“新工科”背景下地方高校專業改革思考

嚴明 陳艷林 熊焰

摘? 要：文章探討了在“新工科”背景下，材料科學與工程專業如何發展的問題，并以湖北工業大學材料科學與工程專業為例，探索地方高校材料科學與工程發展改革的新思路。提出以產業需求為導向更新培養理念，介紹了專業“721”人才培養模式改革的方法，以及課程體系設置構建、教學方法改革思路，為開展教學改革提供有效參考。

關鍵詞：“新工科”;地方高校;材料科學與工程專業;改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）24-0131-03

Abstract： This paper explores how to develop Materials Science and Engineering （MSE） under the background of "Emerging Engineering". It takes the MSE of Hubei University of Technology as an example， exploring new ideas for MSE development reform in local universities. This paper proposes to update the training concept based on industrial demand， the method of reforming the professional "721" talent training mode， and the ideas of curriculum system construction and teaching method reform， in order to provide reference for more effective teaching reform.

Keywords： "Emerging Engineering"; local university; Materials Science and Engineering （MSE）; reform

為應對新一輪科技革命與產業變革，支撐創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，2017年2月以來教育部積極推進新工科建設，形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”[1-3]。在“復旦共識”里明確指出了地方高校的發展方向：地方高校要對區域經濟發展和產業轉型升級發揮支撐作用。地方高校要主動對接地方經濟社會發展需要和企業技術創新要求，把握行業人才需求方向，充分利用地方資源發揮優勢，凝練辦學特色，深化產教融合、校企合作、協同育人，增強學生的就業創業能力，培養大批具有較強行業背景知識、工程實踐能力、勝任行業發展需求的應用型和技術技能型人才。

材料科學與工程專業是一個一級學科，是研究材料組成、結構、加工工藝與其性能和應用的學科[4，5]。該專業有三個重要屬性：一是多學科交叉，二是與實際使用結合非常密切，三是一個正在發展中的學科。在“新工科”背景下，材料科學與工程如何發展，是一個亟待解決的問題。湖北工業大學材料科學與工程專業創建于2002年，2006年本專業所屬材料學學科獲批湖北省重點學科，并獲得一級學科碩士授權點，2008年獲準設立楚天學者崗位，2012年專業所屬材料科學與工程一級學科被評選為湖北省重點學科，“十三五”期間材料學科成為學校博士點立項建設學科。經過十余年的發展和建設，專業在無機非金屬材料領域和學生創新創業能力培養方面形成了鮮明的特色，2009年我校被評為全國就業50強，本專業作為學校新專業就業情況最好的典型代表對外宣傳，所培養學生受到企業和社會歡迎。本文以湖北工業大學材料科學與工程專業為例，探索材料科學與工程發展的新思路。

一、以產業需求為導向，更新材料科學與工程專業本科生培養教育理念

在“新工科”中，“新”有三個方面的內涵：新興、新型和新生。“新興”指的是全新出現、前所未有的新學科，主要指從其他非工科的學科門類，孕育、延伸和拓展出來的面向未來新技術和新產業發展的學科，如以新能源、新材料、生物科學為代表的新技術，以光伏、鋰離子電池和基因工程為代表的新產業。“新型”指的是對傳統的、現有的（舊）學科進行轉型、改造和升級，包括對內涵的拓展、培養目標和標準的轉變或提高、培養模式的改革和創新等。“新生”指的是由不同學科交叉，包括現有不同工程學科的交叉復合、工程學科與其他學科的交叉融合等而產生出來的新學科。

我國在《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》和《中國制造2025》中明確指出，國家產業政策向以新材料產業為代表的高新技術領域傾斜，這對新材料產業發展將產生重要的推動作用[6]。目前我國正面臨產業結構調整，一方面傳統行業產能過剩需要減產減員，另一方面戰略新興產業急需大量高端科技型人才。基于新能源材料領域的飛速發展，我們要構建一套“新工科”理念下的應用型人才培養方案，培養新材料設計、新能源材料領域的技術骨干力量，培養具有快速學習的能力、善于用學科交叉的思維模式去完成未來的各種類型新任務的高素質應用型人才。

湖北經濟發展的戰略布局“一芯兩帶三區”，其中的“一芯驅動”就是依托“四大國家級產業基地”和“十大重點產業”，著力發展以集成電路為代表的高新技術產業、戰略性新興產業和高端成長型產業，培育“芯”產業集群，將武漢、襄陽、宜昌等地打造成為綜合性國家產業創新中心、“芯”產業智能創造中心、制造業高質量發展國家級示范區。“兩帶支撐”主要是強調綠色可持續發展，既突出環境保護，又強調特色發展[7]。

根據湖北工業大學“要扎根湖北大地辦人民滿意的高水平工業大學”的辦學理念，材料科學與工程專業未來的發展定位為：以提高人才培養質量為根本，立足湖北、服務湖北、面向全國，以綠色工業為引領，培養在材料設計與研究、新能源材料領域創新創業和實踐能力強的高素質應用型人才。將本專業培養目標與我省支柱產業如長江存儲、武漢新芯、烽火科技、長飛光纖、中建三局、神龍汽車等大型集團公司緊密對接，為我省光電子產業群提供新材料、新技術支撐。根據近兩屆畢業生數據統計，本專業學生考研率一直維持在35%-40%，就業熱門方向主要集中于建材、新材料/汽車、電子三個方向，分別占畢業生人數的21.1%、12.3%和17.5%。

結合工程教育認證的思想，可從以下幾方面對材料科學與工程專業的培養目標進行更新：

1. 強化學生具備較好的工程實踐能力，能運用材料科學與工程專業基礎知識、專業技術解決材料設計與研究、新能源材料領域中的復雜工程問題（專業能力）。

2. 培養學生具備良好的綜合素養與職業規范（職業素養與規范）。

3. 培養學生具備一定的管理知識及溝通能力，能以團隊觀念實施項目開發及運行（管理與團隊合作）。

4. 培養學生具備較好的創新意識、終身學習能力、可持續發展理念（創新意識與可持續發展）。

二、材料科學與工程專業“721”人才培養模式改革

新一輪工業革命需要我們從科學技術、經濟、法律和政治等各個角度分析和把握未來發展的新模式。這就要求新一代工程人才不僅要有扎實的理論支撐和實踐經驗，還要有前瞻性眼光和創新精神，具備良好的領導能力、多領域知識和技術組織整合能力、深厚的文化背景和全球視野。基于此，湖北工業大學材料科學與工程專業人才的培養機制有待進一步改進，以適應新一代工程人才培養的要求。

湖北工業大學正在實施“721”人才培養模式改革：針對70%左右的學生，以就業為導向，推行資源約束型高校學分制，開展校企聯合大類培養，培養高素質應用型人才;針對20%左右的學生，培養一專多能復合型人才;針對10%左右的學生，培養創新人才。

本專業近年來踏實貫徹與實施學校“721”人才培養模式改革的戰略，取得了顯著的成效：

1. 為落實拔尖創新人才培養方針，本專業從2012級開始實施導師制，學生素質得到明顯提高。近3年本專業學生參與各類創新創業項目72項;近3年參與發表論文11篇，其中第一作者（或導師第一）9篇;近3年參與申請專利8項;在各類學科競賽中取得80余項校級及以上獎勵。

2. 本專業積極鼓勵學生選修雙學位。我校從2009年開始，加入湖北省教育廳主導的“十校聯合”，中南財經政法大學、中南民族大學、湖北工業大學、武漢工程大學、武漢紡織大學、湖北經濟學院、湖北警官學院、武漢體育學院、湖北美術學院、湖北第二師范學院等10所高校以資源共享、優勢互補、平等互利、相互促進為原則，聯合辦學。10所學校中符合條件的學生均可跨校、跨學科輔修第二學位。近幾年每屆學生約有15～20%的學生選修市場營銷、人力資源管理、金融等第二專業，綜合素質得到極大提升。

3. 湖北工業大學作為省屬工科院校，主體學生（約70%）的培養目標是高素質工程技術人才。本專業重點從實踐教學著手，構建了“實驗教學-實習實訓-畢業設計（論文）-創新創業教育-課外科技活動-社會實踐”等六元結合的實踐教學體系，利用校內各類實踐平臺，按“專業基礎技能”-“工程應用能力”-“職業能力”的推進程序，強化專業技能培養、工程能力培養、職業能力培養，突出學生無機非金屬材料特色能力培養。

此外，本專業積極推行短學期制度。短學期實踐是學校實施“721”人才培養模式和短學期制度改革的重要舉措，也是實現學校提出的創新創業和實踐能力強的高素質應用型人才本科培養目標的重要實踐教學環節。根據學校“721”人才培養模式改革所提出的“18+2+18+4”的學期模式，安排冬季學期2周，夏季學期4周，主要用于集中實踐、素質拓展教育以及部分選修課程教學，尤其是開展科技創新類、社會實踐類、實習實訓類的實踐活動。其中一年級圍繞“認識大學、規劃自我”的主題展開，二年級圍繞“接觸專業、認識社會”的主題展開，三年級圍繞“深入專業、體驗社會”的主題展開，四年級圍繞“運用專業、服務社會”的主題展開。通過短學期實踐，培養學生創新精神與實踐能力，提高學生發現問題、分析問題、解決問題、交流溝通等能力，加深學生對社會的認識，增強學生體驗社會、參與社會服務的意識與責任心。在學生的四年學習中，需要進行7次的短學期社會實踐，在寒暑假進行，學生通過答辯后記入短學期學分。

本專業2018年獲批湖北省“荊楚卓越工程師協同育人計劃”，基于協同創新的基本原則，積極探索與湖北周邊企業聯合培養的思路。目前與本專業簽署實習就業協議的校外企業實踐教學基地有8家，承擔了專業認識實習、生產實習和畢業實習，以及學生的短學期社會實踐。校企之間往往先期開展實習實訓基地共建模式，使工程實踐人才更好滿足企業發展實際需求。然后隨著企業向更高層次發展需要，往往隨后與高校科研院所聯合組建開發機構、中試基地或研究所，各方基于長遠發展的目的，針對較為復雜的技術進行長期合作，目標是使企業在技術上保證在同行業中的競爭優勢，并源源不斷地為企業開發出新產品。同時，本專業聘請了10名企業高級技術人員作為專業的兼職教師，形成較為穩固的企業導師團隊。

三、構建適應“新工科”人才培養要求的課程體系，創新教學方式與技術

新工科內涵落實在專業課程建設上由科學素養培養、工程素養培養、職業技能培養三部分組成：由“材料科學基礎”、“材料物理”、“材料科學研究方法”等系列課程建設形成了系統的材料微觀結構設計能力培養，培養學生的科學素養。由工程制圖、工程力學、傳感器應用等共同構成工程素養，為未來的智能制造輸送有工程能力的人才;由“基礎電化學”、“半導體材料與器件”、“新能源材料與器件”等新能源材料的課程模塊，對接湖北省新能源、新材料領域的產業發展，構成學生快速適應企業發展的職業素養。

1. 培養“大工程觀”，設置更加全面的通識教育選修

課。“大工程觀”要求工科生注重工程本身的整體性，不會割裂的看待整個工程項目。學生不僅要學會相關的技術學科知識，還要對所參與的過程相關經濟、政治、社會和技術系統有全方位的了解，這就需要培養解決復雜工程問題的能力。本專業在通識教育選修課10個學分中，學生需要至少選修基礎科學、藝術與人文科學、經濟與管理各1個學分，興趣體育2個學分;在創新創業方面，增加創新理論基礎1學分、大學生創業基礎2學分;在綠色工業方面，限定從《生態文明》、《清潔生產》、《低碳經濟》、《可持續發展與循環經濟》中選2門（2學分）。這些課程的學習，將有利于學生開拓視野，在多學科知識交叉的背景下去考慮生產的全過程。

2. 注意與用人企業生產崗位技能對接的培訓，開發設計2-3門專業特色課程，并逐步建設成為以專業特色課程為主體的網絡課程群。特色課程的建設，注重通過教學場所從教室向車間延伸，運用多媒體、視頻等現代信息技術教學手段承接直觀的模塊化教學內容;在教學過程中創新學生主動探究、先做后學以及邊做邊學等教學方式，凝煉本專業的課程群的鮮明特色。在這個過程中，本專業聘請的10名企業高級技術人員起到了積極的指導作用。同時，對青年教師的工程背景培養也提供了很好的支撐。

3. 創新教學方式與技術。首先積極采用啟發引導式教學方式，以問題為導向教學，啟發學生思考、查新、小組討論等。課堂教學從問題開始，使學生以解決問題為驅動力，教師加以必要的引導，學生通過思考-分析-解決問題的教學過程，掌握基于已有知識學習新知識的方法，系統全面的掌握課程知識點。在問題引導性教學過程中，學生發現問題、思考問題和解決問題等綜合能力都得到了較大提升。其次，充分利用網絡教學平臺，利用慕課、微課等形式的課程資源打造“金課”，將部分教學課程以及相關資源以在線課程的形式呈現出來。這樣做的目的在于推進信息技術與教育教學技術的深度融合，豐富教學方法，提高學生的自主能力，將以教為主向以學為主轉變，提高工科人才培養的質量。

四、結束語

新工科正在從理念走向實踐，必須加強學校和企業的結合。本文探討了在“新工科”背景下，材料科學與工程專業如何發展的問題，并以湖北工業大學材料科學與工程專業為例，探索地方高校材料科學與工程發展改革的新思路。提出以產業需求為導向更新培養理念，介紹了專業“721”人才培養模式改革的方法，以及課程體系設置構建、教學方式改革思路，為更有效地開展教學改革提供有效參考。

參考文獻：

[1]“新工科”建設復旦共識[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[2]“新工科”建設行動路線：“天大行動”[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[3]胡波，馮輝，韓偉力，等.加快新工科建設，推進工程教育改革創新[J].復旦教育論壇，2017，15（2）：20-27.

[4]張鳳英，陳永楠，袁戰偉，等.“新工科”背景下材料類創新型人才培養模式探索[J].大學教育，2019（6）：28-30.

[5]李琦，徐亦斌.新工科背景下材料學科育人體系的構建[J].中國大學教育，2019（3）：76-78.

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[7]李先喬.精準對接“一芯兩帶三區”戰略布局[J].政策，2019（3）：23-24.