新材料發展趨勢下材料類專業人才培養的探索

魏端麗，杜 妮，唐 婧，王 穎

(武漢工程大學郵電與信息工程學院 化工與材料工程學院，湖北 武漢 430073)

新材料產業是我國材料工業發展的先導，是七大戰略性新興產業發展的基礎和保障。近年來，在政府引導和企業自主創新兩種力量作用下，我國新材料產業呈現出集群化發展態勢，并顯現出專業化和特色化的特征[1-3]。在此背景下，企業也逐漸青睞于多元化人才和應用型人才[4-6]。

材料類專業作為新材料產業發展的前驅動力，應充分考量行業發展趨勢，并對接行業需求適當做出調整。高分子材料與工程專業在材料類專業中占有重要的地位，全國約有100余所院校開設了該專業。因此，本文以高分子材料與工程專業為例，在新材料產業集群化發展趨勢的背景下，分析討論了其人才培養?，F存的問題，并提出了改革的建議。

1 高分子材料與工程專業人才培養現存問題

1.1 課程設置陳舊，教育理念落后

新材料產業集群化發展的同時本科教育也逐漸從理論型人才培養轉向于應用型人才培養。這一轉變也迫使各高校對高分子材料與工程專業的人才培養方案進行調整[7]。然而，目前大部分院校的人才培養方案還是墨守成規。具體表現為課程設置陳舊、專業特色不突出、教育理念落后。

在課程設置方面，大部分院校的高分子材料與工程專業的課程體系相似。以我院高分子材料與工程專業人才培養方案為例，其各類課程的學分占比如表1所示。從表1中看出，通識課程所占比例較大，專業教育模塊所占學分比例略低，創新教育模塊稍有不足。要適應新材料產業對人才多元化和應用型的要求，課程體系的設置還需進一步調整和優化。

表1 高分子材料與工程專業各類課程學分占比 %

在專業特色方面，現如今的材料早已不是單一的，而是具有多功能的復合型材料。新材料產業的集群化發展也對材料的多元化和智能化提出了更高的要求。然而，大部分院校所設置的專業課程仍然拘泥于傳統材料和傳統的成型方法，缺少與新材料和新工業的連接。若要適應新材料產業集群化的發展趨勢，還需進一步調整和加強專業課程建設。

在教育理念方面，部分教師不注重及時更換教學內容，忽略了新材料產業集群化發展的趨勢，仍然認為學時長短是決定學生學習好壞的標準，并且只注重理論教學而忽視了能力培養，結果只能將學生培養成理論者，而不是實際工作者，導致學生畢業時無法適應快速變化的市場需求，難以順利就業。

1.2 授課方式單一，缺乏學科互通

目前，各大高校主要的授課方式仍然是以課堂教學為主，多媒體展示為輔，這種授課方式既傳統又單一，無法調動學生主動學習的積極性[8-9]。更重要的是，這種教學模式是一次性的，學生無法在課下回顧上課講授過程，只能通過看書自學的形式消化難點和疑點，這種學習方式使得學習效率大大降低，學習質量也得不到有力的保障。另外，該方式往往受限于課時，從1.1的分析中看出，課程體系中專業教育模塊的學分比例本來就受限，再加上課堂教學學時的限制，根本無法進行相關學科知識的有效拓展和互通。

不僅如此，對于高分子材料與工程專業而言，知識面涵蓋非常廣，不僅包括了高分子科學的相關基礎理論，如高分子化學、高分子物理、合成工藝學等，還涉及到材料加工、成型、設備和測試等。如此龐大的知識體系本來就需要大量得時間和實踐去完成，再加上要適應當下新材料產業發展趨勢，必然還要加強和其他學科、其他專業之間的互融，這就要求更多的教學環節和教學方式做支撐。

最后，理論知識固然重要，但實操能力更是適應新材料產業集群化發展趨勢的必備條件。傳統課堂教學無法培養學生實際動手能力，更不能滿足個性化培養的需求。這一點已成為現階段人才培養環節的一大弊病。

1.3 “產、學、研”融合度不夠

為了促進新材料產業的發展，我國出臺了一系列相關政策，其中多次強調了“產、學、研”相結合、相融合的重要性。然而，絕大多數本科院校中，高分子材料與工程專業的課程設置偏重于理論教學，對于“產”和“研”的重視程度不夠，或者存在“產、學、研”各培養環節聯系不緊密，甚至脫節的問題[10]。特別是，近年來受市場大環境的影響，與企業合作的實習環節也備受限制，學生無法進入工廠實地觀察和學習相關成型設備的操作，而校方受限于資金問題，也無法采購最新或品種多樣的教學設備，因此無法滿足對于學生工程訓練的要求。另一方面，本科教育階段往往更加注重學分的積累，對于“研”的重視程度不夠，學生做實驗大多是遵循指導老師給定的實驗方案機械的完成操作步驟，并沒有達到科研實訓的效果。

2 高分子材料與工程專業人才培養的改革探討

2.1 改革教學模式，加強混合式教學模式的建立

近年來，各大高校均建立了線上教學平臺。如我校是通過優學院平臺建課，將電子版教材、課件、習題集和相關教學視頻上傳，分享給學生，然后再進行直播教學。然而存粹的線上教學存在師生互動差、網速受限、監管不便等問題。因此，完全依賴線上教學也不能滿足當下人才培養的需求，而是應將線下傳統教學與線上教學相結合，建立混合式教學模式，并利用線下教學講授基本原理，再利用線上平臺分享拓展知識、設置考核標準，以此來加強混合式教學效果?？晒﹨⒖嫉木€上考核標準如圖1所示。

圖1 線上考核標準參考圖

以高分子材料與工程專業必修課《高分子合成工藝設計》為例，工藝流程圖的繪制方法、物料衡算、熱量衡算，以及設備工藝計算可在線下進行，通過一步步演算推導加強和學生的互動，幫助學生理解。再利用線上平臺分享工藝設計實例、化工設計大賽動畫等內容，并設置線上課件學習時長、課件學習進度、單元測試、線上話題討論、作業等考核標準。一方面可幫助學生鞏固理論知識，另一方面可引發學生主動學習的興趣。更重要的是，線上平臺可以實時監測記錄每一位學生的學習情況，及時反饋給任課老師，有利于老師更好的掌握每一位學生對各章節的學習情況，便于及時調整教學方案，查漏補缺。

2.2 充分利用“互聯網+”，實現多專業融合，培養多元化人才

在5G時代，高校應充分利用“互聯網+”，打造數字化教學平臺，促進各學科之間的互通?？刹僮鞯姆桨赣校旱谝唬沙浞掷肰R技術，搭載互聯網平臺，形成虛擬工廠生產實景，建立沉浸式線上課堂；第二，利用“5G+VR”技術打造虛擬教師，實現遠程互動教學；第三，可通過網絡平臺搭建學科交流群，實現多學科多專業的溝通和融合，培養多元化、創新型人才；第四，可通過平臺發布校內學術研究資源、學科競賽信息、校企合作項目、企業資訊、企業招聘信息等內容，鼓勵學生積極參與活動，培養與學科相關的興趣愛好，自由組建學科討論組。上述舉措不僅能實現多專業的融合，還能打破實地教學界限，實現資源共享，促進“產、學、研”相互結合。

對高分子材料與工程專業而言，可與材料成型及控制工程(偏重模具和加工成型)、化學工程與工藝(偏重工藝設計)、材料物理(偏重微觀結構)、材料化學(偏綜合)等專業共建學科交流群，便于學生交流、比較專業特色和優勢，互通各類學科競賽信息(比如“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽、大學生高分子材料創新創業大賽)等，這樣也有利于打造多學科互通、互融的參賽隊伍，提升競爭力。

2.3 與企業建立合作平臺，探索“3+1”培養模式，培養應用型人才

目前，大部分材料類專業的生產實習都存在走馬觀花的問題，尤其是在近幾年，線下實習機會受限，大大影響了對學生實踐能力的培養。因此，探索“3+1”培養模式很有必要。所謂“3+1”是指將大學4年拆分開，前三年在校學習相關理論知識，最后一年提前進入工廠或企業進行實訓，這就需要通過搭建校企合作實訓基地來實現。

就高分子材料與工程專業而言，通識課程(如大學語文、高等數學、大學物理、思政類課程、體育等)、專業基礎課(如基礎化學、有機化學、物理化學、化工原理、高分子化學、高分子物理等)、專業必修課(如工程制圖與AUTO CAD、聚合物合成工藝學、聚合反應工程、聚合物加工工程、聚合物合成工藝設計、材料研究方法等)可在校進行“線上+線下”的混合式教學，而專業選修課和實踐教育環節，可根據專業特色或學生興趣選擇去相應的企業或工廠進行實操訓練。在企業技術人員的指導下，學生所學知識不再是紙上談兵，而是真正可以用來解決實際生產問題，從現實中發現問題、分析問題、解決問題。這樣的教學模式也有利于幫助學生更好的適應新材料產業集群化發展的趨勢。

綜合2.1～2.3的內容，可供參考的課程體系如圖2所示。

圖2 高分子材料與工程專業課程體系

3 結語

在新材料產業集群化發展趨勢下，材料類專業的人才培養重心必然要向多元化、應用型方向轉變。高分子材料與工程專業作為典型的材料類專業，其人才培養方案也應順應產業發展需求做出調整。充分利用5G時代提供的網絡資源，加強建立混合式教學模式應實現常態化。此外，充分利用“互聯網+”為實現多專業融合、培養多元化人才也提供了途徑。不僅如此，積極探索“3+1”培養模式也為培養材料類專業應用型人才提供了思路。