地方產業需求驅動的功能材料專業人才培養模式的探索與實踐*

李晉波，張世英

(長沙學院生物與環境工程學院，湖南 長沙 410022)

國家正在實施“中國制造2025”、“一帶一路”、“創新驅動發展”等一系列重大戰略，培養知識基礎厚、工程應用能力強、綜合素質高的工程技術人才，對于支撐服務以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的新經濟發展具有十分重要的現實意義和戰略意義，也是建設制造強國和創新型國家的重要前提[1-3]。2017年教育部、人社部、工信部聯合印發的《制造業人才發展規劃指南》中指出到2020年，新材料類相關產業人才缺口總量預計高達約566萬人，高質量材料類人才的缺失嚴重制約了我國戰略新興產業的快速發展[4]。為了加快我國從制造大國向制造強國轉變，高校要主動服務國家戰略需求和行業企業發展需求，提高人才培養培養質量。

1 湖南新材料產業的迅猛發展呼喚高素質材料類人才

新材料產業是湖南省七大戰略性新興產業，也是湖南省千億產業集群之一。“十三五”期間，湖南省新材料產業形成了以新能源材料和半導體信息材料為兩極的產業布局，涌現出長遠鋰科股份有限公司、藍思科技等新材料高新企業635家，產值年均增長17.4%，規模工業總產值達2200多億元，占全省GDP比重已經達到約6%[5-7]。新材料產業迅猛的發展，對具有較強工程實踐能力、跨界整合能力和創新創業能力的高素質應用型人才的需求日益強勁，目前，省內新材料企業每年高素質應用型人才需求缺口高達15000余人。

長沙學院功能材料專業是教育部支持和鼓勵的與國家新興戰略產業(新能源、新材料和節能環保)密切相關的特色專業，于2015年經教育部批準設立，功能材料專業在五年的辦學進程中，遵循OBE理念，主動適應長沙市地方經濟建設和新材料行業對專業人才知識結構、職業素養、專業結構的需求，以“產出為導向”有目標的進行了功能材料專業人才培養模式的探索。

2 功能材料專業人才培養模式的探索

2.1 構建適應新時代新材料產業發展的教學內容和課程體系

新材料產業具有與傳統產業不同的特點即技術含量高、知識涉及面廣、產品更新換代速度快，而目前我國材料類專業教學內容過于滯后和單一、課程體系脫離企業生產實際，培養的人才無法快速匹配新材料產業升級的技能需求[8]。針對上述情況，本專業從2015年成立了由行業龍頭企業(長遠鋰科有限公司、遠大空品)、國內知名高校(中南大學、湖南大學)、地方政府專家(長沙市)和功能材料專業教師四位一體組成的專業建設指導委員會，共同制定了面向新材料產業需求的功能材料專業人才培養方案，在專業課程體系和教學內容等方面進行了重構和優化，構建了適應新時代新材料產業發展的教學內容和課程體系。

(1)重構課程體系

功能材料專業根據新材料產業發展涉及多個工程領域技術的特點，在《材料科學基礎》等專業核心理論課的基礎上，系統開設《鋰離子電池技術》、《電池制備工藝及廠房設計概論》、《傳感器敏感材料與器件》等多學科專業知識交叉融合的特色方向課程，形成了12門核心課程群為主體、個性化多元選擇課程為輔的課程體系(圖1)，重視加強基礎材料類理論課程的學習，滿足新材料行業不同工程領域技術交叉融合人才培養的理論知識需求。

圖1 核心課程群為主干，多元選擇課程為輔的課程體系

與核心課程群密切對應，通過設置《專業實驗課》、《功能材料綜合創新實訓》、《課程設計》、《生產實習》等實訓課程，校企共同構建了本科四年貫穿的“基本實驗—實訓提高—課外創新—工程創新”的“四層次遞進式”實踐教學體系(圖2)。為了確保新構建的實踐教學體系順利實施，在修訂人才培養方案時，專業對實踐教學計劃進行了重點調整，適當增加了實踐學時比例，目前功能材料專業實踐教學課時占總課時比例達40.6%，滿足了新材料行業對高素質應用型人才培養的需求。

圖2 四層次實踐教學體系

(2)更新教學內容

校企雙方圍繞行業技術知識體系共同進行專業方向的課程開發：①通過精選行業特色教材和與遠大空品、長遠鋰科有限公司合作編寫了《一維氧化鈦納米材料》、《鋰電池原理、制備及其應用》等專業方向特色教材6部，把學科前沿理念、知識和技術方法、行業應用成果融入課程教學和日常培養中，更新教學內容，提升學生創新能力。②同時，對接新材料產業技術人才基本實驗技能需求，大力推進實驗教學內容優化工作，對專業實驗內容進行篩選，剔除重復和過時的實驗項目，補充反映新材料行業前沿的新實驗，不斷加強設計性、綜合性、創新性實驗教學的比例。例如，在《電化學基礎》、《鋰離子電池技術》中剔除重復的材料腐蝕性能測試實驗，增加了《鋰離子電池制備及簡易組裝》等創新環節，并新設了《鋰電池材料工藝流程設計》等虛擬仿真項目，極大的激發了專業學生的學習興趣和動手欲望。

2.2 打造一支適應新時代新材料產業發展需要的教師隊伍

國內高校材料類專業教師普遍存在工程實踐能力缺失、教師來源單一、重學歷、輕實踐，多數工程教育教師缺乏產業實踐經驗等相關問題，導致教師隊伍不能滿足新材料產業發展對人才培養的需求，建設一支高水平的教師隊伍是高素質應用型人才培養的根本保障。近5年來，長沙學院功能材料專業通過自培、引進、外聘等方式建成一支代表業內前沿的新材料師資隊伍，現有專任教師22余名、其中教授5人，副教授6人，高級職稱教師比例為50%，校外兼職教師12人，雙師型教師比例已經達到70%。

(1)積極引進新材料行業專業人才，優化師資隊伍結構。專業積極拓寬人才引進渠道，分別從長遠鋰科有限有限公司、遠大空品、中國電子集團、湖南萬容科技股份有限公司等新材料企業和事業單位中引進一批專業基礎好、工程實踐經驗豐富、操作技能高、具有2年以上企業工作經歷的專業技術人員8人來充實專業教師隊伍，優化教師結構。

(2)拓展培養途徑，提升師資隊伍素質。先后選派12名教師到長沙市政府機關，遠大空品、長遠鋰科有限公司、楚天科技、凱天環保、湖南永清等新材料企業參與管理或技術攻關工作，提高實踐教學能力，促進專業教師從單一教學型人才向教學、科研、實踐的綜合型人才轉化。

(3)鼓勵教師參加新材料行業技能競賽和行業資格考試。有計劃組織教師開展技能競賽、科技制作與創新比賽等活動，達到以賽促學、以賽促教、以賽促建的目的。鼓勵教師通過材料、化學、機械、環保等行業資格考試獲取職業技能證書或職業資格證書，提高職業能力和專業素養，目前專任教師獲得行業資格認證證書的比例高達70%。

(4)建設了一支穩定的功能材料專業兼職教師隊伍。根據專業發展和教學任務安排的具體需要，面向科研機構、企事業單位聘請有經驗的管理專家、技術專家等來校承擔相關教學任務或對教師進行實踐技能培訓實行“引企入校”，打通專業與企業的溝通渠道。近五年來，功能材料專業聘請校外專家來校進行技術講座52人次，企業工程師進課堂126人次涉及專業課程10門，學生受益人數達到400余人。

2.3 共建產學研合作育人平臺，打造協同育人硬件載體

產學研平臺是校企雙方進行技術交流、協同育人的有效載體。地方本科院校高水平產學研育人平臺的缺乏將導致校企育人及研發的指向性存在偏差，不利于人才培養和研究成果的轉化，不符合產學研用一體化的戰略發展理念。因此，通過校企共建產學研合作育人平臺將有效解決人才培養及成果轉化的瓶頸。

(1)長沙學院功能材料專業通過與凱天環保有限公司、遠大空品科技有限公司合作共建“環境與能源光催化”湖南省2011協同創新中心，環境光催化應用技術湖南省重點實驗室，與湖南邦普循環科技有限公司和遠大空品科技有限公司共建工程技術研究中心，緊密結合新材料企業技術需求開展科學研究與技術攻關，近5年來，專業為企業提供分析檢測項目1000余次、校企合作申報項目38項、專利12項，為企業攻克技術難題15項，實現成果轉化3項，創造經濟效益上千萬元。

(2)長沙學院功能材料專業與湖南省長遠鋰科有限公司、遠大空品科技有限公司合作共建“綠色建筑與節能環保校企合作創新創業教育基地”、 “材料類大學生創新創業教育中心”等兩個省級創新創業教育基地、1個省級大學生創新創業中心，發揮企業項目優勢和學校的科研優勢，建立學校教師指導、企業工程師帶隊，學生積極參與的校企創新團隊，實現本科生創新創業能力“課堂-實驗室-企業”三位一體的培養，強化學生創新能力和意識來解決企業中的工程實際問題。近三年，學生獲得學科競賽國家級二等獎2項，省級一等獎15項，承擔課外創新創業項目65項，其中國家級6項、省級7項；學生發表論文21篇、申請國家專利12項、獲授權的6項，學生的工程實踐能力和創新創業能力顯著提升。

2.4 深化實踐教學改革、完善實踐育人機制

構建有效的實踐教學體系是提升學生應用能力的著力點，是實現學生應用能力培養的載體與手段。長沙學院功能材料專業依托校企融合，持續深化實踐教學改革，完善了實踐育人機制，提高應用型人才培養質量。

(1)功能材料專業的人才培養緊跟新材料行業前沿，緊密對接企業人才需求，突出實踐教學，提升實習實訓比例，集中實踐環節已經達31學分。以《畢業論文》、《畢業實習》、《生產實習》等實訓課程為載體，集中實踐環節在長遠鋰科有限公司、遠大空品、湖南邦普循環科技有限公司等企業進行，與企業共同實施“雙主體”實踐教學管理，建立和完善了校企一體化實踐教學管理和運行機制，使每一環節均有章可循，有標可依，實現全程管理和監控。如專業與長遠鋰科有限公司、湖南邦普循環科技有限公司等企業就功能材料電池材料方向學生實訓共同制定《長沙學院功能材料專業實訓細則》就學生從進廠到出廠各個環節和技能培訓的要求都做出了明細的規定；

(2)校企合作加強校內外實驗室及實訓基地建設，積極開展真實企業環境、真實企業項目、真實工作崗位、真實競爭壓力、真實就業機會等實踐教學情境下的實訓教學。

①為了營造“校內外一體化實訓環境”，校企共建了“電池材料工藝生產車間”、“3D打印創新實驗室”等1500 m2校內大學生公共項目實驗室和12個校外實訓教學基地，并打通了協同中心、省級重點實驗室等8個省級科研平臺，實現了實訓平臺全天候免費開放，支撐課程項目訓練、大創項目、學科競賽、企業深度實習、實驗室科研、創業等能力提升計劃，2016-2019年期間，參與項目訓練的專業學生共計2700 多人次，強化了學生的工程意識和工程實踐能力培養。

②畢業實習和畢業設計是功能材料專業教育中兩個最重要的實踐環節，是培養和提升學生綜合素質、工程意識和創新能力的重要途徑。功能材料專業以校內外實訓基地為依托，將企業真實的項目案例作為實訓內容，對其進行整理、拆分，制作成人才培養所需案例植入實踐課程體系，在畢業實習和畢業設計中，做到一人一題，實施校企“雙導師”共同培養學生。例如針對長遠鋰科股份有限公司三元電池及電極材料失效研究的企業課題，將其分解為NCA、鈷酸鋰、錳酸鋰及前驅體等材料的制備工藝及失效研究等三個子課題作為專業學生畢業設計課題，實現了學生從學校到企業的工程應用能力培養的無縫對接，目前來源與企業課題的畢業論文(設計)已經占畢業論文(設計)總量的60%以上，專業學生解決工程應用問題的能力在不斷增強。

3 存在的問題和思考

長沙學院功能材料專業根據自身的辦學特點，以新能源材料和半導體信息材料行業為專業依托，深入開展校企協同育人，在課程體系、教學內容、實踐平臺育人等方面初步形成了具有顯著行業特色和創新特色的功能材料人才培養模式，人才培養質量獲得了顯著的提升，學生考研率達到35.12%，平均就業率達96%，一大批畢業生已經成為行業翹楚，人才培養質量得到了行業用人單位的肯定。隨著國家新工科建設的推進，功能材料專業作為新工科專業如何從專業分割轉向深度跨界交叉融合，從適應產業服務轉向支撐引領產業發展仍然是一個亟待解決的問題。