“新工科+工程認證+雙一流”背景下地方高校材料卓越工程師培養實踐教學體系構建

宋 強，胡亞茹，楊 媛，尚晉謙，朱繪美，肖國慶

(西安建筑科技大學 材料科學與工程學院，西安 710055)

西安建筑科技大學材料科學與工程專業以無機非金屬材料為特色，涵蓋傳統的耐火材料、陶瓷材料、水泥及混凝土等多個方向。擁有材料科學與工程一級學科博士點，博士后流動站，是教育部無機非金屬材料專業教學指導委員會主任委員單位(2013—2017 年)?，F有國家級實驗教學示范中心、國家重點實驗室和國家地方聯合工程研究中心等國家級平臺。材料科學與工程專業為國家級、省級特色專業和省級“名牌專業”，2010 年首批進入國家卓越工程師培養計劃試點專業，2015 年通過教育部工程教育專業認證，2017 年入選陜西省“一流專業”建設項目，第四輪學科評估結果為B(20%～30%)，2018 年通過工程教育專業認證復評。2020 年7月首次進入基本科學指標數據庫(ESI)全球前1%。

歷經多年建設，材料科學與工程專業卓越工程師在人才培養模式改革、平臺建設、校企合作教育、教師隊伍建設和工程教育面向世界等方面取得了一些成果，先后獲國家教學成果二等獎2 項，但與國內雙一流院校相比，仍然存在顯著差距。如何對傳統無機非金屬材料工科現有的(舊)學科轉型、改造和升級，以產業鏈的整合替代傳統學科專業化的分工；優化地方高校區域性一流學科建設路徑，提升學科在地區乃至全國的影響力和競爭力；促進工程實踐教育，提高工程教育的質量，建設滿足工程教育專業認證的實踐教學模式是地方高等院校傳統工科建設的重要任務。

在上述背景下，為適應新工科建設要求，保持學科辦學特色以滿足地方和行業對無機非金屬材料專業人才的需求，著力培養寬口徑、厚基礎、強能力和高素質拔尖人才，教研室大幅度修訂卓越工程師培養計劃和課程方案，提出了全面、完整且詳實的，可支撐工程教育專業認證和新工科學生實踐能力要求的卓越工程師實踐教學方案。

一、統籌協調，大幅度修訂了卓越工程師培養方案，探索了以科研任務為目標的實踐教學方案

2018 年教育部高等教育司發布了由高等學校教學指導委員會研究制定的《普遍高等學校本科專業類教學質量國家標準》，是各專業應達到的質量標準，是設置本科專業、指導專業建設和評價專業教學質量的基本依據。依據該標準，卓越工程師教研室培養計劃在原有基礎上進行修訂。卓越工程師培養計劃中原來的實踐教學工作主要由粉體教研室承擔，實踐教學內容也以“水泥”相關實驗、實習和設計為主。修訂后的培養計劃大幅度縮減了“水泥”方向的內容，將課程設置劃分為“水泥”“混凝土”“耐火材料”3 個方向，增加耐火材料和混凝土2 個方向的實踐教學內容。在保證實踐教學總學分和時長增加不大的情況下，基本等量分配3 個方向的實踐教學內容。具體做法：一是精選3 個方向有代表性的經典實踐教學內容作為卓越工程師實踐教學內容；二是將卓越工程師班學生按照個人意愿分配到3 個方向的熱工設計、工藝設計等共性實踐教學任務中去。

針對課內和獨立開設的實驗內容相對陳舊，教師和學生熱情不高，當前學科國際前沿研究脫節等問題，在滿足教學目標和工程教育專業認證要求的前提下，支持代課教師將自己承擔的科研任務與實踐教學內容結合起來，在這些實踐教學環節開展基于具體科研任務的科學實驗。新增材料制備及性能檢測綜合實驗、材料科學與工程創新實踐和創新創業社會實踐調研等實踐教學課程。

二、新增了數個實習基地，構建了校外定崗畢業設計模式

針對目前畢業設計內容陳舊，與工程設計實際相差較大的問題，改革了原來指導教師指導學生只在學校開展畢業設計的模式。卓越工程師班的畢業設計選題全部按照設計題目要求，由企業技術人員與校內指導教師擬定、學生根據自身深造和就業方向自由申請，指導教師按照學生成績和特點選擇確定。題目擬定必須結合生產實際，注重行業發展趨勢要求，傾向于新產品、新工藝設計和對現有工藝技術改造，同時考慮環保、安全等因素。對于保送研究生，則由將來的碩士導師根據主持課題擬定設計題目，經過校內畢業設計導師同意后立題，如圖1 所示。支持學生在就業單位開展畢業實習和畢業設計，學生在就業單位開展畢業設計的相關工藝流程圖如圖2 所示，盡早熟悉工作環境，人事關系，企業(課題組)文化，職業道德要求。學生在校外開展畢業實習和設計過程中，通過視頻會議等方式開展每周匯報、每月總結、開題報告、中期匯報和檢查，返校參加畢業答辯等過程考核和成果評價。

圖1 保送研究生按照擬錄取碩士導師課題開展的畢業設計路線圖

圖2 就業學生在中國中材國際工程股份有限公司設計的水泥原料粉磨及廢氣處理車間工藝流程圖

同時為了配合上述改革內容，與中國中材國際工程股份有限公司、新疆凱盛建材設計研究院和陜西凝遠新材料科技股份有限公司等12 家單位簽訂實習基地協議，確保每年有一定數量的四年級學生可在這些單位開展畢業實習和畢業設計。也為配合這一改革，調整了卓越工程師實踐教學基金使用辦法的相關內容，在資金上保障了校外頂崗畢業設計的時長和效果。學院每年投入10 萬元與8 家單位開展了卓越材料工程師校外頂崗畢業設計，取得了較好的效果。

后續如何深化合作方式，如何在拓展合作企業，降低投入成本等方面開展進一步地優化，讓學生有機會到企業第一線了解產品、工藝和行業，開拓學生的視野，激活學生的思維，也讓新工科人才培養體系更具針對性和有效性。

三、深化了校內專職教師和校外兼職教師共同指導實踐教學的實踐教學模式

基于學校對教師專業技術職務晉升中工程實踐的要求，教研室通過內部發掘和外部聘任的方式建立了有實踐教學經驗的校內外雙師型教師隊伍。院內安排具有豐富工程實踐經驗的高級職稱教師承擔卓越材料工程師的實踐教學任務。提出所有專業實踐教學環節，必須有校外指導教師參與的要求。校外聘任一批具有現代企業實踐經驗的行業領軍專家講授、指導專業課程和實驗，同時聘請一部分大型、知名企業的高級工程師承擔工程教育和校外實踐教學工作，建立行業領軍專家和校外實踐教學指導教師聘任、資助辦法(西安建筑科技大學卓越材料工程師校外指導教師聘任和管理暫行辦法)。聘任“全國工程設計大師”蔡玉良，江蘇省顆粒學會理事長葉旭初，以及豐田(澳大利亞)數據首席科學家程國堅等國內外領軍專家為卓越工程師講授工藝設計概論、工藝學和材料工程進展等實操性、前沿性課程部分內容。擇機邀請國家杰出青年基金獲得者等高層次人才就實踐創新、學科發展、經驗感悟和敬業精神等職業素養開展講授和交流，以增強學生工程創新能力，引導學生樹立正確的理想信念。

聘請19 名校外具有高級職稱的業內專家擔任校外頂崗畢業設計指導教師，與校內指導教師共同指導卓越工程師班學生的畢業設計工作，校外指導教師聘書示意圖如圖3 所示，校外指導教師信息如圖4 所示。

圖3 校外指導教師聘書

圖4 校外指導教師信息截圖

四、探索了以潛在就業單位或深造留學為目標的畢業實習模式

為解決畢業生就業后角色轉換慢，工作上手慢，以及企業培訓時間成本高等現實問題，支持畢業生在將來就業的單位開展頂崗畢業設計，鼓勵學生在生產實習、畢業實習等實踐環節在就業單位開展實習。2019 年3月支持堅純和張維康2 名學生赴中國中材國際工程股份有限公司開展畢業實習和畢業設計，堅純同學順利簽約該單位(如圖5 所示)。2019 年7 月支持李朝、姬煥英和張迪3 名學生赴中國中材國際工程股份有限公司開展為期2 個月的生產實習(如圖6 所示)，李朝同學和姬煥英同學順利簽約該單位。

圖5 在中材國際畢業實習和畢業設計

圖6 在中材國際開展生產實習(2 個月)

同時，對于打算繼續深造或留學的學生，現有培養計劃實踐教學內容不能囊括接收單位要求的情況，支持這些學生在完成教學計劃內學習任務的基礎上，開展實習實踐活動(如圖7 所示)。具體做法包括報銷往返路費，給與一定的生活補貼，以及利用教職工原有關系幫助聯系實習單位等。

圖7 在廣東蒙娜麗莎公司生產實習(2 個月)

五、建設和完善了生產實習課程在線學習平臺，探索了內容差異化和評價規范化的生產實習模式

如第一章節所述，課題組改革現有實習內容，將原有“水泥”方向實習拓展到“水泥”“混凝土”“耐火材料”3 個方向實習。3 個方向原來的實習在實習內容、實習時長和實習方案等方面都有不同，為了適應改革后的實習模式和考核方案，滿足工程教育專業認證等體系要求，制定了實習內容差異化，過程管理和評價指標規范化的實習制度。

建立和完善了超過40 個微課視頻資料，超過10 項安全教育和崗位職責資料，35 項標準規范環保法規資料，以及130 個涵蓋整個水泥生產全過程的問題資料庫和其他辦法、方案(如圖8 所示)。

圖8 生產實習在線學習網站門戶截圖

六、結束語

項目在卓越工程師教育培養計劃、工程教育專業認證的基礎上，聚焦新工科建設要求，分析了材料專業實踐教學環節的現狀與問題，通過多元化組建實踐教學師資隊伍，現有實踐教學環節和模式優化調整，以實際課題任務為依托的專業實驗課程設置，頂崗畢業實習和設計，以及外部資金支持保障等方面，構建了面向新工科建設的卓越材料工程師實踐教學體系。

實踐教學是衡量學生理論基礎、實踐動手能力和解決問題綜合水平的標尺，既是專業課程知識的實踐運用，又是所學專業課程知識的檢驗。為契合工程教育專業認證和新工科建設要求，從師資隊伍建設入手，借助多個獎助學金平臺，緊密聯系教工科研課題與學生專業課程實驗，提升學生理論知識與生產實踐相結合的能力和學生解決復雜工程問題的能力，增強學生實踐實習的主動性和參與性。項目研究緊密結合學校重要改革實踐，研究成果直接推動了卓越工程師實踐教學效果的提升和管理服務工作創新，組織制定和修訂了一系列相關教學管理制度，項目總結歸納和研究提出的教學管理若干運行機制，應用于教學管理實踐中行之有效，形成了有利于大學生成人、成才的人才實踐教學培養體系，探索了培養“有創意、能創新、善創業”的卓越材料工程師的有效路徑。