基于產教融合的材料專業課程體系改革研究

梁策 韓奇鋼 于歌 程敏

基金項目：吉林省高教科研重點課題“新工科背景下‘材料學科教學改革研究”（JGJX2022B10）；吉林大學本科教學改革研究項目“材料成型及控制工程專業‘產教融合培養機制研究與實踐”（2023XZD055）；吉林大學課程思政“學科育人示范課程”項目“材料成型原理‘課程思政示范項目”（SK2022061）；吉林大學研究生教學改革項目“材料加工工程專業‘產教融合人才培養新范式探索”（2022JGZ009）；吉林大學研究生教學改革項目“基于區域經濟發展的材料學科‘產教融合人才培養模式改革探索”（2024JGZ011）；吉林大學研究生課程思政項目“數字化成形理論與應用”（2022KCSZ20）

第一作者簡介：梁策（1987-），女，漢族，吉林長春人，博士，副教授，博士研究生導師。研究方向為材料加工工程。

*通信作者：韓奇鋼（1983-），男，漢族，吉林長春人，博士，教授，副院長，博士研究生導師。研究方向為材料加工工程。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.12.037

摘? 要：高等教育肩負創新型人才培養重要使命，對支撐科技發展和行業轉型升級起到輸送人才的關鍵作用。吉林大學材料成型及控制專業課程體系以產教融合育人為改革目標，針對產業與教學脫節、培養模式固化單一、育人軟硬件支撐條件不足等問題，從教學實踐課程體系頂層設計優化、科學素養與工程能力雙驅動發展和多元育人平臺建設等方面，結合吉林省汽車制造與軌道交通支柱產業集群優勢，進行具有產教融合特色的課程體系改革研究，探索創新型人才培養新范式，實現“教學支撐科技，科技反哺教學”雙驅動的多元協同育人新生態。

關鍵詞：材料成型及控制工程；產教融合；教學改革；新工科；協同育人

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）12-0154-04

Abstract： Higher education shoulders the important mission of cultivating innovative talents and plays a key role in supporting technological development and industry transformation and upgrading by delivering talents. The curriculum system of material forming and control major of Jilin University takes integration of production and education as the reform goal to educate people. In view of the problems such as the disconnection between industry and teaching， the solidification and single training mode， and the lack of supporting conditions of hardware and software for educating people， the curriculum system of teaching practice is optimized for top-level design， the dual-driven development of scientific literacy and engineering ability， and the construction of multiple education platforms. Combining the advantages of automobile manufacturing and rail transit pillar industry clusters in JiLin province， the reform research of curriculum system with the characteristics of integration of production and education is built， and a new paradigm of training innovative talents is explored to realize a new ecology of multiple collaborative education driven by "teaching supports science and technology， and science feeds teaching".

Keywords： materials forming and control engineering; integration of industry and education; teaching reform; new engineering; collaborative education

20世紀初H. Schneider在美國倡導合作教育，1962年美國國家合作教育委員會成立，支持并推廣產學結合學習項目。哈佛大學Gholamreza和Esmail通過質性研究得出結論，學生積極參與課程學習及其他公共機構有效合作與交流是培養學生實踐能力的關鍵要素。經過多年的發展，合作教育已經成為世界發達國家高等教育重要組成部分。2020年，國務院學位委員會、教育部印發《專業學位研究生教育發展方案（2020—2025）》，旗幟鮮明地提出產教融合是培養專業學位研究生的特征。專業學位研究生教育是兼具實踐性和職業導向的高層次教育形式，實踐能力作為專業學位研究生教育的核心目標，是衡量專業學位研究生個體發展水平的重要維度，也是反映及評估專業學位研究生教育質量的關鍵指標?！肮I4.0”和“中國制造2025”也對當代大學生的創新能力和產業化素養提出了更高的要求[1-4]。清華大學基于目標導向的特色化策略構建了多主體協同的特色化產教融合系統。北京航空航天大學從教學資本、人力資源、學生社交和審核認證四個維度，提出工程類專業學位研究生培養質量的提升策略。產教融合已成為工程專業學位研究生人才培養重要路徑，但在推進過程中，企業與高校割裂問題仍然較為嚴重，校企協同、實踐育人的培養模式還未成形，如何進一步探究并優化工程專業學位研究生的產教融合培養路徑，具有突出的現實意義[5-7]。

高等教育肩負著創新型人才培養重要使命，材料學科培養是吉林大學培養規模最大的學位類別之一，對支撐地方制造業轉型升級、服務區域經濟發展起著輸送高層次人才的關鍵作用。本項目以材料成型及控制工程產教融合培養改革為例，針對產業與教學脫節、培養模式固化單一、育人軟硬件支撐不足等問題，擬從課程體系重構、人才培養模式創新和育人平臺搭建三個方面開展研究。將結合吉林省汽車制造、軌道交通支柱產業優勢與吉林大學人才、科研隊伍創新優勢，以培養支撐產業升級和“中國制造2025”等國家戰略的高素質新工科人才為目標，探索科學素養與工程能力產教融合的人才培養新范式。

一? 材料成型及控制工程專業課程體系建設問題分析

目前，行業技術應用與高校教學體系割裂問題較為嚴重。高校教學體系更新緩慢、教材陳舊，授課模式單一、內容枯燥，而企業面臨行業變革開展技術革新，二者在人才培養與人才需求的銜接上已經出現嚴重分歧[8-10]。高等教育的使命是培育人才，但培育人才依托技術發展，而技術發展是在科學研究的基礎上開展的，高等院校與科研院所對于技術的開發與更新更多地結合研究生培養，這就導致高等教育本科階段比研究生階段缺少創新探索，比職業教育階段缺少技術引領，處于難上難下的尷尬境地。然而，高等教育是培養人才的重要階段，起到輸送人才入社會的重要作用，因此，改革本科專業課程體系，提高本科生創新能力，是目前我國高等教育階段面臨的新挑戰，探索并優化產教融合培養模式與機制具有突出的現實意義。以吉林大學材料科學與工程學院材料成型及控制工程專業為例，現階段專業人才培養體系需解決以下關鍵問題。

（一）? 產業與教育脫節

專業教育培養模式并未擺脫傳統培養模式，在課程內容及實踐方面與通識教育基礎課程的培養方法差別不大。此外，教學內容相對滯后，學校教學與企業應用之間存在明顯脫節，致使二者未能較好融合，學生實踐能力較難提升。以材料成型及控制工程專業為例，本科生大一、大二階段，課程以通識類課程為主，主干課程包括數學類課程、物理類課程、電工電子類課程和機械制圖類課程等，其課程實踐以實驗為主。本科生進入大三后，所授課程進入材料類專業課程體系，以材料科學基礎課程為教學主干，銜接各個專業方向基礎課程。本科生進入大四后繼續劃分專業課程模塊學習，材料成型及控制專業內分為鑄造、鍛壓、焊接三個模塊，課程內容以專業學科知識為主?，F有專業課程內容與產業直接相關課程均集中在大四階段，與學生找工作與考研時間沖突，難以保證授課質量。致使前期學習過渡時間較多，專業學習時間緊張，從而產業與教育脫節嚴重。

（二）? 培養模式固化單一

專業教育培養主要依賴于課程教師，雖然近年來提出了“雙師型”授課模式，但是多數工程專業課程主要由校內教師指導完成。材料學科校內教師兼顧教學與科研，多數教師教學內容與科研內容無關，即便與企業有技術合作交流，也難以在教學環節引入，少數教師缺乏與企業的深度合作和實踐經驗；校外導師在各個部門工作，設計研發部門、制造部門、質保部門等高級工程師工作重心各有不同，在實踐方面具有豐富的崗位經驗，但在科學問題深度凝練方面明顯不足。因此，“雙師型”培養團隊難以發揮各自特長，未能達到人才培養目標。

（三）? 育人平臺支撐硬件不足

實踐育人平臺支撐硬件對材料加工工程專業拔尖創新人才培養質量具有決定性作用。目前，學院與一汽、長客等單位建立了產學研合作載體，但與行業配套企業建立的合作載體有待加強。如一汽-大眾汽車有限公司質保部門使用工業CT技術對制品進行探傷，該設備造價昂貴，學校本科實驗室無法達到如此大的投入，不能更有針對性地鍛煉學生實操能力以便與工業應用銜接。現有育人平臺產研融合占比較高，本科生教學產教融合資源不足，材料加工工程關鍵設備有待更新，實訓操作時長有待增加。由于企業實驗室大多不能對外開放，因此，建立合作平臺應在已有教學體系和模式的基礎上，整合硬件資源。與此同時，校內實驗平臺也應及時更新，尤其是開發一些在線實操模塊和建立虛擬實踐教學平臺，避免高端設備投入資金過多的同時，保障學生的實驗安全。

二? 材料成型及控制工程專業課程體系改革目標

針對以上問題，本文聚焦以下三個方面開展材料成型及控制工程產教融合人才培養范式探索。

（一）? 國家與行業需求激勵教學變革，實現產教融合課程體系重構

在本科生培養過程中，企業和學校并不是獨立存在的，而是有機整體。學校側重提升學生基礎知識體系和科學素養，企業側重提升學生工程能力，本文通過重構通識教育、學科教育、工程教育三層次全新課程體系，建立面向材料成型及控制工程拔尖創新人才培養的產教融合課程體系。由于吉林大學材料學院專業齊全，包括材料物理、無機非金屬、金屬材料、高分子材料、材料成型及控制工程（鑄造、鍛壓與焊接）等專業，因此，通識教育階段教學分類并不顯著，尤其是高等數學、物理和化學等普適內容，在學科區分度上并不明顯。無機非金屬專業和高分子化學專業以化學類課程為基礎，材料物理專業以物理類課程為基礎，材料成型及控制專業以機械類課程為基礎。通識教育雖然有利于夯實學科基礎，但卻占用了較多的學習時間，因此，應注重與專業課程內容及時間的銜接。尤其對于大四進行鑄造、鍛壓及焊接模塊化教學的材料成型及控制工程專業學生來說，大四專業課程與找工作進入行業準備階段同步進行，深度專業內容的學習時間較晚，在應對秋招面試時專業學習與實踐不足，不利于自身發展定位。因此，有必要在課程體系設置方面，將重要的專業課程內容提前，并與行業發展結合開設新型課程及實踐教學內容，助力學生自身定位，實現產教融合的育人目標。

（二）? 教育知識鏈與產業技術鏈深度融合，建立創新人才培養新范式

根據國家發展的重大戰略部署和行業發展及關鍵領域人才需求，高校與企業應有針對性、目的性和前瞻性地開展科研合作，設立相關技術課題和項目規劃，為企業提前儲備優質的應用型人才提供服務。本文通過企業專家走進一線課堂等措施，探尋產教融合新機制。以材料成型及控制工程專業為例，2023年生產實習環節中，大四學生前往一汽-大眾汽車有限公司的總裝車間、質保部門，中國第一汽車股份有限公司蔚山工廠的沖壓、焊接及總裝車間，以及中車長春軌道客車股份有限公司參觀，以吉林省汽車與軌道交通支柱企業為發展目標，建立龍頭企業對接及人才輸送。與此同時，與中下游供應商建立聯系，前往長春富維安道拓汽車飾件系統有限公司、卡斯馬汽車系統有限公司長春分公司及長春實發汽車科技股份有限公司等單位參觀實習，了解汽車內飾、座椅、底盤等制造過程和車用橡膠類產品開發過程。在教學與行業對接過程中，以行業最新發展需求為依托開展深度融合，將企業技術攻關問題與教師科研及本科生的創新創業項目培育相互嫁接，選拔教師聘任為企業科技創新專員，以行業與專業背景為依托，推薦各部門高級工程師作為本科生指導教師等。教育知識鏈與產業技術鏈深度融合過程將“參觀”轉為“參與”，實現實訓實操，建立創新人才培養新范式。

（三）? 學科發展與產業升級雙向驅動，共建多元化育人新平臺

專業化人才培養平臺和人才孵化基地，不僅可以用作本科生實訓基地，同時也為企業人員進修提供良好條件。優選材料成型及控制工程相關企業，進行線上線下多維度交流活動，促使學生了解企業實際需求，激發創新意識，是現階段的重要改革內容?；诖罱óa教融合育人平臺，可提升本科生科學素養與工程能力，培養出能夠應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略的高素質復合型“新工科”人才?，F階段學科發展平臺建設主要針對科研平臺開展，吉林大學材料科學與工程學院現有材料測試平臺主要包括以下功能模塊：掃描電鏡、透射電鏡等材料微觀結構觀測設備；X射線衍射儀、紅外光譜分析儀、拉曼光譜儀和熱重分析儀等材料成分分析設備；材料拉伸試驗機、材料摩擦磨損試驗機、材料彎曲試驗機等力學性能測試設備；線切割、材料軋制等機械加工及材料制備等設備?，F有平臺可以支撐各專業學科的科學研究內容，卻在本科教學方面應用不足。因此，現有平臺及資源引入本科教學及實踐、拓展虛擬實踐平臺、搭接企業平臺是接下來的工作重點。學科發展要與產業升級雙向驅動，調動多方資源，實現微觀與宏觀、校內與校外、線上與線下的多元化平臺構建，是實現創新人才培育的硬件保障。

三? 材料成型及控制工程專業課程體系改革新舉措

吉林大學材料科學與工程學院材料成型及控制工程專業課程體系改革從頂層設計優化、教學體系重構和教學平臺建設多角度出發，具體措施包括以下三個方面。

第一，重構通識教育、學科教育、工程教”三層次全新課程體系，打造實踐教學的開放型新生態：聚焦汽車制造與軌道交通支柱產業對材料成型及控制工程專業拔尖創新人才的實際需求，針對吉林大學拔尖創新人才產教融合培養方面存在的產業與教育脫節問題，通過重構通識教育、學科教育、工程教育三層次全新課程體系，建立面向材料成型及控制工程專業拔尖創新人才培養的產教融合課程體系及評價標準，打造實踐教學的開放型新生態，實現人才培養目標與產業需求高度契合。通識教育內容與國家發展方向相匹配，學科教育植入國家創新發展需求，工程教育與行業發展相銜接，打造多位一體共發展的教學新生態。在此基礎上，引導大學生創新創業項目以企業技術開發需求為依托，本科畢業設計及論文環節增設企業導師指導及評審，以崗位需求促學業進步，以行業發展激勵學生創新思維。

第二，建立科學素養與工程能力雙驅動的產教融合拔尖創新人才培養新模式，優化校企互通機制：針對材料科學與工程學院培養模式固化單一問題，開展產教融合培養模式創新。通過科研大師走進一線課堂，探尋授課新模式；通過企業導師聘任等舉措，打通校企合作微循環，提升本科生工程實踐及創新能力，形成科學素養與工程能力“雙驅動”的產教融合拔尖創新人才培養新模式。2023年吉林大學材料學院邀請高校專家學者講座30余次，均為國家級領軍人才，東北大學張濤教授介紹了酸比理論在腐蝕與防護領域的應用，哈爾濱工業大學姜巨福教授介紹了高性能復雜輕合金構件鑄鍛復合成形機理與關鍵技術，中國科學院長春應用化學研究所劉偉研究員介紹了基于統計方法的單分子電子學研究，東北師范大學吳興隆教授介紹了堿金屬離子電池磷酸鹽正極材料的研究進展，等等。以上報告研究內容前沿，在授課內容外對學生的知識體系進行擴展。除此之外，學院邀請企業專家進行行業發展報告10余次，實現校企互通和產學研互通，實現科學素養與工程能力雙驅動的人才培養目標。

第三，建立教學實踐基地聯盟，深化產教融合發展，打通科技輸出與教學反哺微循環：針對我院育人平臺及軟硬件支撐不足問題，搭建產教融合育人平臺，建立實踐基地聯盟。優選國內龍頭企業建設聯合實踐實訓平臺，促進學生了解企業實際需求，激發工程意識。與此同時，深化產業（行業）與教育的銜接，構建教育實踐共同體，建立校企實踐學時和學分的互認轉化機制，實現產教融合一體化培養，為培育高素質復合型新工科人才貢獻力量。在現有大學生創新創業項目培育基礎上，重點孵育一批以企業技術改革需求的自主研發項目，選拔經驗豐富的校內導師與校外導師共同指導，以技術需求促進學科發展。除此之外，選拔優秀教師作為企業科技創新專員，深入建設企業創新體系實現科技輸出。在此基礎上，提出新課程和新教材的專項培育獎勵機制，重點支持對現有教學體系和內容的擴充及革新，實現教學反哺，實現產教融合發展目標。以材料成型及控制工程專業為試點，選拔部分就業意愿強烈及工程實操能力較強的學生前往本地龍頭企業實習，以企業課題為本科生畢業論文題目，實現定向培養。以上措施充分調動教師教學積極性、提高實踐平臺互通能力，均為深化產教融合發展，打通科技輸出與教學反哺微循環起到助力作用。

四? 結束語

吉林大學材料科學與工程學院材料成型及控制工程專業開展基于產教融合的課程體系改革研究，從國家與行業需求出發，激勵教學變革，重構通識教育、學科教育、工程教育的多層次教學與實踐體系。將材料學科教育知識鏈與吉林省汽車制造與軌道交通行業技術鏈深度融合，整合龍頭行業與中下游供應鏈的產業資源與革新需求，打造“教學—科研—產業”協同育人新范式，實現學科發展與產業升級雙向驅動，共建多元化育人新平臺。材料成型及控制工程專業課程體系將學業與產業貫通，推進教師與工程師、學生與企業導師、科研團隊與實踐平臺多維度對接，以培養服務于產業升級和“中國制造2025”等國家戰略的高素質新工科人才為目標，共建產教融合育人新生態。

參考文獻：

[1] 蔣坤朋，徐華蕊，朱歸勝，等.新工科背景下專業核心課程群產教協同探索——以新能源材料與器件專業化學電源設計與工藝核心課程群為例[J].教育教學論壇，2023（28）：30-33.

[2] 梁李敏，陳學廣，劉哲，等.材料科學與工程專業虛擬仿真實驗教學改革與探索[J].科教導刊，2020（10）：65-66.

[3] 孫學勤.材料科學基礎課程線上線下混合式教學研究[J].化工管理，2021（35）：57-58.

[4] 韓奇鋼，梁策，李義，等.材料成型專業課程思政建設與教學改革實踐[J].高教學刊，2023（9）：44-47.

[5] 李艷霞，范濤，王倩.“互聯網+”下《材料科學基礎》教學模式改革的研究與實踐[J].北華航天工業學院學報，2021（31）：42-44.

[6] 唐延川，陶培靈，沈明學，等.科教融合教育體系下的創新教學模式探索——以材料科學與工程專業為例[J].教育現代化，2019（6）：163-164.

[7] 韓奇鋼，梁策.以學生自我成長為中心的“通專混合式”課程體系改革[J].高教學刊，2023（9）：42-45.

[8] 梁策.“新工科”背景下《材料成型技術基礎》教學改革探索[J].教育教學論壇，2020（19）：124-126.

[9] 李聰，齊福剛，王鑫銘，等.產教融合模式下金屬材料專業實踐教學改革研究[J].大學教育，2023（10）：38-40.

[10] 羅霞，向東，楊眉，等.材料成型及控制工程專業數字化產教融合實踐[J].大學，2023（29）：3-6.