張鵬，朱強(qiáng)，欒冬

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東威海 264209）

為適應(yīng)新一輪技術(shù)和產(chǎn)業(yè)變革，發(fā)達(dá)國家在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域發(fā)布工程教育改革前瞻報(bào)告，意在通過高等教育結(jié)構(gòu)的主動(dòng)調(diào)整，發(fā)展新興前沿學(xué)科專業(yè)，構(gòu)建具有未來持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的新型工業(yè)體系[1-2]。我國推出《中國制造2025》，以此為導(dǎo)向的新工科建設(shè)也在“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”的推動(dòng)下廣泛開展[3]。

智能材料是智能制造的基礎(chǔ)，相關(guān)對(duì)口高層次人才也是推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）材料科學(xué)與工程學(xué)院針對(duì)智能材料作為智能制造的基礎(chǔ)、核心、源動(dòng)力地位，結(jié)合學(xué)科基礎(chǔ)特色，開展了智能材料與結(jié)構(gòu)特色專業(yè)建設(shè)工作，并入選教育部新工科專業(yè)。

1 研究現(xiàn)狀

智能材料與結(jié)構(gòu)專業(yè)是國家在“十三五”末期新增的材料類新工科專業(yè)，以“材料—器件—結(jié)構(gòu)—系統(tǒng)”為主線，與材料、信息、電子、控制等多個(gè)學(xué)科廣泛交叉，更加注重基本理論與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，是智能材料、智能制造領(lǐng)域復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要專業(yè)。相關(guān)教學(xué)改革問題也逐漸成為研究熱點(diǎn)，潘海軍等從《中國制造2025》視域下分析了地方高校智能材料課程人才培養(yǎng)模式，提出以O(shè)BE 理念構(gòu)建智能材料課程人才培養(yǎng)體系，通過校企合作、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、實(shí)踐育人三個(gè)方面加強(qiáng)產(chǎn)教融合[4]。徐晶采用案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法，優(yōu)化了智能材料類課程教學(xué)模式，將理論知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)例結(jié)合，以拓寬學(xué)生視野，強(qiáng)化應(yīng)用分析[5]。王自平等根據(jù)行業(yè)人才需求，進(jìn)行了智能材料與結(jié)構(gòu)課程在土木專業(yè)研究生的教學(xué)實(shí)踐，并結(jié)合土木工程實(shí)例闡述了智能材料在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、壽命預(yù)測(cè)、減振降噪、環(huán)境自適應(yīng)及住宅智能化等方面的應(yīng)用[6]。由此可見，強(qiáng)化產(chǎn)教融合是智能材料類人才培養(yǎng)的重要思路。但是，由于智能材料與結(jié)構(gòu)專業(yè)建設(shè)時(shí)間較短，目前研究主要集中在相關(guān)課程的建設(shè)，有關(guān)該專業(yè)的實(shí)習(xí)實(shí)踐模式研究文獻(xiàn)較少。

本文主要介紹了哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）材料學(xué)科智能材料與結(jié)構(gòu)專業(yè)結(jié)合新工科人才培養(yǎng)要求和目前材料類專業(yè)實(shí)踐實(shí)習(xí)的普遍問題，通過分析高校、企業(yè)、學(xué)生在實(shí)踐實(shí)習(xí)中的根本需求，基于智能材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新價(jià)值鏈，探索并實(shí)踐了“校內(nèi)+校外”的模塊化全鏈條式校企協(xié)同實(shí)踐人才培養(yǎng)模式，希望能為相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考。

2 實(shí)習(xí)模式與新工科培養(yǎng)要求存在的差異

通過實(shí)際調(diào)研和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，目前高校材料類專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐類培養(yǎng)環(huán)節(jié)的大致情況為[7-9]：在既定培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃的前提下，高校有總體教學(xué)安排，企業(yè)也有自身生產(chǎn)計(jì)劃。因此，高校一般集中安排學(xué)生以專業(yè)為單位組隊(duì)，由教師帶隊(duì)到企業(yè)完成實(shí)踐教學(xué)。形式主要是在保證安全和盡量不影響生產(chǎn)的前提下，安排管理專員和技術(shù)專員帶隊(duì)參觀車間并講解交流。這種形式有效緩解了高校整體教學(xué)計(jì)劃的制定壓力，最大限度降低了企業(yè)接待難度。但是，智能材料專業(yè)涉及材料、力學(xué)、控制等領(lǐng)域和器件、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等層級(jí)的研制及集成等技術(shù)，實(shí)踐教學(xué)體系龐大，按照完整產(chǎn)業(yè)鏈制定實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃會(huì)涉及多家企業(yè)。在既定計(jì)劃下，大量時(shí)間不得不耗費(fèi)在路程中轉(zhuǎn)、過程組織、企業(yè)介紹和重復(fù)性安全教育上，嚴(yán)重?cái)D占了有效實(shí)習(xí)時(shí)間。同時(shí)，隨著國家對(duì)復(fù)合型創(chuàng)新人才[10]、企業(yè)對(duì)開放創(chuàng)新合作[11]、學(xué)生對(duì)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升的需求變化[12]，現(xiàn)有實(shí)習(xí)實(shí)踐模式難以滿足各方需求，各方參與驅(qū)動(dòng)力不足，不利于提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

2.1 企業(yè)難以獲得創(chuàng)新力支持

企業(yè)的根本需求是推廣宣傳和吸引優(yōu)秀人才服務(wù)自身發(fā)展，與科研人員交流技術(shù)問題，謀求技術(shù)合作。但是，由于教學(xué)計(jì)劃既定，師生在一家企業(yè)的有效實(shí)習(xí)時(shí)間有限。同時(shí)，出于情景導(dǎo)入、吸引人才、保證安全的需求，企業(yè)必須保證情況介紹、安全教育、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)的有效時(shí)間，與高?？蒲腥藛T深入交流機(jī)會(huì)有限，造成協(xié)同動(dòng)力不足[13]。由于企業(yè)希望通過支持實(shí)習(xí)而吸引人才、尋求技術(shù)合作的需求不能被滿足，加上實(shí)習(xí)期間企業(yè)的正常生產(chǎn)會(huì)受到影響，企業(yè)很難保持對(duì)實(shí)踐教學(xué)的持續(xù)投入和支持，實(shí)踐教學(xué)基地難以持續(xù)維護(hù)。為完成教學(xué)計(jì)劃，高校只能逐漸降低實(shí)習(xí)基地標(biāo)準(zhǔn)，不利于保障智能材料領(lǐng)域人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

2.2 學(xué)生難以滿足自身發(fā)展需求

學(xué)生的根本需求是獲得行業(yè)需要的綜合素質(zhì)與能力鍛煉，提升未來就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力[14]。但是，該模式下學(xué)生只能在有限時(shí)間內(nèi)按照既定路線完成實(shí)習(xí)，無法深入了解行業(yè)情況和獲得綜合訓(xùn)練。該模式滿足不了學(xué)生希望通過實(shí)習(xí)深入了解行業(yè)動(dòng)向和應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的需求，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)習(xí)熱情逐漸降低，影響實(shí)習(xí)質(zhì)量。

2.3 實(shí)踐內(nèi)涵深度不足，培養(yǎng)目標(biāo)難以達(dá)成

國家對(duì)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵要求是引導(dǎo)學(xué)生深入了解產(chǎn)業(yè)、行業(yè)情況，啟發(fā)應(yīng)用創(chuàng)新思維，鍛煉知識(shí)應(yīng)用和實(shí)踐創(chuàng)新能力。但是，通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前培養(yǎng)模式很難讓絕大部分學(xué)生達(dá)到上述培養(yǎng)目標(biāo)。通過批閱實(shí)習(xí)筆記和報(bào)告發(fā)現(xiàn)，部分筆記主要為企業(yè)產(chǎn)品介紹、設(shè)備參數(shù)、工藝框圖、場(chǎng)地設(shè)計(jì)等無須現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)即可得知的內(nèi)容，實(shí)習(xí)報(bào)告中的反思總結(jié)多為學(xué)生返校后查閱資料自學(xué)所得。在該模式下，部分學(xué)生缺少技術(shù)交流和對(duì)工藝、技術(shù)、應(yīng)用集成等方面的反思與內(nèi)化，實(shí)習(xí)質(zhì)量難以保證。而智能材料與結(jié)構(gòu)專業(yè)作為新工科專業(yè)，更加注重集成應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)，現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)模式很難讓多數(shù)學(xué)生達(dá)到這一目標(biāo)。

3 基于智能材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新價(jià)值鏈的校企協(xié)同育人基地建設(shè)思路

按照新工科建設(shè)要求，相關(guān)專業(yè)的教育模式應(yīng)當(dāng)推進(jìn)“科學(xué)范式”向“工程范式”的轉(zhuǎn)變，將工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力作為人才培養(yǎng)的重點(diǎn)[10,12]。因此，學(xué)生應(yīng)該更深入了解智能材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)并具備較強(qiáng)的工程問題解決能力。實(shí)際參與企業(yè)技術(shù)革新和新品研發(fā)是提升工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的最佳途徑，也是理想的實(shí)踐教學(xué)模式。但是，由于實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃是高校的既定安排且受到多方條件限制，上述理想狀態(tài)短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。因此，實(shí)踐教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)圍繞培養(yǎng)目標(biāo)，以盡可能貼近理想的實(shí)踐教學(xué)狀態(tài)的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

創(chuàng)新價(jià)值鏈主要包含創(chuàng)意的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳播等環(huán)節(jié)[15]，受產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型影響，開放式創(chuàng)新逐漸成為多數(shù)企業(yè)的主要?jiǎng)?chuàng)新模式，即企業(yè)在期望發(fā)展技術(shù)和產(chǎn)品時(shí)，以項(xiàng)目委托、平臺(tái)共建、人才項(xiàng)目等合作形式，借助外部創(chuàng)新力量完成相關(guān)研發(fā)任務(wù)[16]。高校具有良好的基礎(chǔ)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)和較強(qiáng)的成果轉(zhuǎn)化潛力與需求，是企業(yè)理想的合作伙伴。而新工科專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)正是讓一批具有良好基礎(chǔ)創(chuàng)新素養(yǎng)的學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)踐，一定程度上成為企業(yè)階段性外部創(chuàng)新力量的教學(xué)環(huán)節(jié)。

智能材料產(chǎn)業(yè)鏈的層級(jí)主線是“材料—器件—結(jié)構(gòu)—系統(tǒng)”[4-5]，結(jié)合創(chuàng)新價(jià)值鏈要素，智能材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新價(jià)值鏈主要環(huán)節(jié)一般包括：“材料設(shè)計(jì)—材料制備—分析測(cè)試—組織調(diào)控—加工工藝—樣品試制—產(chǎn)品中試—應(yīng)用集成”等。高校和企業(yè)可以在創(chuàng)新價(jià)值鏈中發(fā)揮不同關(guān)鍵作用，以項(xiàng)目的形式完成實(shí)踐教學(xué)，符合新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)。

在保證高校、企業(yè)、學(xué)生根本需求的前提下，明確各方在基于智能材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新價(jià)值鏈的校企系統(tǒng)培養(yǎng)工作中的定位及作用。

企業(yè)：提出技術(shù)、產(chǎn)品需求，引導(dǎo)創(chuàng)意產(chǎn)生，并執(zhí)行創(chuàng)意的廣度轉(zhuǎn)換和傳播，即負(fù)責(zé)智能材料、工藝及產(chǎn)品的中試、應(yīng)用集成，為學(xué)生提供實(shí)踐題材、實(shí)操訓(xùn)練及配套支持。

高校：組織實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)換論證，即負(fù)責(zé)指導(dǎo)智能材料、工藝研發(fā)及樣件試制，與企業(yè)合作實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品中試，傳授學(xué)生必要知識(shí)及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、操作、分析技能。

學(xué)生：在高校和企業(yè)的共同指導(dǎo)下參與企業(yè)技術(shù)革新和新品研發(fā)全過程，并獲得綜合鍛煉。

學(xué)科針對(duì)當(dāng)前既定實(shí)習(xí)計(jì)劃和新工科人才實(shí)踐需求，基于智能材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新價(jià)值鏈，提出了將實(shí)踐訓(xùn)練貫穿培養(yǎng)過程的“校內(nèi)+校外”模塊化全鏈條式校企協(xié)同實(shí)踐培養(yǎng)模式。

“校內(nèi)”模塊，通過整合校內(nèi)科教平臺(tái)資源和邀請(qǐng)共建中試平臺(tái)的方式完善校內(nèi)實(shí)踐平臺(tái)體系，將實(shí)際生產(chǎn)中需要的基礎(chǔ)樣件加工、測(cè)試分析等實(shí)踐環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)至校內(nèi)集中培訓(xùn)和實(shí)踐。在保證培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)踐技能的同時(shí)，提高實(shí)踐效率。

“校外”模塊，依托學(xué)科承擔(dān)的校企科研項(xiàng)目，由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)骨干成員擔(dān)任指導(dǎo)教師，并分解項(xiàng)目內(nèi)容，設(shè)置實(shí)踐課題，學(xué)生被分組并派至委托企業(yè)完成不少于10天的實(shí)踐任務(wù)。同時(shí)，通過提高實(shí)踐形式靈活性，保證有效實(shí)習(xí)時(shí)間，即允許學(xué)生以學(xué)位論文、假期實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新競(jìng)賽等形式完成實(shí)踐。在保證原來實(shí)踐目標(biāo)的基礎(chǔ)上，使學(xué)生有目的地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐探究，并獲得更多深入了解產(chǎn)業(yè)情況、技術(shù)創(chuàng)新問題的機(jī)會(huì)，深化實(shí)踐內(nèi)涵。

4 實(shí)踐基地的構(gòu)建方法

（1）選取適宜的合作企業(yè)。在上述實(shí)踐培養(yǎng)模式下，企業(yè)應(yīng)當(dāng)具備以下條件：產(chǎn)品屬于智能材料產(chǎn)業(yè)并具有較完整的產(chǎn)品及技術(shù)集成生產(chǎn)體系，具有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)需求、較充足的研發(fā)投入，能夠?yàn)閷W(xué)生提供實(shí)踐條件并參與過程指導(dǎo)。材料學(xué)科兼具理論研究與技術(shù)應(yīng)用的雙向側(cè)重特色，與企業(yè)方具有較好的合作基礎(chǔ)，具有較豐富的校企橫向項(xiàng)目合作題材。委托橫向合作的多數(shù)企業(yè)很好地滿足了上述要求，是共建產(chǎn)教融合實(shí)踐基地的最佳伙伴。因此，學(xué)科確定了以項(xiàng)目合作基礎(chǔ)為主要因素尋求合作伙伴的思路，最終與中國核工業(yè)建設(shè)有限公司、北京鋼鐵研究總院、歌爾集團(tuán)、青島藍(lán)光晶科新材料、煙臺(tái)南山集團(tuán)、山東工業(yè)陶瓷設(shè)計(jì)院等建立學(xué)生派出聯(lián)合實(shí)踐培訓(xùn)合作。邀請(qǐng)威海云山、歌爾集團(tuán)等入校建立產(chǎn)品中試測(cè)試平臺(tái)并聯(lián)合共建省級(jí)產(chǎn)教融合培養(yǎng)基地。

（2）構(gòu)建較完善的校內(nèi)實(shí)操訓(xùn)練平臺(tái)。高校作為創(chuàng)意產(chǎn)生及轉(zhuǎn)換論證環(huán)節(jié)的負(fù)責(zé)方，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建滿足相關(guān)職能需求的平臺(tái)體系。學(xué)科構(gòu)建了集材料設(shè)計(jì)與制備、性能分析測(cè)試、加工工藝及配套裝備設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等功能的一體化創(chuàng)新應(yīng)用科教研究平臺(tái)群。包含三個(gè)國家級(jí)省部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分室、科技部海洋工程材料及深加工技術(shù)國際聯(lián)合研究中心、山東省特種焊接技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東省軍民兩用新材料及制品高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東省高性能構(gòu)件及成形工藝與裝備工程技術(shù)研究中心、威海市石墨深加工工程技術(shù)研究中心、威海市精密塑性成形工程技術(shù)研究中心、威海市特種陶瓷材料設(shè)計(jì)與制備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)科教平臺(tái)。系列平臺(tái)滿足了“新材料設(shè)計(jì)—材料制備—分析測(cè)試—性能優(yōu)化—加工工藝—樣品試制—產(chǎn)品中試”等對(duì)應(yīng)功能，滿足了校內(nèi)實(shí)踐需求。

（3）以教改項(xiàng)目為牽引，推進(jìn)實(shí)踐基地建設(shè)。由學(xué)科各團(tuán)隊(duì)分別負(fù)責(zé)部分建設(shè)工作，并通過教改項(xiàng)目立項(xiàng)形式完成，有利于實(shí)現(xiàn)各類建設(shè)資源的高效整合與建設(shè)方案的有效落實(shí)。同時(shí)，在項(xiàng)目申請(qǐng)與執(zhí)行過程中獲得更廣泛的專家建議，實(shí)現(xiàn)工作側(cè)面論證。目前，實(shí)踐基地建設(shè)、專業(yè)建設(shè)等相關(guān)工作已分別獲得教育部產(chǎn)教融合實(shí)踐育人項(xiàng)目和哈爾濱工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目的立項(xiàng)支持。

（4）以技術(shù)問題為主題，以創(chuàng)新競(jìng)賽為載體，引導(dǎo)深化實(shí)踐內(nèi)涵，培育實(shí)踐創(chuàng)新成果。學(xué)科邀請(qǐng)歌爾集團(tuán)設(shè)立“歌爾杯”創(chuàng)新大賽，題目以智能材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題為主導(dǎo)，吸引學(xué)科教師指導(dǎo)學(xué)生組隊(duì)參賽，學(xué)生在參賽過程中深入了解產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況，圍繞實(shí)際工程問題開展自主學(xué)習(xí)，在教師和企業(yè)工程師指導(dǎo)下提出技術(shù)問題解決方案并付諸實(shí)施，綜合實(shí)踐能力得到全面鍛煉。

5 結(jié)語

本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）智能材料與結(jié)構(gòu)新工科專業(yè)的實(shí)踐模式研究為例，通過分析現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)模式與新工科人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)差異，以滿足新工科建設(shè)背景下實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中高校、企業(yè)、學(xué)生三方根本需求為目的，基于智能材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新價(jià)值鏈概念，對(duì)“校內(nèi)+校外”的模塊化全鏈條式校企協(xié)同實(shí)踐培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索和實(shí)踐，得到主要結(jié)論如下：

（1）實(shí)踐教學(xué)方案的設(shè)計(jì)要充分考慮國家、學(xué)生、企業(yè)的根本需求。高校人才培養(yǎng)目標(biāo)必然與國家的人才需求一致，也是方案實(shí)施措施制定的依據(jù)。學(xué)生是實(shí)踐主體，滿足其實(shí)踐需求是保證實(shí)訓(xùn)成效的重要驅(qū)動(dòng)力。企業(yè)是未來的人才聘用方，考慮其需求亦是實(shí)現(xiàn)“訂單式”人才培養(yǎng)的根本要求。

（2）在既定培養(yǎng)方案的前提下，通過完善高校工程技術(shù)平臺(tái)體系，滿足基本技能實(shí)訓(xùn)需求，采取“校內(nèi)+校外”的模塊化全鏈條式實(shí)踐方式，有利于降低企業(yè)接待壓力，提升實(shí)踐的效率和靈活性?？梢源偈箤?shí)踐基地較分散、實(shí)踐工藝門類較多的學(xué)科尋求更適合的合作企業(yè)，聚焦和優(yōu)化外派實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高校外實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和校外實(shí)踐基地質(zhì)量。

（3）依托學(xué)科承擔(dān)的校企橫向項(xiàng)目為題材，設(shè)計(jì)“課題式”校外實(shí)踐模塊，有利于將校外實(shí)踐有機(jī)融入其他培養(yǎng)環(huán)節(jié)，提升實(shí)踐形式的靈活性，進(jìn)而在既定培養(yǎng)方案下無形拓展實(shí)踐維度，為學(xué)生提供更多綜合鍛煉和深入產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì)，為企業(yè)和教師提供更多的研發(fā)創(chuàng)新人力支持，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多方共贏的良好局面，有利于校企協(xié)同育人模式的良性推進(jìn)。