新工科背景下材料成型及控制工程專業培養創新人才存在的問題及解決策略

倪增磊，王艷紅，彭 進，楊嘉佳，黃 亮

（華北水利水電大學，河南 鄭州 450045）

一直以來，我國制造業一直是我國的支柱產業，長期得益于我國人口眾多，人工成本低，如今區域制造的崛起，全球供應鏈布局調整、原有的大學的基礎研究、院所的共性技術、與企業的商業轉化缺乏連續性、創新性導致已經無法有力推進中國制造的高端發展，可以說只有大力加強對新型工科人才的培養投入，才能使中國制造以嶄新的姿態站在世界工業制造的舞臺上[1]。在國家經濟轉型升級、新能源大規模應用發展和新經濟快速興起的關鍵時期，年輕一代正在重新定義“中國制造”，一股巨大的青春動能正推動制造大國快速奔向制造強國。為此加快變革工程專業建設人才培養是實現中國制造轉型升級的必由之路。《復旦共識》《天大行動》《北京指南》三部曲拉開了教育部對新工科建設開展工程教育改革的人才培養積極探索，強調了加快新工科建設的重要性，指明了我國工程教育人才培養新航向，對新興產業大幅崛起環境下工程專業人才提出了更高的培養要求[2]。華北水利水電大學材料學院材料成型及控制工程專業在進行新工科研究和實踐方面結合自身情況，通過優化專業課程體系，同優勢專業課程之間的互動交叉等措施全面培養學生進行知識創造、技術創新的綜合能力，緊跟工業發展時代潮流，讓學生擁有更強的團隊協作能力，更高的實踐水平，為我國制造業轉型升級提供符合需要的創新性實踐人才。

1 現階段材料成型及控制工程專業創新人才培養的問題

1.1 傳統人才培養理念滯后于新工科背景下人才培養需要

材料成型及控制工程專業經過幾十年的發展，在傳統的教學觀念下形成了理論學習為主，試驗實踐相對為輔的人才培養方式，逐漸形成了以書本考試成績來衡量學生是否優秀的評判標準，致使學生過分重視理論學習而對實踐試驗不感興趣的問題，這與新工科背景下強調學生多元化、創新實踐能力強的人才培養理念是不符的[3]。因此，材料成型及控制工程專業在人才培養理念上需要進行轉變，因材施教，根據學生的各方面特點，尊重學生個人想法，充分發揮學生個人好奇心和想象力，注重讓學生從書本中走出來。實踐的環節更是增強學生創新能力，提高創新意識的重要一環，做到教學教材與實踐應用的無縫鏈接，讓原先試驗實踐不再是形式上的教學過程，而是學生自我提升，自我發現。自我展示的新舞臺。減輕學習成績評判學生優秀與否的比重，充分發揮實踐在人才培養上的作用，通過重視實踐試驗來加強學生團隊合作能力，培養創新能力，讓學生一起做知識的發現者，不僅僅是知識的傳承者。

1.2 原有知識體系與制造行業技術應用現狀不匹配

隨著我國制造業的轉型升級，數字化智能工廠的興建，數控技術的進步，智能機器代替傳統手工作業是未來工業發展的不可逆潮流，提升制造效率而不降低制造水平成為急需攻克的重大難題，提高人工設備原材料的綜合利用率，對降低能源損耗、節能減排、降低生產成本、實現高質量發展具有重要意義[4]。同時，制造工藝技術的進步使得任何過程都不是相對獨立的，因此在知識體系建設中必須進行學科間的交叉融合，注重學生多方面知識的學習，才能更好地讓學生站在多個角度上發現問題，分析問題，解決問題。正所謂孤掌難鳴，單一化的工程實踐遠遠不能適應高端智能制造行業發展需要。材料成型及控制工程專業鑄造、鍛造、焊接、沖壓相關工藝技術不斷完善，也使得傳統的加工作業方式不再適用現階段工業化生產需要。因此必須全面加快新型技術的發展使沖壓、焊接、鑄造、鍛造等制造工藝技術在機械化、自動化基礎上與信息化智能化聯合起來，推動加工技術革新。社會的快速發展、信息的高效傳遞、技術的更新迭代等各種各樣的變化，需要對材料成型及控制工程專業創新人才培養提出新的要求。

1.3 材控專業人才培養模式固化不利于學生多元化發展

人才培養方向過分專業化。過分強調專一性的培養模式，在鑄造、焊接、模具、鍛造四個主要方向上設有較為明顯的區分界限。雖然學生畢業后能夠很快適應工作要求，但由于缺乏系統的綜合性培養，過分注重單一性的培養，如此意義上的涇渭分明，不利于學生在工作崗位上快速轉換，不利于學生更快的成長為綜合性工程技術人才[5]。材料成型及控制工程專業需要拓寬知識面的方向上進行人才培養、不斷增強學生對行業的適應性。為了實現傳統的材料成型及控制工程才培養模式和高速的工業制造發展同步，學校要緊跟產業結構升級步伐，改革完善迎合時代發展需要的人才培養模式，在專業方向上注重多通道知識結構，讓學生具有更加全面的知識結構體系，為國家制造建設積極培養一批創新型工程科技人才。

2 材料成型及控制工程專業新工科背景下課程體系建設研究與實踐

2.1 推進學科交叉融合

在教學形式上，通過大學生選課，學生依據自己的興趣愛好和就業意向，選擇學習課程，在學習過程中通過與其他專業學生相互交流學習提高自己的綜合能力，同樣的專題交流學習會等其他方式也能促使不同專業學生集中在一塊學習、實踐和交流（如圖1）。不僅使學生的知識內容體系交叉復合，更有利于學生思維能力的批判性，多樣性的養成，與同學知識共享交流的過程中更能進一步提高溝通表達能力。在創新競賽方面，通過與其他學院合作，創辦自動化+機械化+信息化的學科競賽，幫助學生進一步提升自動化、信息技術領域的學科知識，強化綜合性分析能力與表達能力，使學生的思維方式更具有貼合實際的邏輯性，頒發榮譽證書和現金獎勵，刺激學生參與競賽的熱情，加強學生對學好專業課程的興趣，只有學生產生興趣并全身心投入，才能更好地打牢專業知識和技能的基礎。在專業培養方面，在原有主修課程和選修課程的基礎上推進跨學院、跨學科選課；同時，引入更多的智能化、信息化、自動化選修課程。它山之石可以攻玉，學生在與不同學院，不同學科專業同學互動交流學習中可以開闊學生視野，產生將本專業課程應用方面的不足用其他學科相關方面的優勢結合起來的想法，進行多個維度的思考，為以后的處理工程問題思路上增添新的方向和解決方案，學生更加寬廣的知識面增加了創造新事物、新技術的可能性。

圖1 材料成型及控制工程課程體系（圖片來源于網絡）

2.2 加強專業知識深度學習理解

在工程領域，很多問題的解決展開都涵蓋技術要求、設備能力，作業環境等諸多因素，如果不能解決復雜的工程問題，那么這樣的工程教育是毫無意義的，新工科背景下工程教育人才不應該是紙老虎，應該是能夠快速響應分析解決工程問題的專業技術人才。學生在專業知識學習上僅僅做到不求甚解是遠遠達不到要求的，學生的知識認知停留在知道層面，無法做到舉一反三，牛頓說：“如果說我比別人看得更遠些，那是因為我站在了巨人的肩上”。所以要想日后解決復雜工程問題，使學生能夠成為創新型人才，就應該加強學生對專業理論知識、實踐技能深度的學習，保證能夠先爬上巨人的肩膀，再談及睜眼看世界。因此，對于專業理論知識課程學習上，要提高專業核心課程學分比重，加大考試力度，同時注重對學生課程設計、工藝實習等環節選題立項的新穎性、實用性，充分結合各個階段所學理論知識，加大對這類課程設計應用的難度，充分強化學生對理論知識的理解。通過開展圍繞強化深層次理論學習的設計，讓學生在進行該類課程設計、實習等環節中意識到自我理論知識不完善、不深刻，從而加強自我學習，提高專業理論知識學習理解深度。讓學生認識到沒有扎實的學科理論知識就無法完成課程設計、實習等任務這一問題。因為只有充分理解專業理論知識，才能盡快了解工程技術問題上存在的缺陷和不足，才能更好地解決復雜的工程問題，沒有扎實的學科理論知識作根基，有時過分強調實踐的重要性，往往會起到拔苗助長的作用，難免使學生在未來工程技術上的創新成為一紙空談，因此在新工科背景下注重創新性人才的培養中應更加注重專業知識的強化深度學習[6]。

2.3 建立健全學校與外界交流合作新高地

學校一方面通過引進新的試驗儀器設備，讓學生可以利用現金的設備儀器參與實踐試驗，增強動手實踐能力。新試驗儀器設備的選用上保證足夠先進，設備儀器利用率高、智能化程度高的，努力打造成河南省內一流的實驗實訓中心，新的試驗儀器設備的引進不僅為學生創造了更豐富多樣的學習形式；同時，增加了學習的趣味性，通過研究討論實踐性課程和教育教學的搭配形式，不斷培養學生動手實踐能力，創新意識。另一方面，專業建立一批新的校外學生實習基地，鼓勵學生積極參與企業項目，解決實際生產問題。在新的校外實習基地企業選擇上我們要求合作企業有以下幾個條件：（1）企業要有足夠的規模實力，在本工程制造行業發展上擁有較強的競爭優勢，良好的企業信譽；（2）公司業務覆蓋面廣，擁有與材料成型及工程專業相關的鑄、鍛、焊、沖等加工方式相關的作業產線，且智能化程度較高；（3）重視校企合作，有意向同學校在科技攻關、技術研發、成果轉化、人才培養、學生就業等方面開展深入合作（如圖2）。學校通過將企業生產過程中存在的復雜工程技術問題適當的引入到教育教學環境中，提高學生解決復雜工程問題的解決能力，讓學生了解行業內前沿的工程實際的瓶頸，激發學生努力學習好相關知識，為以后創新性的解決工程實際問題、增加就業率埋下伏筆。最后，聯合其他高校搭建線上學生交流信息平臺，創辦線下交流報告會，打破學校間學生之間溝通交流的屏障，通過多種形式多種渠道提升學生間思想交流融合，讓學生的想法可以通過與其他高校學生的交流中得到升華和創新。[7]

圖2 材料成型及控制工程專業就業領域（圖片來源于網絡）

3 結語

新工科背景下材料成型及控制工程專業人才的培養一方面要跟緊教育部改革要求，在高校人才培養模式上樹立正確積極的人才培養理念，另一方面又要結合學校實際情況，不僅要促進學生學科信息上的交叉融合，更要注重學生專業知識的深度學習，建立更多的溝通交流平臺，培養學生的創新意識，提高創新能力，使學生能夠面向未來解決實際工程中復雜的技術難題，進而在工作崗位上創新創效，在新工科背景下不斷完善工程教育人才培養方案，確保我國由中國制造向中國創造的轉變，實現高質量發展。