溝引寧，直 妍，柴林江

(重慶理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054)

為適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展、新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，為支撐科技創(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月開始，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”[1]“天大行動”[2]和“北京指南”[3]，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)[4-6]。新工科專業(yè)[7-9]是以智能化、可控化的方式對材料類、電器類、化工類、土木類、機械類等傳統(tǒng)工科類專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，不同于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)、行業(yè)發(fā)展需要的是工程實踐能力強，并且具備較強創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才[10-11]。

重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)是重慶市本科高校的一流專業(yè)，擔(dān)負著為地方產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才的任務(wù)。面對新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的新要求，以該專業(yè)為例探索新的實踐教學(xué)體系、更新教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新實踐教學(xué)模式和方法、完善實踐教學(xué)支撐保障體系，以適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)的需要，是目前迫在眉睫的工作[12-13]。

1 材料專業(yè)實踐教學(xué)體系的狀況

重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的定位是為社會培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才，因此對學(xué)生創(chuàng)新意識以及工程實踐能力的培養(yǎng)一直是我們關(guān)注的重點。經(jīng)過2011、2015人才培養(yǎng)方案修訂，該校材料科學(xué)與工程專業(yè)目前已經(jīng)構(gòu)建了“多層次、漸進式”的實踐教學(xué)體系[14]，整合、優(yōu)化了實驗內(nèi)容，加大了綜合實驗比例[15]，增加了專業(yè)技能大賽的組織與實施[16]，在較大程度上調(diào)動了學(xué)生參加科研實踐和創(chuàng)新活動的積極性、主動性。但是，隨著新興產(chǎn)業(yè)的普及，以及傳統(tǒng)工業(yè)的升級改造，目前的實踐教學(xué)在教學(xué)目標、體系設(shè)計、實踐內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐資源配置、教學(xué)質(zhì)量評價等方面已不能適應(yīng)“新工科”發(fā)展的要求。存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1)實踐教學(xué)目標與“新工科”背景下新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展對畢業(yè)生的要求有差距，現(xiàn)行培養(yǎng)方案中各實踐教學(xué)的教學(xué)目標與新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的需求不能精準對接，不利于學(xué)生工程素養(yǎng)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2)實踐教學(xué)體系不完善，不能滿足“新工科”對材料類學(xué)生知識和能力的新要求。目前的實踐教學(xué)體系加強了對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，但對學(xué)生在學(xué)科交叉能力、創(chuàng)新意識、綜合能力方面的培養(yǎng)存在不足。

3)實踐教學(xué)內(nèi)容與“新工科”教學(xué)理念脫節(jié)。專業(yè)基礎(chǔ)實驗中，驗證性實驗較多，設(shè)計性實驗數(shù)量不足，限于學(xué)校實踐教學(xué)經(jīng)費投入的不足，與新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)相匹配的相關(guān)設(shè)備不足，實踐教學(xué)內(nèi)容稍顯傳統(tǒng)、陳舊，與行業(yè)發(fā)展相比相對滯后。

4)實踐教學(xué)方法陳舊，方式單一，不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性和參與度，不利于學(xué)生實際操作能力和解決問題能力的提升，不符合培養(yǎng)高素質(zhì)“新工科”人才的培養(yǎng)目標。目前的實踐教學(xué)課程中，教師采用“講授法”和“演示法”居多，導(dǎo)致學(xué)生在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)積極性不高、參與度較低，嚴重影響了實踐教學(xué)的效果，學(xué)生的工程實踐能力也不能得到有效提高。

5)實踐教學(xué)支撐保障體系有待進一步加強和完善。學(xué)生工程實踐能力的提升和創(chuàng)新意識的形成離不開完善的校內(nèi)外實踐教學(xué)基地建設(shè)和科學(xué)的管理、考核、評價機制。但目前的實踐教學(xué)現(xiàn)狀卻令人擔(dān)憂，于企業(yè)而言，經(jīng)濟效益是第一需求，學(xué)生實習(xí)會擾亂其正常的生產(chǎn)秩序，進而影響其經(jīng)濟效益?？紤]到安全、效益等因素，大多企業(yè)對大量學(xué)生深入生產(chǎn)現(xiàn)場進行工程實踐和學(xué)習(xí)是抗拒的，高校與實踐基地的合作層次相對較低，沒有通過相應(yīng)渠道達到深度融合，合作具有不穩(wěn)定性[16]，不能長期保持，學(xué)生實習(xí)以參觀、觀摩為主，不利于學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力的提升。另外，高校實踐教學(xué)教師的實踐能力不足也導(dǎo)致了對學(xué)生實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)、考核、評價等環(huán)節(jié)存在不足，也在一定程度上限制了學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

2 “新工科”背景下重慶理工大學(xué)材料專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)建與改革

針對以上問題，重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)在2019培養(yǎng)方案制訂過程中，經(jīng)過深入企業(yè)、行業(yè)以及兄弟院校調(diào)研，基于“新工科”建設(shè)和工程教育認證背景，開展了實踐教學(xué)改革與探索。

1)高校和企業(yè)深度融合，共同制訂符合“新工科”人才培養(yǎng)要求的實踐教學(xué)目標和實踐教學(xué)能力要求。

企業(yè)是生產(chǎn)實踐的第一現(xiàn)場，掌握著行業(yè)內(nèi)技術(shù)發(fā)展的狀況及未來發(fā)展趨勢，知曉目前以及未來行業(yè)發(fā)展的人才需求。為了實現(xiàn)以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，推動“新工科”傳統(tǒng)專業(yè)改造，我院在制訂2019人才培養(yǎng)方案時，教學(xué)系不但深入企業(yè)、行業(yè)進行深度調(diào)研，而且邀請企業(yè)、行業(yè)協(xié)同高校共同制訂符合新產(chǎn)業(yè)需求的人才培養(yǎng)目標和實踐教學(xué)目標。

根據(jù)新的材料專業(yè)人才培養(yǎng)目標和12條工程教育專業(yè)認證畢業(yè)要求，以下 5 方面的能力培養(yǎng)是高校實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的目標：認知能力、分析問題能力、解決問題能力、溝通能力、人文素養(yǎng)[17]。認知能力、分析問題能力、解決問題能力為專業(yè)技能要求，能力要求由易到難，從基礎(chǔ)能力依次遞進到綜合能力的提升。溝通能力、人文素養(yǎng)是對學(xué)生社會綜合素質(zhì)的要求。這5個方面的能力和工程認證 12 條畢業(yè)要求相對應(yīng)[17]。因此在修訂2019人才培養(yǎng)方案時，根據(jù)新工科發(fā)展對人才及能力培養(yǎng)的新需求，與行業(yè)、企業(yè)一起，對各個層次實踐教學(xué)目標進行了修訂和更新。

2)改革傳統(tǒng)的實踐教學(xué)體系，構(gòu)建適應(yīng)“新工科”專業(yè)發(fā)展需要的“多層次、遞進式、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、跨學(xué)科、開放式”的實踐教學(xué)體系。

以新工科及工程教育提出的實踐能力培養(yǎng)目標為導(dǎo)向，重新整合和設(shè)計材料專業(yè)實踐能力培養(yǎng)體系，通過4個模塊構(gòu)建適應(yīng)新工科發(fā)展的“多層次、遞進式、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式”的實踐教學(xué)體系，如圖1所示。①學(xué)科基礎(chǔ)實踐模塊。主要目的是培養(yǎng)材料專業(yè)學(xué)生對學(xué)科基礎(chǔ)科目相關(guān)的實踐能力，將基礎(chǔ)學(xué)科與工程技術(shù)進行有機融合，使學(xué)生具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)實踐技能，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。主要包括大學(xué)物理、電工與電子技術(shù)、機械制圖等方面的實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)。②學(xué)科專業(yè)實踐模塊。旨在通過專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)強化學(xué)生的專業(yè)工程背景，培養(yǎng)工程意識和工程素養(yǎng)。主要包括材料專業(yè)基礎(chǔ)實驗、專業(yè)方向特色實驗、材料綜合實驗課程。③工程實訓(xùn)實踐模塊。旨在通過真實的工程實踐環(huán)境，使學(xué)生由課本知識升華到工程實踐應(yīng)用。主要由企業(yè)認識實習(xí)、校內(nèi)工程訓(xùn)練和企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、校內(nèi)專業(yè)課課程設(shè)計等環(huán)節(jié)構(gòu)成。④創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐模塊。由素質(zhì)拓展實踐、材料創(chuàng)新實驗、科研立項、畢業(yè)論文、全國大學(xué)生金相技能大賽、全國大學(xué)生熱處理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等各類專業(yè)競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等實踐環(huán)節(jié)組成。以“工程性、系統(tǒng)性、綜合性、創(chuàng)新性”為視角，充分利用重慶市裝備制造、汽車、電子信息、綠色建材等產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，充分利用重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)一流學(xué)科和專業(yè)的優(yōu)勢，充分利用該校其他專業(yè)和院系的優(yōu)秀教學(xué)成果，進行跨學(xué)科實踐能力培養(yǎng)的探索和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。積極開展創(chuàng)業(yè)項目訓(xùn)練，聘請創(chuàng)業(yè)成功的企業(yè)家與專業(yè)教師共同擔(dān)任導(dǎo)師，對學(xué)生的創(chuàng)業(yè)項目進行指導(dǎo)，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

圖1 “多層次、遞進式、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、跨學(xué)科、開放式”的實踐教學(xué)體系

“多層次、遞進式、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、跨學(xué)科、開放式”實踐教學(xué)體系對學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)的支撐如圖2所示。通過構(gòu)建新的實踐教學(xué)體系并在實踐過程中認真實施，強化學(xué)生的認知能力，提升學(xué)生分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，并在各項綜合實踐活動中培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力、溝通協(xié)調(diào)能力和團隊協(xié)作能力，從而實現(xiàn)其工程實踐能力的提升和人文素養(yǎng)的養(yǎng)成。

圖2 新構(gòu)建的實踐教學(xué)體系對學(xué)工程實踐能力培養(yǎng)的支撐

3)對接產(chǎn)業(yè)和行業(yè)需求，更新實踐教學(xué)內(nèi)容。

“新工科”建設(shè)的目標是培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新精神和工程實踐能力的應(yīng)用型專門人才，而要培養(yǎng)這樣的人才，就必須主動對接地方經(jīng)濟發(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。為適應(yīng)重慶材料相關(guān)行業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)需求，我們結(jié)合新構(gòu)建的實踐教學(xué)體系，在專業(yè)實踐模塊的各項教學(xué)中，及時更新了實踐教學(xué)內(nèi)容，去除一些比較老的傳統(tǒng)實驗項目，增加了設(shè)計性、綜合性實驗的開設(shè)，加強實踐環(huán)節(jié)與行業(yè)發(fā)展的有機聯(lián)系，結(jié)合教師科研和企業(yè)技術(shù)發(fā)展引入典型的與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的新型工程案例。比如新增物理氣相沉積制備薄膜及其性能表征、多弧離子鍍制備薄膜、激光表面改性技術(shù)、3D打印增材制造等新技術(shù)實驗項目及內(nèi)容，加強電鍍工藝在5G產(chǎn)品的應(yīng)用等符合新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實踐內(nèi)容。以“新工科”建設(shè)及工程教育認證為契機，緊密結(jié)合企業(yè)、行業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)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，并以學(xué)科前沿、產(chǎn)業(yè)和技術(shù)最新發(fā)展動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

4)革新實踐教學(xué)方法，讓實踐課堂活起來，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維。

摒棄原來“灌輸式”的教學(xué)模式，采用任務(wù)驅(qū)動、問題驅(qū)動、情景模擬、案例分析、小組交流討論等多種方式，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣以及自主探究興趣，加強學(xué)生實踐環(huán)節(jié)的參與度。利用生產(chǎn)現(xiàn)場視頻學(xué)習(xí)、動畫輔助、虛擬仿真等多種“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)新模式，變抽象為具體，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。貫徹“教師主導(dǎo)-學(xué)生主體”的教學(xué)原則，凸顯學(xué)生的主體地位，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時，向“問題發(fā)掘”-“工程應(yīng)用”-“自主創(chuàng)新”方向延伸。在授課學(xué)時不斷縮減的大環(huán)境下，將“有限的體驗實驗教學(xué)”拓展成為“無限的虛擬實驗教學(xué)”，充分利用學(xué)院虛擬實驗教學(xué)中心，針對難于在實驗室實施的生產(chǎn)線實況，開展虛擬仿真實驗，讓學(xué)生虛擬仿真體驗生產(chǎn)現(xiàn)場，加強工程體驗。通過虛擬仿真與實體實驗的有機結(jié)合、校內(nèi)實訓(xùn)與校外實踐的有機結(jié)合、校企聯(lián)合培養(yǎng)、邀請企業(yè)專家到校參與專業(yè)課堂教學(xué)等手段和措施，提升學(xué)生實踐學(xué)習(xí)興趣和參與度，加強創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而提升學(xué)生工程實踐能力和工程意識。

5)完善實踐教學(xué)支撐保障體系。

健全的實踐教學(xué)支撐保障體系是確保實踐教學(xué)正常有序推進的保障，也是提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的有力保障。重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院(以下簡稱“材料學(xué)院”)通過開放共享的校內(nèi)實踐教學(xué)平臺、積極搭建校外產(chǎn)學(xué)研實踐教學(xué)基地、加強全國性專業(yè)賽事及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽參加力度，加強實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)等措施不斷完善材料專業(yè)實踐教學(xué)支撐保障體系。

①保障學(xué)生核心專業(yè)能力提升的校內(nèi)開放實踐平臺。材料學(xué)院有汽車零部件先進制造技術(shù)教育部重點實驗室、重慶市制動摩擦材料協(xié)同創(chuàng)新中心、重慶市輕合金工程技術(shù)研究中心表面工程分中心、重慶市材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)示范中心、重慶市高端裝備技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、材料類專業(yè)CAD特性重慶市人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新試驗區(qū)、重慶理工大學(xué)材料分析測試中心等實驗和實踐教學(xué)平臺。同時，搭建了虛擬仿真教學(xué)平臺和材料基礎(chǔ)實驗網(wǎng)上實踐教學(xué)平臺，通過網(wǎng)上預(yù)約的形式向?qū)W生共享開放，有力地保障了“新工科”人才核心專業(yè)能力培養(yǎng)的需求。

②保障綜合工程實踐能力提升的校企合作實踐基地。為改變學(xué)生實習(xí)走馬觀花、流于形式、實習(xí)基地不穩(wěn)定的現(xiàn)狀，材料學(xué)院主動出擊，與重慶市相關(guān)行業(yè)學(xué)會/協(xié)會緊密結(jié)合，與重慶建設(shè)工業(yè)(集團)有限責(zé)任公司、重慶金世利航空材料有限公司、重慶長安汽車股份有限公司、重慶秋田齒輪有限責(zé)任公司、中山三民金屬處理有限公司等企業(yè)深入合作，共建穩(wěn)定的校外實習(xí)基地，落實產(chǎn)教深度融合，校企合作，協(xié)同育人，保障學(xué)生企業(yè)實習(xí)質(zhì)量，提升學(xué)生的工程實踐能力。

③保障創(chuàng)新思維及創(chuàng)業(yè)能力形成的“教-學(xué)-賽”一體化實踐教學(xué)新模式。在學(xué)生大三、大四階段，積極開展材料創(chuàng)新實驗、科研訓(xùn)練以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練。依托雄厚的師資力量、突出的科學(xué)研究優(yōu)勢，一方面以科研項目和科研成果帶動教學(xué)改革，并吸納學(xué)生做科研助手以提高其實踐動手能力和創(chuàng)新能力；另一方面，鼓勵指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生積極參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練及各類校級、市級、國家級比賽，以賽促教，以賽促學(xué)，以賽促訓(xùn)，以賽促用，學(xué)賽結(jié)合，訓(xùn)用結(jié)合，促進校際交流，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、積極性和創(chuàng)新意識。學(xué)校在開展綜合實踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，積極組織開展校級“金相技能大賽”，以大賽為推力，增強學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性，提高實踐動手能力，強化學(xué)生專業(yè)技能。同時積極組織學(xué)生參加全國金相技能大賽、全國熱處理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“創(chuàng)青春”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽、全國3D數(shù)字工業(yè)設(shè)計大賽等專業(yè)賽事來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

④加強實踐教學(xué)的師資隊伍建設(shè)。實踐教學(xué)教師具有豐富的實踐經(jīng)驗是培養(yǎng)符合“新工科”要求的復(fù)合型應(yīng)用型人才的有力保障。為了提高教師的實踐經(jīng)驗及能力，材料學(xué)院聘請知名企業(yè)的工程技術(shù)精英擔(dān)任兼職教授，并對實踐教學(xué)教師實行“一搭一”，建立專兼職相結(jié)合的師資隊伍。定期選派中青年教師到企業(yè)進行掛職鍛煉，提升其工程實踐經(jīng)驗，并開展創(chuàng)新性研究及指導(dǎo)。鼓勵實踐教學(xué)教師參加國家、行業(yè)舉辦的各類與本專業(yè)實踐技能相關(guān)的培訓(xùn)、會議交流等活動，同時聘請重慶材料相關(guān)企業(yè)內(nèi)具有豐富實踐經(jīng)驗的技術(shù)人員參與專業(yè)課堂、進行技術(shù)講座、案例探討，以及共同指導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，從而建立學(xué)生的工程意識，提升學(xué)生的工程實踐能力。

3 結(jié)語

實踐教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。“新工科”作為一種嶄新的教育理念，它的出現(xiàn)賦予了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)新的歷史使命。面對新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的新要求，探索新的實踐教學(xué)體系，是目前新工科人才培養(yǎng)的迫切需要。地方高校要主動對接地方經(jīng)濟發(fā)展需要和企業(yè)、行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新要求，把握行業(yè)人才需求方向，在行業(yè)、企業(yè)共同參與下，通過頂層設(shè)計，構(gòu)建“多層次、遞進式、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、跨學(xué)科、開放式”的實踐教學(xué)體系，明確不同層次實踐教學(xué)的目標，及時更新教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)手段，建立健全實踐教學(xué)支撐保障體系，這樣才能為地方產(chǎn)業(yè)、為社會培養(yǎng)出與時俱進，符合行業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)應(yīng)用型新工科創(chuàng)新人才。