體系特點總結為以下幾個方面。

1.學科基礎與工程文化相結合，加強綜合素質教育。我們對卓越人才的培養采用“3+1”的培養模式，即前三年在學校完成通識平臺課程、學科基礎平臺課程、專業平臺課程等學習，第四年前半年在企業實習實踐，后半年在企業由校內導師和企業合作導師共同指導完成畢業設計。在這樣的培養模式下，學生在課堂學到的理論知識在平時實驗過程中得到鞏固，在最后一年的企業工程實踐中因為充分應用而加強，真正做到理論聯系實際。反過來讓學生帶著目的去學習學科基礎知識，也促進學生的課程學習主動性和課外參與實踐的主動性。

2.采取創新的教學方式，突出工程教育的主線。課程教學與項目實踐以工程項目為載體，增加學術前沿報告、學術研討和國內外交流性的課程比例，擴大開放性實驗、研討性和實踐性教育環節。使學生通過研討和交流拓寬專業化和國際化的視野，并逐步擁有創新意識。通過探究式、啟發式、討論式、參與式教學新方法，實現教學交流互動。

3.引入國際化的“校企、科研院所聯合培養”機制。目前卓越工程師培養體系的講授式課程教學中，有多門課程邀請國外教授和專家以及企業專家授課。例如，我們開設的“材料科學前沿”這門專業課程就是邀請國內外知名學者、教授和企業專家講授最先進和前沿的材料科學及應用，同時，本校的授課教師也都具備國際交流經歷或企業經歷。

4.增加企業工程教學環節。與本專業國內外領軍企業深化產學研合作，向企業全面開放教學與科研，使企業真正成為專業辦學的重要組成部分和支撐力量。我們鼓勵學生進入企業學習，參與企業的課題研究。工程教學安排每位學生到企業實習一年的時間，完成系統的工程訓練，在企業參與完成工程項目，獲得以企業評價為主的實踐學分，使學生在工程環境下接受熏陶，激發學習興趣，實現知識到能力的轉化。另外，部分學生的畢業設計由聘請的企業專家根據工程項目進行針對性指導，實現企業對學生的培養。我們在3年內選派了8位青年教師結合研究項目到企業進行半年到一年的車間實習與工程訓練，提高了專職教師工程教學水平與實踐能力。

5.加強課外創新教學環節。材料科學與工程專業依托材料科學與工程學院快速發展的高水平科學研究團隊，積極引導和組織學生參加大學生創新項目、挑戰杯等各級各類大學生創新活動。我們依托卓越工程師教育培養計劃項目，創立大學生科技創新基金，截止目前已資助80多項大學生創新項目。我們鼓勵和指導學生參加科學競賽，2015年我們承辦了上海市教委主辦的上海市第二屆大學生先進材料創新創意大賽，鼓勵學生開展創新活動。同時設置大學生創新學分，要求每個學生在四年期間要有一次創新性實踐，并獲得學分，以期進一步強化、提升學生的工程能力和創新能力。

6.加強國際化教育。除了外教課堂教學外，我們在學生的畢業評價體系中還引入了國際化學分，即安排學生到國外高校、科研院訪問交流或短期學習，并取得國外高校的認可學分。通過這種方式鼓勵支持學生走出國門，拓寬視野，以國際化的理念培養學生創新和工程實踐能力。

經過三年多的教學實踐，我們已經逐漸形成了材料科學與工程專業卓越工程師培養辦學特色，教學內容豐富，手段先進，實用性強，理論學習與社會實踐、工程實踐應用結合緊密，教學效果顯著。

二、教育教學方法改革

在課程體系整合的基礎上，我們結合卓越工程師的培養要求，大膽改變傳統的教學方式，不僅在培養計劃的授課內容方面進行了相應的調整，教學方法和手段也因地制宜的進行了更新，結合材料科學與工程專業對卓越工程師的培養要求，重新制定了教學考核與評價標準，具體表現在以下四個方面的改革創新。

1.強化實踐教學，注重實踐創新能力培養。在卓越工程師的培養體系中，我們增加了設計性和創新性的實驗和實訓，理論與實踐相結合，著力培養學生綜合工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力。改革實驗室管理模式，采用實驗室教師彈性坐班制，實現實驗室全天候開放預約，為學生自主學習、自主實驗創造條件。加強畢業論文（設計）環節，鼓勵學生在生產一線完成畢業論文（設計）工作。借鑒CDIO工程教育理念，推進以項目為驅動的教學模式，將大學生創新創業訓練項目融入教學計劃，作為選修課開設，培養創新創業型應用人才。

2.校企聯合培養卓越工程人才。校企雙方制訂專業培養計劃，在課程設置、教學內容、培養方式等方面展開充分溝通。校企聯合建設卓越工程師資隊伍，強化教師的工程背景。改革部分專業前沿課程的教學方法和教學模式，將專業課程開到生產一線。大多數課程的教學過程中引用了大量的工程實例。通過多種運作模式，如學校自建、校企共建、引進企業（車間）等多種建設形式，保持教學設施和設備的不斷更新，并同時增加工業生產仿真實習條件。建成集教學、實習、科研、技能考核、技術推廣與服務為一體，多功能、綜合性校內材料工程實踐教育基地，為學生進入企業提供崗前培訓，使校內實踐教學基地成為聯系高校與企業的橋梁，成為學生職業素質培養、工程實踐能力訓練以及技術服務的窗口，實現企業與高校實踐教學資源共享。

3.推行全英文和小班化教學，提高課堂教學質量。依托學院優良的教師資源，開設全英文課程，英文課程占培養計劃中專業課程的40%以上。依托上海市第四期本科教育高地，進行英文課程群建設，包括英文教材編寫與選擇、課程網站建設等，滿足教育國際化的要求，使教學內容與國際接軌。例如我們編寫的《材料科學基礎》、《高分子科學基礎》、《現代材料分析方法》等9門全英文課程獲上海市英文示范課程稱號。與此同時，我們積極引進了世界知名高校（如MIT等）的網絡課程，采用翻轉課堂等先進教學手段豐富課堂教學。將專業課尤其是英文專業課的人數控制在30人以內。在課堂教學中給予學生更多參與教學過程的機會，特別倡導學生自主學習模式，通過教師指導下的啟發式、討論式、探究式、參與式教學，充分調動學生學習的主動性。教師根據研究問題、案例和項目的需要將小班進一步分成若干個學習小組，小組內分工合作，共同分析、討論與研究問題，小組間相互競爭和促進，形成學生自主學習，師生互動，相互協作的學習氣氛。同時，我們與美國匹茲堡大學、德國拜羅伊特大學、英國考文垂大學等國外知名大學建立了穩定的合作關系，為探索國際化工程技術人才的培養模式提供了良好的交流平臺。

4.改革考核方式，推行多元化評價。在考核學生能力的方式上，期末考核的“一考定成敗”模式逐漸被弱化，并建立一套科學合理、富有活力、鼓勵創新的、多元化的考試制度。在這個制度下更注重對學生分析問題和解決問題、實踐和動手能力、創新意識和自我學習能力的培養和考察。

積極開展考試方式的改革，改變過去的考試模式，將教學過程與考核有機結合，將考分分解到課程教學的整個過程，加大平時考核成績的比例（占總成績的30%—50%），豐富平時考核內容，將課堂出勤、課堂討論、課程論文、課程設計、課堂測驗、作業、調研報告、案例分析、實驗等內容納入平時考核；平時考核成績注重公平、公正、有據（記錄）可查，具體的方式考核由教師根據各門課程的特點提出方案。

三、企業的工程實踐

企業的工程實踐過程是材料科學與工程專業卓越工程師培養最重要的環節。企業學習階段主要以工程化人才要求為指導，從實際工程背景出發，通過工程技術的學習，培養學生工程意識、工程素質和工程實踐能力，同時，注重學生良好的職業素養和社會責任感的建立。學生在簽約的校外實習基地參加實踐學習，熟悉材料制備、性能、加工工藝等。通過讓學生參與企業新產品、新工藝和新技術的設計、開發與研制，鞏固和深化學校課堂中所學到的專業知識，在實際問題中培養學生的創新能力和工程綜合能力，并在與企業導師的溝通過程中提高人際交往能力、組織協調能力和團隊合作意識。

我們以具體專業方向為主體，選擇5—6家生產鏈齊全、產品研發能力強的企業，如上海振華重工機械配套有限公司、德國茲韋克有限公司等高水平新材料領軍企業，作為“卓越工程師教育培養計劃”的聯合培養單位。校企雙方成立卓越工程師培養專家委員會，共同制定培養標準，共同制訂和實施培養方案，共同設立工程實踐教育中心，使各項校企聯合培養目標得到具體落實。學生在企業里采取實驗班分批分散的方式進行實習學習。學校在相應的企業推薦名單中，遴選企業指導教師，并與企業指導教師一起制訂專業人才培養方案，參與專業技能教學，并指導學生在企業的學習。

學生在企業工程實踐過程中實行雙導師制，即校內導師和企業導師共同負責。校內導師由專業教師擔任；企業導師由企業中具有豐富實踐經驗、責任心強的專家擔任。校企導師成立聯合指導小組，進行有針對性的指導。

卓越工程師培養體系下的學生在企業的學習主要包括認識實習和“3+1”培養計劃中的企業集中學習兩個環節。其中，認識實習主要包括認識企業文化、管理模式、生產流程等，培養學生適應企業工作的能力，同時進一步了解專業特點，增加專業認可度。考核成績根據考勤及認識實習報告綜合評定，由校企雙導師給予綜合評分。在企業集中學習時有重點的安排學生參與金屬材料冶煉、鍛造、熱處理及加工制造等過程；高分子材料制備、改性、產品設計及加工制造等過程；復合材料機構、性能、制備及加工等過程。并在企業現場接受專業課程（如航空復合材料、環境友好材料、汽車材料、新型炭材料等課程）的學習。最后與企業導師一起針對企業實際課題完成畢業論文的工作。

企業學習的目的是使學生對本專業的技術標準及相關法律、法規更加了解，同時了解實際產品設計或工程項目（設計、生產工藝、實際應用研究）方案的制訂和實施過程，能夠對產品設計、生產工藝或研究方案的制定進行分析、討論、改進和總結，提高學生分析、解決工程實際問題的能力。在學生個體與項目組其他成員的討論、協調的過程中，鍛煉其溝通交流能力和團結協作能力；通過參加企業部門生產會議、項目組內匯報或組外匯報，鍛煉學生的語言表達能力；在撰寫產品設計書、項目研究實施方案、項目進展報告及總結報告過程中完善自身的書面表達能力；通過充分了解企業相關部門生產活動組織管理情況以及參與項目組的任務、人力和資源等的協調組織工作，培養學生的管理能力。從中可以看出，企業學習的這一年是卓越工程師培養過程中相當關鍵的一年。學生要通過進入企業了解工程的實際需要，培養良好職業素養、分析能力、溝通交流能力、團結協作能力、管理能力、表達能力等工程綜合能力，從而具備獨立從事產品設計與生產、創新與開發、管理與營銷等能力。

因此，如何保障企業學習目標的實現就成為非常關鍵的一環。我們不僅將學生在企業的學習與實習均定為必修課程，在培養計劃中有嚴格的執行方案，而且建立了綜合評定措施，保證學生在企業工程學習的效果和質量。考核評定措施包括：（1）建立考勤制度，由校企雙導師共同監督學生出勤；（2）實行中期檢查，以匯報面試的方式，由校企雙導師檢查實習效果；（3）完成階段性實習過程生產分析報告；（4）對于企業畢業論文設計，嚴格實行開題、中期檢查和畢業答辯及企業學習階段總結工作；（5）企業工程學習結束時，校企雙方導師根據學生企業學習表現，做出評價或鑒定，作為最終考核成績的一部分。

企業的工程實踐一方面能夠讓學生學有所用，鞏固專業知識和技能；另一方面通過為企業做出貢獻，體現自身價值。在學習到專業知識和技術的同時，還拉近了象牙塔的學子們與社會的距離，學生在實踐中開拓視野、增長才干。只有在實踐中多與先進技術接觸，才能在真正走上工作崗位時減少磨合期的碰撞，加快自身融入社會的步伐。而在企業工程實踐過程中出現的不足之處，恰好也鞭策了學生回到學校后更加珍惜在校學習的時光，有的放矢的學習理論知識，并不斷深入到實踐中，為今后更好的服務社會打下堅實的基礎。

通過對學生走訪以及學生反饋中，我們了解到目前的課程體系對培養各方面素質全面發展的卓越工程師是十分有效的。

致謝：感謝教育部“卓越工程師培養計劃”（上海理工大學材料科學與工程專業）的支持。

參考文獻：

[1]朱麗慧，楊弋濤.卓越金屬材料工程師培養的探索與實踐[J].教育教學論壇，2016，（16）：29-31.

[2]林健.高校“卓越工程師教育培養計劃”實施進展評析（2010-2012）（上）[J].高等工程教育研究，2013，（4）：1-12.