新工科建設背景下傳統優勢專業轉型改革初探

譚俊華　朱開金　白改玲　趙彥亮　劉菲

［摘 要］開展新工科建設是傳統工科專業實現轉型升級的重要途徑。文章通過全面分析無機非金屬材料工程專業建設面臨的優勢和劣勢，依托山西省區域產業優勢，根據人才培養“六新”理念要求，創新人才培養模式，同時通過改革課程體系和教學方法、推進產教融合協同育人、加強基層教學組織建設等措施，進一步強化專業內涵建設，提升人才培養質量。

［關鍵詞］新工科；無機非金屬材料工程；專業轉型改革；“六新”理念；人才培養模式

［中圖分類號］ G64 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）14-0022-04

開展新工科建設是國家實施創新驅動發展戰略的必然要求，能有助于改造傳統產業和培育壯大新興產業，已經成為培養創新型工程人才的有效引擎和典型范式[1]。1998年，無機非金屬材料工程專業被正式列入普通高等學校本科專業目錄中，筆者根據多個官網的相關記錄統計發現，目前全國開設該專業的高校有200多所，是人才培養模式相對穩定的工科專業，大多數院校的培養方向為水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等傳統無機非金屬材料。隨著信息技術、新能源、新材料和生物技術等重要領域的發展進步和交叉融合引發了新一輪產業變革，無機非金屬材料已經從傳統品類衍生迭代出許多新型無機材料，如半導體、先進陶瓷、新型功能玻璃、特種膠凝材料、光電功能晶體、新能源材料、低碳及二維材料等，應用領域也從建材、冶金、化工擴展到新能源、環保、信息通訊等高新技術領域[2-3]。

太原工業學院（以下簡稱我校）堅持“立足行業、面向社會、強化應用、突出實踐”的人才培養思路，以服務區域經濟社會發展及產業發展為導向，著力建成工程應用特色鮮明和在區域（行業）有重要影響的應用型本科院校。我校實施專業動態調整和特色發展計劃，優化專業結構布局，積極推動改造傳統優勢專業，強化專業內涵建設。本文以無機非金屬材料工程專業為例探索新工科建設背景下地方應用型本科院校傳統優勢專業轉型改革實踐具有重要意義。

一、專業建設現狀和存在的突出問題

無機非金屬材料工程專業作為我校的一流專業，堅持以服務區域和行業經濟社會發展為導向，積極調整和優化專業結構，不斷深化教學改革和充實師資力量，匯聚了一批教學經驗豐富、學術水平較高的高職稱教師，已為國家和地方培養了千余名高級技術人才和管理人才，為山西省及其周邊地區的材料產業鏈提供了技術和人才支撐，與此同時，本專業建設還存在一些突出問題。

（一）專業培養方向與區域經濟社會發展要求不夠吻合，人才培養目標不夠清晰

山西省的無機礦產儲量豐富，無機工業固廢物堆存量大，綜合利用率不高，因此本專業開設初期將專業方向定為水泥基建材料。然而，隨著社會發展和技術進步，建筑行業結構性矛盾突出，產能嚴重過剩，急需進行結構調整和轉型升級。2021年，山西省人民政府印發的《山西省“十四五”新材料規劃》明確提出要聚焦發展新型無機非金屬材料等7個重點領域，通過不斷優化材料產品品種結構，構筑全省高質量轉型發展的新優勢新引擎。筆者根據多個官網的記錄統計發現，2022年，山西省新建的無機新材料公司有十幾家，涉及光伏玻璃、硅基材料、玻璃纖維、氮化硅等無機非金屬材料，專業人才需求量持續增長，在此背景下專業人才培養方向亟須修訂完善。

專業人才培養目標是專業人才培養的總綱，是構建專業知識結構、能力結構、素質結構，形成課程體系和開展教學活動的基本依據[4-5]。然而，由于缺乏對行業和市場的有效調研，目前專業人才培養目標表述較籠統，對學生畢業能力要求不明確，相近專業的人才培養目標差別不大，專業特色不明顯，同時還存在課程體系對畢業能力培養和培養目標達成的支撐有效度難以進行量化和評估等問題。

（二）實踐教學的方法較傳統，企業參與度不高

實踐教學是培養學生創新意識和創新能力的重要環節。在無機非金屬材料工程專業教學計劃中，實踐教學的學分在總學分中的占比達30%左右，學時比例大幅度增加。專業實驗項目按“原料預處理—粉體制備—制品成型—燒成—性能測試”的工藝順序進行，有利于學生全面理解無機材料制備與性能。然而，由于信息技術手段利用不足，其教學方法仍與理論教學相類似，對學生的實踐創新能力培養不夠。企業實訓教學環節則存在企業參與積極性不高，實習內容的深度不足；校內導師因缺乏工程經歷和實踐經驗而難以在實踐現場給予學生具體有效的指導；實習過程管理簡單，重實習報告撰寫輕實踐現場操作與考核，學生實習效果受到影響。

二、無機非金屬材料工程專業轉型改革的措施

（一）凝練特色，精準定位，構建基于產出導向的OBE人才培養模式

2019年，天津大學新工科建設方案提出了人才培養體系的“六新”理念[6]（其具體關系見圖1），有助于理解新工科建設的內涵和建構邏輯，為新工科專業轉型改革指明了方向。無機非金屬材料工程專業人才培養模式的轉型應按照“六新”理念展開，定期修訂培養目標和畢業要求，優化培養模式，改革課程體系和教學方法，更新教學內容，建立評價和持續改進標準，有序推動工程教育創新發展，同時積極探索高分子材料和新能源材料等專業在化學建材、碳基新材料、相變儲能等方向的交叉融合，打通專業壁壘。

無機非金屬材料工程專業基于OBE產出導向理念，通過充分調研行業轉型發展新需求和新材料交叉融合發展的新趨勢，全面分析近幾年的就業質量報告，結合畢業生、在校生和用人單位滿意度問卷調查結果，分析專業人才培養目標的達成度以及專業人才培養目標與社會需求的適應度，形成專業人才培養方案的調研論證報告。基于調查結果，專業建設委員會反復研討，明確專業人才培養目標達成要求，優化專業課程設置，完成專業人才培養方案的修訂。專業人才培養方案增設了一定數量的創新課程和企業課程，整合了部分專業選修課程，分模塊開設，供學生自主選擇，拓寬學生的專業視野，培養學生的研究能力和工程應用能力，體現了以學生為本的教育理念。

（二）構建基于畢業能力培養的模塊化課程體系，實施混合式翻轉課堂教學實踐

無機非金屬材料工程專業進一步明確畢業能力達成與課程體系之間的對應關系，優化課程結構，構建模塊化課程體系，如圖2所示。

為提升畢業生的綜合素養，增設智能材料設計和制造工藝、“互聯網+”工業技術以及低碳社會與材料等面向工業智能化和可持續發展的課程，使學生了解工業數字化轉型和低碳經濟發展的必然性，樹立科技創新意識。

教育信息化是支持高等教育改革創新的有效途徑[7]。無機非金屬材料工程專業利用超星泛雅網絡教學平臺，有效推動課程教學改革，其改革內容不僅包括豐富的教學手段、全面的課程教學資源，還有多元化的教學評價方式和即時性的學情反饋等，充分調動學生的參與主動性。實施以學生為中心的翻轉課堂教學模式。開展基于課程目標達成度的BOPPPS教學設計，即學生在教師的指導下完成了解學習目標、預習、前測、參與式學習匯報和反饋、后測、作業等教學環節，采用任務式、項目式、案例式等多種教學方式，將教師課堂教學與學生課外自學結合起來，提升學生學習效果。

然而，翻轉課堂教學實施過程中普遍存在課前預習環節設計較為簡單，要求學生完成任務的時間較短，使得學生預習的積極性不高，完成效果不佳，直接影響翻轉課堂的教學效果。翻轉課堂本質上是把知識的直接教學移到課外，讓學生自定步驟異步完成，從而把同步的、面對面的時間解放出來用于進行深層的有意義學習[8]。因此教師在設計每個環節時都應有一定的彈性。比如在課前預習的環節，預習內容既可以是視頻資料，也可以是為完成某個項目討論某個話題、解決某個問題等。可把預習環節以課時為單位的安排改為以章節（或主題）為單位，給學生充足的時間進行消化和理解。

（三）構建遞進式應用能力培養實踐體系

構建由學科基礎、專業綜合和創新實踐三部分組成的遞進式應用能力培養實踐體系，形成工程實踐訓練鏈（如圖3所示）。

依托學科基礎和專業綜合實踐平臺培養學生的應用意識和應用能力。實踐項目更貼近實際應用，融入職業素養和崗位訓練，通過引入企業實訓項目以及將教師的科研成果轉化為教學資源，開展項目化、工程化和任務化實踐教學。突出培養學生作為未來材料工程師應具備的材料的配方方案設計、改性工藝、成型制備工藝、性能檢測分析等方面的基本能力。無機非金屬材料工程專業的綜合實訓項目和綜合設計性實驗項目分別見表1和表2。

學生既可以依托創新實踐平臺開展自主實踐活動，包括大學生創新創業項目、專業學科競賽、“互聯網+”競賽等，也可以參與教師科研項目，提高綜合素質和創新能力。大二開始，學生根據自己的興趣、能力和教師的研究方向自主選擇課題組，每位教師負責指導若干名學生，高低年級學生混合，形成以項目為紐帶的科研小組，高年級學生指導低年級學生開展課題的文獻查閱、設備操作和測試等工作，有效提高學生的團隊協作和科學研究能力。

構建產學研用深度融合的實踐機制，充分發揮企業作為創新主體的優勢，引進企業研發、生產、培訓等資源，更新實習講義。開展任務驅動式實踐活動，學生在真實生產環境中認識真實的生產崗位，學習最新產業技術。比如山西利虎玻璃（集團）有限公司的光伏玻璃生產工藝、泰山玻璃纖維智能制造生產工藝，富思特新材料科技發展股份有限公司的外墻保溫材料選擇指標和內置鋼絲網架保溫結構一體板施工方式，山西博奧檢測股份有限公司的玻璃幕墻性能檢測及裝配式混凝土套筒灌漿技術，山西建投遠大建筑工業股份有限公司的裝配式混凝土施工技術和BIM技術等。通過與本地企業的深度產教融合、協同育人不斷提升學生的工程實踐能力。

（四）加強基層教學組織和師資隊伍建設

采用目標管理辦法積極開展“互聯網+”教研活動，教研室每月定期發布教研主題并附上參考資料，教師們一周后上傳學習心得和建議，再經現場交流研討，將好的建議直接應用于課堂教學和教研室建設中。增加教研成果在教師績效考核中的權重，激發教師參與教研室活動的熱情，開展更高階的教研活動，切實提高教學質量。

采用多種方式助力教師提升業務素質。要求專業教師到相關實習企業進行每年不少于一個月的觀摩參觀、頂崗實踐或項目合作研發等工作，豐富實踐經驗。定期舉辦科研沙龍，如博士論壇、教授講堂等，促進教師間的科研交流，鼓勵教師每年參加學術會議或者去國內外相關機構交流學習，幫助教師開闊學術視野。

（五）建立全面的教學過程質量監控及改進體系

實施校企、師生全員參與的教學過程質量監控體系，持續改進教學質量管理機制，制定教學環節質量控制體系和教學質量持續改進評價體系。修訂完善培養目標合理性和達成度評價制度以及畢業生跟蹤反饋與社會評價機制等。每年進行一次關于畢業生專業滿意度、在校生專業認同度、用人單位對專業建設滿意度等方面的問卷調查，對專業人才培養目標實現狀況進行多角度持續評估和改進。保證專業人才培養目標達成是教學質量監控的核心任務。建立二級單位教學管理體系和質量監控體系， 包括質量監控隊伍、教學管理制度、教學工作的溝通及信息反饋渠道等，形成由目標監控、過程監控、結果監控構成的教學質量監控體系（見圖4）。將教學效果、教學質量改進情況納入年底績效考核評比指標， 促進教研室和教師個人持續改進教育教學和提升教育教學質量。

三、結語

為滿足山西省建材行業轉型升級、新興材料產業蓬勃發展的需求，無機非金屬材料工程專業基于OBE產出導向理念，從設置模塊化課程體系、采用混合式教學形式、構建遞進式應用能力培養實踐體系、建立教學過程質量監控及改進體系等方面著力保障專業轉型改革質量。然而，專業的轉型是一個循序漸進的過程，今后的發展應針對專業建設中發現的問題進行及時整改，不斷深化工程教育改革，培養符合新時代工業發展要求的新型應用型工程人才。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 姜曉坤，朱泓，李志義.新工科人才培養新模式[J].高教發展與評估，2018，34（2）：17-24.

[2］ 葛金龍，王秋芹，王傳虎.面向新經濟的無機非金屬材料工程專業改造升級路徑探索與實踐[J].長春師范大學學報，2017，36（12）：65-68.

[3］ 譚俊華，翟燕，趙彥亮，等.新工科背景下服務山西產業結構轉型的無機非金屬材料工程專業建設初探：以太原工業學院為例[J].教育觀察，2019，8（24）：121-123.

[4］ 李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

[5］ 李國倉.新工科背景下地方理工類本科院校轉型發展研究[J].黑龍江高教研究，2019，37（5）：7-12.

[6］ 胡德鑫.學科演進視域下新工科建設制度困境與行動路徑[J].高等工程教育研究，2020（3）：49-54.

[7］ 李輝，王振軍，陳華鑫，等.交通材料類專業校企聯盟人才培養模式與實踐：以長安大學材料科學與工程學院為例[J].大學教育，2019（7）：27-29.

[8］ 郭建鵬.翻轉課堂教學模式：變式—統一—再變式[J].中國大學教學，2021（6）：77-86.

［責任編輯：龐丹丹］