多學科協同培養本科生創新實踐能力

沈春英　唐明亮

[摘? ? ? ? ? ?要]? 為應對新一輪科技革命與產業變革，本專業進行本科人才培養模式及教育方法的創新，以校企協同構建3D打印實訓平臺，構建以無機非金屬材料工程專業為主，金屬材料、高分子材料和機械工程為輔的多學科教師團隊，培養交叉型、復合型人才，提升大學生的創新能力。

[關? ? 鍵? ?詞]? 本科培養模式;多學科;校企協同;創新能力

[中圖分類號]? G645? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）34-0100-02

一、創新實踐教育現狀

創新實踐教育是創新人才和具有創造力工程技術人才培養的重要途徑，是高校工程教育改革的研究熱點，每個高校都有很多實踐與實驗[1-3]。但是，能夠產生明顯成效的實訓模式還比較少，與新工科人才培養要求相差更遠，究其原因，主要有以下幾方面。

（一）實訓教學內容

由于各方面的限制，大多實踐教育中實訓環節無法保證，導致與傳統教學方式差別不大。另外，大多實踐教學活動還只是圍繞實習以及大學生實踐創新項目、各類實訓大賽展開，與行業企業實際脫節太大，培養的大學生難以適應產業需求。

（二）教師團隊

近年來高校教師的“博士化”工程，把高校教師中博士的比例作為衡量高校水平的標準，引進的一般是具有國外留學經歷的博士生，有工程實踐經驗的人才很難進入高校。很多教師自身都缺乏工程實踐經驗和從業經歷，很難從產業視角和企業需求提出工程實際技術問題作為學生實訓案例，培養的學生解決復雜工程應用問題的能力十分有限。

（三）知識的交叉融合欠缺

沒有打破學科邊界，促進學科間相互滲透、相互交叉的活動，造成人才較為狹隘的學科視野和有所欠缺的學科知識結構，不利于創新人才培養。

二、創新實踐教育趨勢

通過各種模擬真實產業需求的實訓訓練成為創新性和實踐性人才培養的重要途徑。如何能夠結合學科基礎和實際工程問題，建立基于新工科人才培養的實訓體系，采用新穎的展示方式或手段，通過基于專業基礎理論和產業需求的實驗案例設計、項目模擬等實訓手段促進學生對專業知識的掌握，強化創新能力和實踐能力的培養成為實訓教育的發展趨勢。

三、以3D打印實訓平臺和體系為例

隨著3D打印的興起，為了彌補創新實踐教育的以上不足，很多大專院校建立了3D打印中心或實訓平臺，以此推動學生創新能力的提升。但是，此類3D打印平臺主要還是為學生的創新設計提供一個直觀的展示平臺，即通過3D打印方式展示學生的設計或創意。3D打印作為一種新型加工方式的本質以及材料在其中的關鍵作用無法得到體現，這使3D打印實訓平臺的同質化現象嚴重，工科學生圍繞專業知識和行業需求的創新培養和實踐訓練無法得到實現。

3D打印作為一種新型的加工方法，在實現復雜結構構件方面具有不可替代的優勢，如何從3D打印技術的本質出發，充分發揮3D打印的技術特點，使之真正成為大學生創新實踐訓練的手段和載體，基于材料科學與工程研究方法的3D打印實訓平臺和體系，有助于增強材料學科大學生的創新實踐能力。

南京工業大學無機非金屬材料專業圍繞材料學科3D打印實訓平臺，注重實踐，培養學生的合作思維、跨學科思維。實訓時圍繞材料制備與3D打印成型，開展工程實訓與創新訓練兩個環節教學，促進材料學科人才創造精神、創新意識、工程實踐能力和創新創造能力的培養，為企業輸送工程精英人才，推動材料類專業的全面建設。

（一）以能力培養為目標，以校企合作為支撐，為多學科協同的創新人才培養模式搭建平臺

平臺共建組織機構以南京工業大學為主，南京尚吉增材制造研究院、江蘇薄荷新材料科技有限公司、南京工業大學東海先進硅基材料研究院參與。其中，南京工業大學主要承擔實訓體系的硬件建設，運行團隊組建、運行機制建設以及實訓課程建設等任務;江蘇薄荷新材料科技有限公司的3D打印服務平臺作為3D打印材料實訓體系的分平臺，對學生建模和設備基本操作進行培訓，為學生提供創業教育和指導，根據市場需求，提出真實產業案例，培養學生解決問題的能力;南京尚吉增材制造研究院和南京工業大學東海先進硅基材料研究院作為實訓體系新材料制備分平臺，后期將引入材智匯的相關資源和經驗，為學生提供真實的創業指導。

建立一個工程實訓和創新訓練兩個環節有機結合，包括材料制備、3D打印成型、制品后處理、制品性能檢測分析四個模塊的材料學科3D打印實訓平臺。

平臺模塊依托材料優勢學科、江蘇省品牌專業一期工程建設及檢測中心等資源，分為四個功能模塊：原材料制備模塊，主要進行各種高性能3D打印原材料的制備;3D打印成型模塊，主要利用各種3D打印裝備和工藝，實現復雜構件的增材制造;制品后處理模塊，主要進行打印制品的熱處理、表面加工等后處理，提高制品的力學性能、結構穩定性及表面質量等;性能檢測分析模塊，主要對3D打印原材料、3D打印制品進行性能檢測分析。通過以上四個模塊的有機結合，可以對學生進行材料制備、加工以及結構性能分析的實踐訓練，深刻理解組成/結構、合成/加工工藝、材料性質與使用性能材料科學與工程基本要素之間的關系。

（二）建立一支以無機非金屬材料工程專業為主，金屬材料、高分子材料和機械工程為輔的培養交叉型、復合型人才的運行團隊

實訓體系的運行管理團隊通過校企聯合，校內相關專業老師聯合組建，主要包括三個方面：材料學科及機械學科的相關老師，企業和產業研究院的工程技術人員。材料學院的相關老師承擔體系管理，指導材料的制備及制品打印，指導材料、制品性能的檢測等;企業和其他學科的人員主要指導學生的建模、軟件操作、設備操作等。

（三）學生培養

實訓對象為無機非金屬材料卓越工程師班學生，實訓環節采用設計性、綜合性、創新性實驗項目，分為工程實訓和創新訓練。學生通過3D打印原理、打印機操作、模型設計、3D打印材料（石膏、陶瓷、水泥、復合材料等）的制備，制品工藝打印（粘結劑噴射工藝、熔融沉積工藝、激光選區燒結工藝、光固化工藝、激光直接燒結工藝等）、打印制品后處理（脫脂、燒成、應力去除、固化、表面處理等）和性能分析測試等學習，創新設計、動手操作，培養學生的創新意識、創造精神和工程實踐能力。根據學生的興趣愛好方向，選擇表中任一綜合性實驗，培養學生的科研創新創造能力，培育大學生創新創業項目。

四、結語

本專業圍繞區域經濟發展特點、自身辦學特色和社會的需求，多主體深度融合實體性辦學，變革人才培養模式，組建多學科師資團隊，豐富實踐教學形式，培養創新應用型高素質工程技術人才。后期將總結經驗，逐步完善，將實訓體系推廣到無機非金屬材料工程專業甚至整個材料專業的學生，為材料領域以及3D打印行業培養行業急需的具有創新意識并且具有較強實踐能力的復合型工程技術人才。

參考文獻：

[1]丁明秀.地方應用型本科院校創新創業教育體系構建研究[J].長春教育學院學報，2018，34（10）：7-10.

[2]何玉芬.應用型本科院校創新創業實踐平臺建設研究[J].教育管理，2018（1）：103-104.

[3]劉亮軍.新工科地方本科院校人才培養的新路徑[J].黑龍江高教研究，2018（9）：32-35.

◎編輯 馮永霞