新工科建設背景下的材料專業模塊融合實踐

左宏森，張琳琪，任 瑛

(河南工業大學 材料科學與工程學院，河南 鄭州 450000)

隨著工業不斷向生產高效化、控制智能化、領域綜合化的發展，國家提出了新工科建設計劃。面對高等學校專業門類繁多，專業方向細分過重，尤其對于傳統專業，如何適應高等教育發展、適應工科新需求，是一個迫切需要思考和實踐的問題。在工業生產過程中，傳統工業中以單一生產技術為主就可以基本完成產品制造，而隨著制造技術自動化、網絡化、智能化和技術的相互滲透，僅靠單一專業技術或技能將很難滿足產業發展要求，更難以引領行業的進步，可以預計對綜合性具有學科交叉知識的人才需求比例將越來越強。要面對和解決不斷出現的各種復雜工程技術問題，在人才培養中就需要對學生綜合知識、綜合能力、綜合素質的再提升，而人才培養中最核心也是最重要的就是課程結構設計。新形勢下重塑知識結構，對在有限的教學時間里提升人才培養質量至關重要。

1 大類專業分模塊實施的利與弊

大類專業分模塊教學通常簡稱為大類招生，就是高考學生選專業時無明顯專業方向即不分專業模塊。新生一般在經過第一學年通識教育課程學習結束后，再進行模塊確定的二次選擇方法。這種方式也是目前不少高校采取的方式。

從發展歷史上看，也是在傳統的各專業單獨培養多年教學中曾經改革的結果。其優點：一是從學生角度來看，經歷大學一年的學習和對專業知識的初步認識后，從中學純數理化的純理論學習轉化為與社會需求、個人興趣愛好、對專業的理解、就業或升學等綜合考慮后的一個較好的二次選擇，學生的專業內容針對性更強，往往僅涉及個別領域；其二是從教學設計方面，整合的通識課程和專業平臺課程，有較好的整齊化一效果，層次感較好。

大類招生培養也有明顯的不足：其一學生日常管理復雜化，班級模塊化后學生班級的調整造成學號的混亂，增加了學生管理不便性；其二是在對綜合知識要求越來越高的年代，過于專業化不利于學生未來的發展；其三是有些專業模塊內容類同或相似，相溶性很高，機械地分開并不利用學生綜合能力和解決復雜問題能力提高的培養[1]。在新工科建設過程中，除引入智能化課程外，更需要錘煉傳統專業課程體系，一味固守舊格式，畢竟被時代所拋棄[2]。

2 人才培養方案融合的可能性

在大專業招生后分方向的方式中，培養方案中通識平臺課與專業平臺部分課程(早期的專業基礎課)是相同的，所不同的主要是有知識結構上特有的專業課程部分。現以河南工業大學材料科學與工程專業培養方案為例進行對比說明。材料專業下分兩個模塊，分別是超硬材料和磨料磨具。

2.1 專業必修課兩模塊課程對比

表1反映了在其它專業必修課相同的情況下，其它課程的方案比較。從學分分布來看，總學分完全相同，課程門數相近。實際課程內容中，《材料工程基礎A》和《材料工程基礎B》、《材料科學與工程實驗(一)(二)》和《材料科學與工程實驗(三)(四)》從課程名稱上看類同，但內容不同。各模塊獨立所占學分比例在專業總學分170學分要求中所占比例適中。

表1 材料專業兩模塊主要不同專業課程對比表

表1(續)

2.2 兩模塊課程內容的比較

兩模塊的設置主要是為了服務超硬材料及制品行業與普通磨料磨具行業，可以說均屬于磨料磨具行業領域。隨著行業的發展，傳統的普通磨料磨具行業逐漸向超硬材料方向轉化，超硬材料制品應用在快速地侵蝕原普通磨具應用的領域，使得原本以普通磨料磨具為主的磨料磨具行業轉化為以超硬材料及制品為主。所以，從高校以培養未來人才為出發點，就需要兼顧現狀的情況下對知識需求進行合理梳理和強化重組。

材料科學與工程兩門課中，A課程以金屬材料結構與性能為主，B課程以無機材料熱工為主。考慮到對專業課支撐的重要性，對于B課程中的內容需求相對較弱，在未來工作需求的情況可以通過自覺即可較好的掌握，所以在模塊整合后，保持A的內容將不會影響專業培養體系的完整和知識結構的不合理。《超硬材料制造》和《磨料制造》均屬于制品應用原材料生產，一個是在超高壓高溫狀態下來完成單晶轉變，另一個是在常規環境下進行化學反應來實現新的化合物，兩者基本原理完全不同，仍需要獨立教學完成。《超硬材料燒結制品》和《超硬材料電鍍制品》為超硬材料方向獨有的一種技術，也必須存在。對于《超硬材料陶瓷磨具》和《陶瓷磨具制造》，兩者都歸類在陶瓷燒成類基本原理之下，從工藝上有相當的類似，但各自又有本身的特點和性能要求，課程內容重合比較高，完全可以重構課程內容的情況下進行融合。《超硬材料樹脂磨具》與《有機磨具制造》與以上的陶瓷磨具類似，兩門課程所涉及的基本原理相同，不同的僅是兩類不同磨料在使用中的差別和特殊性能的區別，同樣可以通過整合來完成模塊的融合，從而提高學生知識面和就業的廣度。

經過內容分析后，對兩個模塊的專業課程進行了有機的兼并融合，形成新的專業課程系列。表2是經過模塊合并后的專業課程情況。

表2 合并模塊后的專業課程設置

通過以上分析可以看出，在培養方案學分微量調整的情況下，通過模塊課程的內容分析和凝練，用課程重組來實現傳統專業知識結構的調整，來增加學生知識寬度的作法是可行的，其中重在對模塊課程體系和內容的綜合把握。

3 融合方案中教學質量的保障

模塊融合中最困難的是機械性的合并，那將影響正常的培養學時和質量，增加學生的學習負擔，所以只適合內容較相類同的模塊中進行。在融合過程中，不僅要從內容上合理調整，還要在教學范式上進行改革和探索。

3.1 教學內容體系的精煉

在兩個模塊的分別培養過程中，同類并列課程是單獨計算學分的。經過融合后，不可能所有的課程有對應的課程能合理地融為一體，不可避免會增加課程門數和課程學時，從而導致超出總控學分。所以需要對課程的教學大綱進行充分比較，甚至從專業全部課程中的教學內容進行通稿，對重復的內容進行刪除和凝練，對類似的內容要有機地融合，來保證課程結合完整和課程知識的整體性。

3.2 教學范式相應的變革

在課程組合與融合過程中，最可能出現的問題是新組建的課程學時，不僅學時不會有增加的空間，甚至還會進一步地壓縮，因為課程數量可能會增加，這樣最容易導致授課內容講授時間不足。可以這么說，現在的大學生，都具有了較高的自學理解能力，所以在教學過程中，必須配合課程教學范式的改革，充分利用線上資源和線上學習的方法，將學習用在課下，分散部分較易理解的內容于線上學習。每位課程可以建設自己的網絡平臺課，將課前預習與教學視頻觀看、課后復習與檢測充分地利用起來，部分內容可以全部由線上學習來完成[3]。這樣既提高教學的靈活性，又培養了學生的學習能力。線上學習中遇到的問題可以集中到線下教師課堂中解決，可以有效提高教學的效率。隨著教育的發展，可以預知，充分利用現代網絡的特點，培養學生持續學習能力和勤于思考的能力將大有益處，可以獲得更理想的學習效果。

4 一點思考

新工科建設是一個必須要探索的方向，如何賦予傳統專業新的活力，由于專業歷史、行業需求和專業個性設置的不同，不可一刀切。在我國多年來流行的大專業招生情況下，是否還具有優勢，是一個需要思考的問題。特別是在新工科建設的大背景下，在對畢業生綜合知識和能力要求越來越高的外部需求下，從培養方案和課堂教學內容方面，使學生學習階段知識的獲取最大化，應該是一個基本的方向。文中通過我校部分專業模塊的整合調整，經過教師教學與學生學習的實踐證實是可行的，教學過程順暢，水課減少，學習效果明顯。當然也不可避免初期存在的問題需要進一步改進，如在深度和廣度方面如何兼顧，在實踐環節方面如何強化等等，尚需進一步探索。