嚴(yán)明 陳艷林 熊焰

摘? 要：文章探討了在“新工科”背景下，材料科學(xué)與工程專業(yè)如何發(fā)展的問題，并以湖北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)為例，探索地方高校材料科學(xué)與工程發(fā)展改革的新思路。提出以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向更新培養(yǎng)理念，介紹了專業(yè)“721”人才培養(yǎng)模式改革的方法，以及課程體系設(shè)置構(gòu)建、教學(xué)方法改革思路，為開展教學(xué)改革提供有效參考。

關(guān)鍵詞：“新工科”;地方高校;材料科學(xué)與工程專業(yè);改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）24-0131-03

Abstract： This paper explores how to develop Materials Science and Engineering （MSE） under the background of "Emerging Engineering". It takes the MSE of Hubei University of Technology as an example， exploring new ideas for MSE development reform in local universities. This paper proposes to update the training concept based on industrial demand， the method of reforming the professional "721" talent training mode， and the ideas of curriculum system construction and teaching method reform， in order to provide reference for more effective teaching reform.

Keywords： "Emerging Engineering"; local university; Materials Science and Engineering （MSE）; reform

為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”[1-3]。在“復(fù)旦共識”里明確指出了地方高校的發(fā)展方向：地方高校要對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮支撐作用。地方高校要主動對接地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，把握行業(yè)人才需求方向，充分利用地方資源發(fā)揮優(yōu)勢，凝練辦學(xué)特色，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，增強學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)大批具有較強行業(yè)背景知識、工程實踐能力、勝任行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才。

材料科學(xué)與工程專業(yè)是一個一級學(xué)科，是研究材料組成、結(jié)構(gòu)、加工工藝與其性能和應(yīng)用的學(xué)科[4，5]。該專業(yè)有三個重要屬性：一是多學(xué)科交叉，二是與實際使用結(jié)合非常密切，三是一個正在發(fā)展中的學(xué)科。在“新工科”背景下，材料科學(xué)與工程如何發(fā)展，是一個亟待解決的問題。湖北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)建于2002年，2006年本專業(yè)所屬材料學(xué)學(xué)科獲批湖北省重點學(xué)科，并獲得一級學(xué)科碩士授權(quán)點，2008年獲準(zhǔn)設(shè)立楚天學(xué)者崗位，2012年專業(yè)所屬材料科學(xué)與工程一級學(xué)科被評選為湖北省重點學(xué)科，“十三五”期間材料學(xué)科成為學(xué)校博士點立項建設(shè)學(xué)科。經(jīng)過十余年的發(fā)展和建設(shè)，專業(yè)在無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域和學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)方面形成了鮮明的特色，2009年我校被評為全國就業(yè)50強，本專業(yè)作為學(xué)校新專業(yè)就業(yè)情況最好的典型代表對外宣傳，所培養(yǎng)學(xué)生受到企業(yè)和社會歡迎。本文以湖北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)為例，探索材料科學(xué)與工程發(fā)展的新思路。

一、以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，更新材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生培養(yǎng)教育理念

在“新工科”中，“新”有三個方面的內(nèi)涵：新興、新型和新生?！靶屡d”指的是全新出現(xiàn)、前所未有的新學(xué)科，主要指從其他非工科的學(xué)科門類，孕育、延伸和拓展出來的面向未來新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的學(xué)科，如以新能源、新材料、生物科學(xué)為代表的新技術(shù)，以光伏、鋰離子電池和基因工程為代表的新產(chǎn)業(yè)?！靶滦汀敝傅氖菍鹘y(tǒng)的、現(xiàn)有的（舊）學(xué)科進(jìn)行轉(zhuǎn)型、改造和升級，包括對內(nèi)涵的拓展、培養(yǎng)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)變或提高、培養(yǎng)模式的改革和創(chuàng)新等。“新生”指的是由不同學(xué)科交叉，包括現(xiàn)有不同工程學(xué)科的交叉復(fù)合、工程學(xué)科與其他學(xué)科的交叉融合等而產(chǎn)生出來的新學(xué)科。

我國在《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《中國制造2025》中明確指出，國家產(chǎn)業(yè)政策向以新材料產(chǎn)業(yè)為代表的高新技術(shù)領(lǐng)域傾斜，這對新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生重要的推動作用[6]。目前我國正面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)行業(yè)產(chǎn)能過剩需要減產(chǎn)減員，另一方面戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)急需大量高端科技型人才?；谛履茉床牧项I(lǐng)域的飛速發(fā)展，我們要構(gòu)建一套“新工科”理念下的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，培養(yǎng)新材料設(shè)計、新能源材料領(lǐng)域的技術(shù)骨干力量，培養(yǎng)具有快速學(xué)習(xí)的能力、善于用學(xué)科交叉的思維模式去完成未來的各種類型新任務(wù)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

湖北經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略布局“一芯兩帶三區(qū)”，其中的“一芯驅(qū)動”就是依托“四大國家級產(chǎn)業(yè)基地”和“十大重點產(chǎn)業(yè)”，著力發(fā)展以集成電路為代表的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和高端成長型產(chǎn)業(yè)，培育“芯”產(chǎn)業(yè)集群，將武漢、襄陽、宜昌等地打造成為綜合性國家產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、“芯”產(chǎn)業(yè)智能創(chuàng)造中心、制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展國家級示范區(qū)?！皟蓭е巍敝饕菑娬{(diào)綠色可持續(xù)發(fā)展，既突出環(huán)境保護(hù)，又強調(diào)特色發(fā)展[7]。

根據(jù)湖北工業(yè)大學(xué)“要扎根湖北大地辦人民滿意的高水平工業(yè)大學(xué)”的辦學(xué)理念，材料科學(xué)與工程專業(yè)未來的發(fā)展定位為：以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為根本，立足湖北、服務(wù)湖北、面向全國，以綠色工業(yè)為引領(lǐng)，培養(yǎng)在材料設(shè)計與研究、新能源材料領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和實踐能力強的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。將本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與我省支柱產(chǎn)業(yè)如長江存儲、武漢新芯、烽火科技、長飛光纖、中建三局、神龍汽車等大型集團(tuán)公司緊密對接，為我省光電子產(chǎn)業(yè)群提供新材料、新技術(shù)支撐。根據(jù)近兩屆畢業(yè)生數(shù)據(jù)統(tǒng)計，本專業(yè)學(xué)生考研率一直維持在35%-40%，就業(yè)熱門方向主要集中于建材、新材料/汽車、電子三個方向，分別占畢業(yè)生人數(shù)的21.1%、12.3%和17.5%。

結(jié)合工程教育認(rèn)證的思想，可從以下幾方面對材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行更新：

1. 強化學(xué)生具備較好的工程實踐能力，能運用材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)技術(shù)解決材料設(shè)計與研究、新能源材料領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題（專業(yè)能力）。

2. 培養(yǎng)學(xué)生具備良好的綜合素養(yǎng)與職業(yè)規(guī)范（職業(yè)素養(yǎng)與規(guī)范）。

3. 培養(yǎng)學(xué)生具備一定的管理知識及溝通能力，能以團(tuán)隊觀念實施項目開發(fā)及運行（管理與團(tuán)隊合作）。

4. 培養(yǎng)學(xué)生具備較好的創(chuàng)新意識、終身學(xué)習(xí)能力、可持續(xù)發(fā)展理念（創(chuàng)新意識與可持續(xù)發(fā)展）。

二、材料科學(xué)與工程專業(yè)“721”人才培養(yǎng)模式改革

新一輪工業(yè)革命需要我們從科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法律和政治等各個角度分析和把握未來發(fā)展的新模式。這就要求新一代工程人才不僅要有扎實的理論支撐和實踐經(jīng)驗，還要有前瞻性眼光和創(chuàng)新精神，具備良好的領(lǐng)導(dǎo)能力、多領(lǐng)域知識和技術(shù)組織整合能力、深厚的文化背景和全球視野?；诖?，湖北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)機(jī)制有待進(jìn)一步改進(jìn)，以適應(yīng)新一代工程人才培養(yǎng)的要求。

湖北工業(yè)大學(xué)正在實施“721”人才培養(yǎng)模式改革：針對70%左右的學(xué)生，以就業(yè)為導(dǎo)向，推行資源約束型高校學(xué)分制，開展校企聯(lián)合大類培養(yǎng)，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才;針對20%左右的學(xué)生，培養(yǎng)一專多能復(fù)合型人才;針對10%左右的學(xué)生，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

本專業(yè)近年來踏實貫徹與實施學(xué)校“721”人才培養(yǎng)模式改革的戰(zhàn)略，取得了顯著的成效：

1. 為落實拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方針，本專業(yè)從2012級開始實施導(dǎo)師制，學(xué)生素質(zhì)得到明顯提高。近3年本專業(yè)學(xué)生參與各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目72項;近3年參與發(fā)表論文11篇，其中第一作者（或?qū)煹谝唬?篇;近3年參與申請專利8項;在各類學(xué)科競賽中取得80余項校級及以上獎勵。

2. 本專業(yè)積極鼓勵學(xué)生選修雙學(xué)位。我校從2009年開始，加入湖北省教育廳主導(dǎo)的“十校聯(lián)合”，中南財經(jīng)政法大學(xué)、中南民族大學(xué)、湖北工業(yè)大學(xué)、武漢工程大學(xué)、武漢紡織大學(xué)、湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院、湖北警官學(xué)院、武漢體育學(xué)院、湖北美術(shù)學(xué)院、湖北第二師范學(xué)院等10所高校以資源共享、優(yōu)勢互補、平等互利、相互促進(jìn)為原則，聯(lián)合辦學(xué)。10所學(xué)校中符合條件的學(xué)生均可跨校、跨學(xué)科輔修第二學(xué)位。近幾年每屆學(xué)生約有15～20%的學(xué)生選修市場營銷、人力資源管理、金融等第二專業(yè)，綜合素質(zhì)得到極大提升。

3. 湖北工業(yè)大學(xué)作為省屬工科院校，主體學(xué)生（約70%）的培養(yǎng)目標(biāo)是高素質(zhì)工程技術(shù)人才。本專業(yè)重點從實踐教學(xué)著手，構(gòu)建了“實驗教學(xué)-實習(xí)實訓(xùn)-畢業(yè)設(shè)計（論文）-創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育-課外科技活動-社會實踐”等六元結(jié)合的實踐教學(xué)體系，利用校內(nèi)各類實踐平臺，按“專業(yè)基礎(chǔ)技能”-“工程應(yīng)用能力”-“職業(yè)能力”的推進(jìn)程序，強化專業(yè)技能培養(yǎng)、工程能力培養(yǎng)、職業(yè)能力培養(yǎng)，突出學(xué)生無機(jī)非金屬材料特色能力培養(yǎng)。

此外，本專業(yè)積極推行短學(xué)期制度。短學(xué)期實踐是學(xué)校實施“721”人才培養(yǎng)模式和短學(xué)期制度改革的重要舉措，也是實現(xiàn)學(xué)校提出的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和實踐能力強的高素質(zhì)應(yīng)用型人才本科培養(yǎng)目標(biāo)的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)?！?21”人才培養(yǎng)模式改革所提出的“18+2+18+4”的學(xué)期模式，安排冬季學(xué)期2周，夏季學(xué)期4周，主要用于集中實踐、素質(zhì)拓展教育以及部分選修課程教學(xué)，尤其是開展科技創(chuàng)新類、社會實踐類、實習(xí)實訓(xùn)類的實踐活動。其中一年級圍繞“認(rèn)識大學(xué)、規(guī)劃自我”的主題展開，二年級圍繞“接觸專業(yè)、認(rèn)識社會”的主題展開，三年級圍繞“深入專業(yè)、體驗社會”的主題展開，四年級圍繞“運用專業(yè)、服務(wù)社會”的主題展開。通過短學(xué)期實踐，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、交流溝通等能力，加深學(xué)生對社會的認(rèn)識，增強學(xué)生體驗社會、參與社會服務(wù)的意識與責(zé)任心。在學(xué)生的四年學(xué)習(xí)中，需要進(jìn)行7次的短學(xué)期社會實踐，在寒暑假進(jìn)行，學(xué)生通過答辯后記入短學(xué)期學(xué)分。

本專業(yè)2018年獲批湖北省“荊楚卓越工程師協(xié)同育人計劃”，基于協(xié)同創(chuàng)新的基本原則，積極探索與湖北周邊企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的思路。目前與本專業(yè)簽署實習(xí)就業(yè)協(xié)議的校外企業(yè)實踐教學(xué)基地有8家，承擔(dān)了專業(yè)認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)，以及學(xué)生的短學(xué)期社會實踐。校企之間往往先期開展實習(xí)實訓(xùn)基地共建模式，使工程實踐人才更好滿足企業(yè)發(fā)展實際需求。然后隨著企業(yè)向更高層次發(fā)展需要，往往隨后與高?？蒲性核?lián)合組建開發(fā)機(jī)構(gòu)、中試基地或研究所，各方基于長遠(yuǎn)發(fā)展的目的，針對較為復(fù)雜的技術(shù)進(jìn)行長期合作，目標(biāo)是使企業(yè)在技術(shù)上保證在同行業(yè)中的競爭優(yōu)勢，并源源不斷地為企業(yè)開發(fā)出新產(chǎn)品。同時，本專業(yè)聘請了10名企業(yè)高級技術(shù)人員作為專業(yè)的兼職教師，形成較為穩(wěn)固的企業(yè)導(dǎo)師團(tuán)隊。

三、構(gòu)建適應(yīng)“新工科”人才培養(yǎng)要求的課程體系，創(chuàng)新教學(xué)方式與技術(shù)

新工科內(nèi)涵落實在專業(yè)課程建設(shè)上由科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)、工程素養(yǎng)培養(yǎng)、職業(yè)技能培養(yǎng)三部分組成：由“材料科學(xué)基礎(chǔ)”、“材料物理”、“材料科學(xué)研究方法”等系列課程建設(shè)形成了系統(tǒng)的材料微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。由工程制圖、工程力學(xué)、傳感器應(yīng)用等共同構(gòu)成工程素養(yǎng)，為未來的智能制造輸送有工程能力的人才;由“基礎(chǔ)電化學(xué)”、“半導(dǎo)體材料與器件”、“新能源材料與器件”等新能源材料的課程模塊，對接湖北省新能源、新材料領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，構(gòu)成學(xué)生快速適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的職業(yè)素養(yǎng)。

1. 培養(yǎng)“大工程觀”，設(shè)置更加全面的通識教育選修

課?！按蠊こ逃^”要求工科生注重工程本身的整體性，不會割裂的看待整個工程項目。學(xué)生不僅要學(xué)會相關(guān)的技術(shù)學(xué)科知識，還要對所參與的過程相關(guān)經(jīng)濟(jì)、政治、社會和技術(shù)系統(tǒng)有全方位的了解，這就需要培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力。本專業(yè)在通識教育選修課10個學(xué)分中，學(xué)生需要至少選修基礎(chǔ)科學(xué)、藝術(shù)與人文科學(xué)、經(jīng)濟(jì)與管理各1個學(xué)分，興趣體育2個學(xué)分;在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面，增加創(chuàng)新理論基礎(chǔ)1學(xué)分、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)2學(xué)分;在綠色工業(yè)方面，限定從《生態(tài)文明》、《清潔生產(chǎn)》、《低碳經(jīng)濟(jì)》、《可持續(xù)發(fā)展與循環(huán)經(jīng)濟(jì)》中選2門（2學(xué)分）。這些課程的學(xué)習(xí)，將有利于學(xué)生開拓視野，在多學(xué)科知識交叉的背景下去考慮生產(chǎn)的全過程。

2. 注意與用人企業(yè)生產(chǎn)崗位技能對接的培訓(xùn)，開發(fā)設(shè)計2-3門專業(yè)特色課程，并逐步建設(shè)成為以專業(yè)特色課程為主體的網(wǎng)絡(luò)課程群。特色課程的建設(shè)，注重通過教學(xué)場所從教室向車間延伸，運用多媒體、視頻等現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)手段承接直觀的模塊化教學(xué)內(nèi)容;在教學(xué)過程中創(chuàng)新學(xué)生主動探究、先做后學(xué)以及邊做邊學(xué)等教學(xué)方式，凝煉本專業(yè)的課程群的鮮明特色。在這個過程中，本專業(yè)聘請的10名企業(yè)高級技術(shù)人員起到了積極的指導(dǎo)作用。同時，對青年教師的工程背景培養(yǎng)也提供了很好的支撐。

3. 創(chuàng)新教學(xué)方式與技術(shù)。首先積極采用啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)方式，以問題為導(dǎo)向教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生思考、查新、小組討論等。課堂教學(xué)從問題開始，使學(xué)生以解決問題為驅(qū)動力，教師加以必要的引導(dǎo)，學(xué)生通過思考-分析-解決問題的教學(xué)過程，掌握基于已有知識學(xué)習(xí)新知識的方法，系統(tǒng)全面的掌握課程知識點。在問題引導(dǎo)性教學(xué)過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題等綜合能力都得到了較大提升。其次，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，利用慕課、微課等形式的課程資源打造“金課”，將部分教學(xué)課程以及相關(guān)資源以在線課程的形式呈現(xiàn)出來。這樣做的目的在于推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)技術(shù)的深度融合，豐富教學(xué)方法，提高學(xué)生的自主能力，將以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，提高工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

四、結(jié)束語

新工科正在從理念走向?qū)嵺`，必須加強學(xué)校和企業(yè)的結(jié)合。本文探討了在“新工科”背景下，材料科學(xué)與工程專業(yè)如何發(fā)展的問題，并以湖北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)為例，探索地方高校材料科學(xué)與工程發(fā)展改革的新思路。提出以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向更新培養(yǎng)理念，介紹了專業(yè)“721”人才培養(yǎng)模式改革的方法，以及課程體系設(shè)置構(gòu)建、教學(xué)方式改革思路，為更有效地開展教學(xué)改革提供有效參考。

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