新工科背景下材料成型及控制工程專業本科生科研創新能力培養模式探索

張新戈 于 漫＊ 李洪梅 王文權

（吉林大學材料科學與工程學院，吉林 長春130025）

0 引言

2017年2月以來，教育部和全國高校積極推進“新工科”建設，致力于培養創新型、多樣化卓越工程科技人才，為我國科技發展和國家復興提供智力和人才支撐，并始終強調本科教育始終是高等院校辦學的主體和中心工作[1]。材料成型及控制工程本科專業是一門利用熱場、力場及其他特殊能場對材料的作用，使材料發生流動、連接或形狀改變等，實現各種零部件、構件的加工和制造的學科專業[2]。材料成型及控制工程專業旨在培養掌握材料科學與工程基本理論,能在材料加工領域從事科學研究、設計制造、技術開發、生產管理和經營銷售等方面的高素質專門人才，據統計，全國有超過300所高校開設材料成型及控制工程本科專業。材料成型及控制工程專業的畢業生可在機械裝備、新材料、汽車制造、航空航天、造船業、電子產品制造業等幾乎所有的工業領域從事與材料成型及控制相關的工作。材料成型及控制工程專業是支撐現代工業最基本和最重要的專業。近年來，每年有大批本科畢業生通過高校的培養，走上與專業相關的工作崗位，為國民經濟的發展貢獻了重要的力量[3]。

但是，總體而言，材料成型及控制工程專業本科生的教育更多注重課堂教育和基礎專業知識的教育，對于本科生科研能力特別是科研創新能力的培養比較缺乏，造成大量走上工作崗位的畢業生缺乏創新意識和創新能力，很難在短期內成為合格的創新型專業工程師和技術人才。因此，如果開設材料成型及控制工程專業的高校均能注重本科生科研創新能力培養，將有利于培養出高素質的本科畢業生，為現代工業提供大批優秀的專業人才，達到新工科建設的人才培養的目標，推動國家工業整體水平的快速發展。

1 本科生科研創新能力培養的必要性

材料成型及控制工程專業是一門重要的基礎工科專業，該專業的教育是以材料科學為基礎，結合材料成型工藝和機械工程等相關學科，以實際工業應用為培養目標。放眼全球，材料成型及控制專業技術一直不斷發展，我國材料成型及控制專業也不斷進步，有力地推動了基礎材料行業和高端裝備制造業的高速發展[4]。

但是，我國的材料成型行業技術水平與工業發達國家相比還有相當的差距，這主要是因為我國的材料成型專業的創新技術成果還不多，創新人才嚴重不足。恰逢我國大力實施新工科建設與發展，因此，在新工科背景下，以新工科理念為指導，以社會需求為導向，進行材料成型及控制工程專業本科生教育培養模式的改革，提升學生的創新意識和能力，培養大批創新人才，推動我國材料成型專業的發展，也必將促進中國從工業大國向工業強國的轉變[5]。

2 本科生科研創新能力培養模式探索

2.1 激發和培養科研創新意識

從教學大綱和教學內容上看，材料成型及控制工程本科專業設置的以課堂課程和實踐環節為主,支撐科研創新能力培養的課程內容較少。所以，在基礎課程和專業課程的教學時，一定要注重科研創新思維培養。在通識教育課程和學科教育課程的教學中，除了講授相關專業知識內容外，要抓住一些典型的定理、技術、工藝方法等的來龍去脈以及被發明或創造的歷史，激發學生的創新意識。在進行專業課程的教學時，對一些現在被認為是典型的和基本的技術及工藝，一定要講授清楚其是如何被創新的、被發明的。同時，注意總結和拓展，傳授學生關于創新的定義和創新的方法，讓學生弄懂什么是創新，怎么去創新，這樣才能促進學生去實施創新。

新工科背景下，本科生盡早接觸科研活動更有利于培養科研創新意識。以吉林大學為例，材料成型及控制工程專業本科生入學后，每個班級均配備專業班主任，大多數學生從大一開始就有機會接觸和參與科研項目。每位同學均可以通過專業班主任或自己聯系感興趣的科研指導教師。鼓勵本科生加入科研團隊，積極為本科生提供科研方向和科研條件，并耐心地提供科研指導。科研指導教師注重培養學生發現問題、解決問題的思維，特別是運用基本原理和基礎專業知識提出創新性的解決途徑，逐步樹立學生的科研創新意識。

2.2 構建科研創新平臺體系

相較于碩士和博士研究生，本科生參與科研的機會和平臺較少，嚴重阻礙本科生創新能力的培養。為了解決該問題，近年來，吉林大學材料成型及控制工程專業依托各方面資源，構建了針對本科生的“院級—校級—國家級”的三級融合的科研創新平臺體系。

吉林大學材料學院通過學院學生會和學院學生團委的“本科生科技創新部”和“本科生學習部”等學生團體的組織，在學院相關專業教師的指導下，有針對性地邀請科研學術素養較高的高年級本科生開展科研創新交流，定期對本科生的優秀科研成果進行展示并給予獎勵，激勵本科生主動參與科研創新活動。借助“吉林大學大學生創新創業訓練計劃”“吉林大學開放性創新實驗項目”和“挑戰杯”吉林大學大學生課外學術科技作品競賽等學校每年均開展的科研創新項目和競賽活動，對于有意愿參加的本科生，學院會積極配備指導教師并提供必要的科研條件保障。通過校級項目的訓練和比賽，不僅鍛煉了本科生的科研能力，而且為本科生國家級競賽選拔選手。在學校的支持下，學院積極組建材料成型及控制工程專業本科生團隊參加“中國大學生鑄造工藝設計大賽”“材料熱處理創新創業賽”“全國大學生焊接創新大賽”和“智能制造大賽”等國家級專業競賽，在全國范圍內進行科研競賽和學術交流，擴展參賽本科生的科研視界和科研實踐能力，提升和增強本科生的科研創新能力。近三年來，吉林大學料成型及控制工程專業本科生在國家級競賽中獲獎30余人次。

2.3 學科交叉實施科研創新

材料成型及控制工程專業以材料科學為基礎，與機械、汽車、微電子以及物理和化學等學科均有一定學科交叉。因此，本科生科研創新能力培養不應該僅僅局限于本專業領域，應鼓勵和注重學生開展、實施多學科交叉和協作創新。新工科背景下，學科交叉往往產生新的科學前沿和創新點，鼓勵學生基于本專業大膽地拓展科研思維并打破學科思維壁壘，聯合不同專業的本科生開展科研活動，是實施科研創新能力培養的重要途徑。

以吉林大學為例，在指導教師的支持下，材料成型及控制工程專業本科生與機械制造專業本科生聯合開展“金屬增材制造”的研究，與車身工程專業的本科生聯合開展“輕量化車身結構設計和焊接”的研究，與仿生工程專業的本科生聯合開展“金屬仿生表面的制備和性能”的研究，以及與化學學院的本科生聯合開展“金屬材料腐蝕機理”的研究，等等。近幾年來，材料成型及控制工程專業本科生與其他不同專業的本科生聯合開展創新科研項目50余項。吉林大學為發揮學校綜合性大學學科齊全的優勢，推動和鼓勵本科生進行科研實踐，培養本科生的科研創新能力，學校每年均開展交叉學科培育項目資助工作，申報項目組要求有不同學科的本科生。在學院和學校的重視和支持下，材料成型及控制工程專業本科生從事學科交叉科研工作的積極性得到了充分調動，已成為本科生科研創新能力培養的關鍵途徑。

2.4 校企融合助力科研創新

新工科建設的關鍵是培養造就一大批能適應新時代發展需求的多樣化、創新型卓越工程科技人才，材料成型及控制工程專業本科生在專業基本理論和實踐教學的基礎上，如果能有更多機會到企業進行與專業相關的實習、實訓或參與校企聯合開發的科研課題，有助于學生結合工程實際發現和提煉技術難題。通過學校教師和企業工程師的聯合指導，進而創新性提出解決技術難題的方法，通過專業理論與企業生產實踐的緊密結合，實現在實踐培養中提高本科生科研創新能力。

以吉林大學為例，吉林大學所在的長春市是東北老工業基地，擁有第一汽車集團公司、中車長客軌道交通有限公司等大型企業，材料成型及控制工程專業與企業的主要技術工作高度匹配。因此，多年來，吉林大學材料成型及控制工程專業積極與本市相關企業進行校企共建和技術聯合開發，為本科生科研創新提供平臺和舞臺。通過校企融合共建，培養了一大批本科生的科研創新能力，其中一部分本科生畢業后進入融合共建企業參加工作，為企業提供了創新性工程科技人才。

3 結語

綜上所述，材料成型及控制工程是現代工業和國民經濟重要的專業支撐，新工科背景下，要實現培養創新型人才的目標，必須大力加強該專業本科生創新能力的培養。以學生為中心，通過培養本科生的科研創新意識、構建科研創新平臺體系、學科交叉實施科研創新、校企融合助力科研創新等培養模式的探索和實施，有效地提高了本科生的科研創新意識和創新能力，為企業和社會培養了一大批具備創新能力的工程師和人才，助力吉林大學的“雙一流學科”建設和我國的高等教育強國建設。