“新工科”視角下材料成型及控制工程專業改造

丁 林 王洪新 張 偉 程 穎 周斌軍 賈偉建

(皖西學院機械與車輛工程學院，安徽 六安237012)

進入21世紀，以人工智能、虛擬現實、量子計算等新技術的發展如火如荼，加快產業轉型升級和動能轉換步伐，給各國經濟科技發展帶來前所未有的機遇與挑戰。習總書記指出：“工程造福人類，科技創造未來。”[1]工程改變世界，改革呼喚創新[2]。中國為主動應對新一輪科技和產業變革，中國政府提出了“中國制造2025”“一帶一路”“互聯網+”等國家戰略或倡議。而這些國家重大策略的深入實施呼喚實踐和創新型工程技術人才，產業轉型升級和新舊動能轉換呼喚創新型工程技術人才，提升國際競爭力和國家硬實力呼喚創新型工程技術人才[3-5]。

材料成型及控制工程專業體現機械工程、材料科學與工程及過程控制工程等專業領域的交互融合，是促進國民經濟發展和國防工業急需應用型工程技術人才培養的關鍵專業，肩負著為民生企業和國防工業培養大量材料成型及過程控制復合應用型工程技術人才的任務。然而，當今高校畢業的工程技術人才實踐能力不足，創新能力缺失，與新經濟時代、社會和經濟發展所需要的材料成型及控制工程專業工程技術人才必須具備優秀的實踐和創新能力存在著嚴重不匹配和脫節的現象，導致學生無法滿足社會需求。

“新工科”建設是新經濟時代為培養實踐和創新型工程技術人才而進行的工程教育改革[6]。“新工科”建設是2017年中國高等學校在“綜合性高校工程教育發展戰略研討會”上提出，其核心任務是實踐性和創新性，目的是服務新經濟發展[7]。然而，“新工科”建設實現的關鍵在于工程技術人才的培養質量。因此，地方高校如何改變傳統教育觀念，結合材料成型及控制創新需求，通過材料成型及控制工程等傳統工科專業進行升級改造，培養出適應未來產業和經濟發展的高素質應用型工程技術人才已成為一個亟待解決的關鍵問題[8-9]。

本文以皖西學院材料成型及控制工程專業為研究對象，針對地方高校材料成型及控制工程專業如何應對產業變化而開展專業升級改造的問題，提出了以改革和完善人才培養模式、加強課程建設為突破口；以“立足皖西、服務地方”為主要任務；以“加強基礎、拓寬專業、強化實踐、突出能力、面向應用、注重創新、靈活變化、體現素質”為專業建設理念[10]。加強師資與教學團隊建設，構建以密切行業發展和社會需求的“先進模具設計與制造”“材料連接工藝及控制”和“增材制造成型及控制”為專業方向；以專業綜合試驗創新平臺、校內實踐平臺和合作企業校外實習平臺相結合平臺為實踐教學模式；以校企產學研聯動交互為人才培養模式；開展以培養重實踐、善應用、強創新、活變化、高素質的工程技術人才一系列工作，探索工科專業改造升級的實施路徑。

1 “新工科”視角下地方高校材料成型及控制工程專業升級改造存在的問題

1.1 教師隊伍建設與適應“新工科”建設的工程技術人才培養相矛盾

目前，學校大量引進高學歷人才，但由于大部分人才缺乏生產實踐鍛煉，實踐教學依賴于現有教材，導致教學內容的工程性不足，培養的學生與具有實踐應用和科技創新等能力的工程技術人才目標不符。

1.2 人才培養課程體系和教學內容與“新工科”建設企業需求的實踐創新能力相矛盾

現有人才培養課程體系和教學內容過于陳舊，單門課程過于強調知識體系的全面，學生的實踐能力和創新空間不足，特別是專業課程體系與區域經濟、行業發展、企業發展、工程需求存在一定脫節，不能滿足“新工科”建設背景下地方高校畢業人才服務地方經濟和產業發展要求。

1.3 教學模式與“新工科”視角下學生實踐和創新能力培養相矛盾

現有的教學模式是將老師視作教學中心、以課本為基礎，無助于學生對新知識的探求，無助于學生學習潛能和主動性的激發，無助于學生實踐和創新能力的培養，無助于學生的角色轉換。

1.4 實踐教學資源平臺與“新工科”工程應用人才培養相矛盾

現有實踐教學平臺以高校專業實驗室作為主要人才培養平臺，缺少企業工程實踐平臺，且平臺非常分散，不能合理使用，同時欠缺共有的課題進行設備管理及使用，造成學生實踐和創新能力培養目標模糊，主動性不足，人才培養效果減弱。

1.5 專業人才培養模式與“新工科”需求的工程應用型人才培養相矛盾

目前，材料成型及控制工程專業是以培養掌握自然學科基礎知識、控制、機械設計學科等相關領域的理論知識、方法及實踐技能，具備工程應用能力和創新精神的專門人才為主要任務。然而，“新工科”建設的核心任務是強化學生的實踐和創新能力，以滿足經濟發展對工程科技人才的需求。

2 “新工科”視角下材料成型及控制工程專業升級改造思路

根據“新工科”建設內涵，提出材料成型及控制工程專業升級改造的思路：建設引進與自主培養專兼職教師相結合的師資隊伍，提升教學團隊的學歷層次和實踐創新能力；完善人才培養方案，重構課程體系，積極推進課程建設，創新人才培養模式、教學模式、教學方法和手段，提升教學質量；加強與企業合作，以專業-學校-企業三級實踐平臺為依托，打造校企協同育人實踐教學平臺，建設人才培養示范基地；建立、健全各類教學規章制度，強化教學管理。實現重實踐、善應用、強創新及活變化于一體的“新工科”工程技術人才的培養(造改思路見圖1)。

圖1 專業升級改造主要思路

3 “新工科”視角下材料成型及控制工程專業升級改造舉措

3.1 加強適應“新工科”的師資隊伍和教學團隊建設

圍繞“新工科”建設需求，通過引進教師、注重青年教師培養等措施，不斷提升專職教師隊伍的學歷層次和教學水平。青年教師實行導師制，并鼓勵青年教師進修或做訪問學者，提升理論水平，借鑒名校的教學理念、方法和手段，拓寬視野；加強“雙師型”教師隊伍建設，鼓勵青年教師到企業掛職鍛煉，參加實驗室建設，參與科研和科技服務，參與合作企業應用性項目研究，切實提高其實踐教學能力。

以材控工程教研室為平臺，建設一支以專職教師為主、專兼職教師相結合的有較強向心力的“雙師型”教學團隊，形成有效的合作機制。每學期利用教研室教研活動時間讓經驗豐富的老教師通過講座和專題研討會等形成幫助青年教師分析教學過程中的得與失，改革教學方法和模式，加強團隊建設，凝聚團隊精神，提升教學能力[11]。

3.2 構建適應“新工科”人才培養要求的課程體系

3.2.1 根據“新工科”建設要求，成立由教學管理人員、教育專家、專任教師、行業人員等組成的專業建設指導委員會，對課程體系內容進行研究和指導，全面提升專業人才培養能力和企業認可能力。

3.2.2 圍繞“新工科”建設，以企業需求為導向，構建集實踐性、創新性、善應用、活變化于一體的工程技術人才的課程體系。將“大工程觀”融入課程體系設計和改革，以培養學生實踐能力和創新能力、服務地方經濟建設為基本定位。人才培養方案中設置“先進模具設計制造”“材料連接工藝及控制”和“增材制造成型及控制”三個專業，并根據地方經濟發展變化，適時調整專業方向。

3.2.3 依據區域經濟發展和企業需要，適時調整部分課程，實現課程體系與社會需求無縫對接。增設反映學科前沿及學科交叉性強的課程，注重雙語教學，強調專業教育與國際接軌，以強化工程技術技能為主線；同時增加通識教育、社科類等課程。引導學生加強自身能力，從不同角度綜合思考，為科技創新奠定基礎。

3.3 加強適應“新工科”的課程建設

為適應“新工科”建設需求，構建機械、材料及控制工程等多學科交叉融合課程，同時以MOOC或精品線下課程建設為載體，主動適應新經濟時代行業和社會發展的需要，持續加入新的教學知識和方法，創新教學技能，強化師生互動。主動誠邀企業人員共商課程教學標準修改、評分標準，推進“新工科”的課程建設。

3.4 探索適應“新工科”理念的教學模式

強化一切教學活動圍繞學生開展，開展課程教學模式改革。探索實施多渠道融合式的“新工科”教學模式：學生的培養除專業教師授課的主渠道外，還采取學生參與專家學術講座、學科競賽和創新試驗、教師科研課題和發表學術論文、合作企業生產等輔助渠道，來延伸學生的學習領域，重視學生的工程實踐能力、強化學生的應用創新能力、增強學生的變通能力，學生參與輔助渠道的程度和效果可以設置學分的形式進行評價[12]。

另外，教學輔以學產研協同教育、導師制等形式，保證培養方案的實施，使人才培養方案和模式適合“新工科”范式。改革教學質量評價和監控體系，教學質量評價有同行、學生、管理人員、督導團和企業專家評教，并把企業專家評價意見作為教學模式改革的重要依據；教學過程監控通過教學計劃和實際進度對照、教學期中檢查、學生信息員反饋、試卷審批制等方式全面監控教學過程。

3.5 以“新工科”項目促進和科研帶動教學質量

為適應“新工科”建設需求，教師可采用項目促進和科研帶動與實踐教學環節相結合的方法，使學生主動參與課程項目，促使其掌握課程知識，鍛煉創新思維，綜合利用各學科的知識，增強學生應對工程實際困難的能力，促進教學質量的提高。另外，鼓勵老師主動參與組織學科團隊，聯合申報及參與不同類別的項目，最大限度地讓學生進入老師的各類項目中，培養和增強學生應用創新能力和工程實踐能力，帶動教學目的的達成及質量的改善。鼓勵學生積極參與“互聯網+大賽”、大學生創新創業項目、學科競賽和科技創新活動，發表學術論文，培養其工程實踐能力、激發其創造思維能力、強化應用變通能力。

3.6 探索適應“新工科”校企聯動交互式人才培養模式

為達到重實踐、善應用、強創新、活變化的“新工科”工程技術人才的培養要求，專業人才培養要充分利用企業資源，探索實施企業的生產實踐、技術開發、技術人才和學校的學生學習、老師科研相互交融的學產研聯動交互式人才培養模式。學校→企業：⑴學生到合作企業的實踐時間不少于半學期，認識實習由企業技術負責人帶隊介紹參觀，生產實習分組分散到不同合作企業，由企業技術人員或骨干對學生開展一對一導師制式指導實習，畢業實習和設計原則上選擇企業的實踐課題或教師科研項目；⑵專業教師要充分進行學產研合作課題研究，原則上申報的應用性課題要以合作企業為合作載體，積極為企業舉辦技術培訓，爭取在企業掛職鍛煉。企業→學校：企業除接收指導學生的實習和設計外，企業技術專家可組建校外專業建設委員會，參與專業人才培養方案、課程大綱修訂，課程體系設置、實驗室建設研討，定期舉行行業發展動態講座。

3.7 打造“新工科”校企協同育人平臺實踐教學體系

“新工科”工程技術人才的培養，關鍵在于實踐教學的條件、環境和實踐教學計劃的可操作性。校企協同育人平臺實踐教學體系的打造，是以專業綜合實踐創新平臺、學校工創中心、校企合作基地的校外實習平臺為依托。積極探索創新型、綜合化的實踐教學新結構，構建以驗證性實踐項目為基礎、綜合與設計性實踐為主體、創新與探索性實踐為重點的實踐教學新體系；落實一切教學活動圍繞學生開展的“新工科”的人才培養理念，研究開設綜合性、問題導向性、前沿探討性實踐項目[13]；探討實踐單獨設課方式，改革現有實踐教學考核模式，突出師生互動與小組協作，強調過程考核與結果的逆向分析，建立以學習者為中心的實踐教學多元考核機制。

3.8 構建適應“新工科”發展的示范性校外實習基地

積極維護與合作企業的良好關系，推進學產研項目的深層次合作，共建人才培養示范實習基地，按照企業對人才的知識結構和能力要求安排理論教學、實踐教學、畢業實習和畢業設計，加強學生工程技術能力和適應社會的能力，提高材料成型及控制工程專業的社會服務能力和社會影響力，共同建立實踐教學的考核評價機制。

3.9 加強適應“新工科”的教學管理建設

根據“新工科”確立以學生為中心地位，建立、健全各類教學規章制度；提高教學管理水平，健全和完善教研室主任聽課制度、教學督導制度、學生信息反饋制度、教師教案和試卷抽查制度、畢業設計課題審批、中期檢查制度和教學資料規范歸檔等管理制度，使教學工作的每一個環節都做到有章可循；強化試卷審批和考試管理工作；構建本科教學質量監控體系，規范完善理論課監控體系、實習監控體系、畢業環節監控體系、實驗課監控體系[14]；強化教學督導、學生評教、教師評學、學生信息員制度、青年教師導師制等制度，加強對本專業教學工作的監督。

4 “新工科”視角下材料成型及控制工程專業升級改造的反思

4.1 “新工科”建設是為了國家戰略順利實施以及未來產業發展對人才的需求而著手進行的專業建設，是在摸索中前行。在“新工科”建設中，動員專業教師全員參與，以“摸著石頭過河”的心態，邊干邊學習，推動專業“新工科”建設前行。

4.2 “新工科”建設的實質是建立多學科交互嵌入式融合發展，使之相互支撐，相互促進，這樣就需要學校層面建立專門的組織機構，來協調、推進、保障“新工科”建設中學院、學科及課程設置的順利推進。

4.3 “新工科”建設必須以校政企三方緊密聯系、互相支持、相互協調為基礎。學校的發展需要政府政策的幫助和支持，地方經濟和行業發展狀況是專業升級改造的前提，而“新工科”建設中人才的培養需要企業的參與，人才培養的結果需要企業檢驗。因此，基于“新工科”建設對高校培養實踐和創新能力的應用型工程技術人才的新要求，加強校政合作、校企合作、產教融合、學科融合、課程融合、虛實結合，是“新工科”建設成敗的關鍵。

總之，材料成型及控制工程專業專業改造升級中要強調新知識、新技術及新工藝的融入，強化專業基礎知識掌握、突出工程實踐與創新能力的培養；理順通才教育與個性發展，傳統與創新以及工程教育與人文藝術的結合。