馮佃臣 楊禮林 翟亭亭 趙莉萍 孫昊

摘??要：為了應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，滿足以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟對新工科人才的需求，“金屬材料工程”專業(yè)遵循OBE?教育理念，以“成果導(dǎo)向”為原則，按照“培養(yǎng)目標—畢業(yè)要求—課程體系”反向設(shè)計人才培養(yǎng)方案。以社會對金屬材料工程專業(yè)人才需求為導(dǎo)向精準確立人才培養(yǎng)目標，聚焦培養(yǎng)目標設(shè)計畢業(yè)要求，以畢業(yè)要求的實現(xiàn)構(gòu)建學(xué)科交叉融合的新工科課程體系。設(shè)計了聚焦未來材料設(shè)計、材料制備技術(shù)對人才能力的需求，以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心，從學(xué)科知識交叉融合、教學(xué)與科研深度結(jié)合、構(gòu)建新工科人才培養(yǎng)體系。

關(guān)鍵詞：金屬材料工程；OBE；新工科；培養(yǎng)方案

中圖分類號：G642;TG14-4??文獻標識碼：A

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，制造業(yè)處于迅猛增長狀態(tài)，對新型材料的需求也日益增長，材料科學(xué)已成為國際競爭的關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬材料是工程領(lǐng)域中最基礎(chǔ)、最重要的材料之一，其對于培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)基礎(chǔ)和工程素養(yǎng)具有舉足輕重的作用。因此，在新工科背景下，對金屬材料專業(yè)的培養(yǎng)方案和教育過程進行科學(xué)涉及，是目前專業(yè)、學(xué)校進行改革必須解決的問題之一。

緊緊圍繞立德樹人根本任務(wù)和雙一流專業(yè)建設(shè)的目標，立足學(xué)校和學(xué)院的基礎(chǔ)和優(yōu)勢，以理想信念教育為核心，以社會主義核心價值觀為引領(lǐng)，以全面提高人才培養(yǎng)能力為關(guān)鍵，在人才教育培養(yǎng)過程中破解思想政治工作不平衡不充分等問題，打通“三全育人”最后一公里，形成全員全過程全方位育人格局，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展和擔當民族復(fù)興大任的社會主義建設(shè)和接班人。一方面通過加強理想信念教育，我們將幫助學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)他們的社會責任感和公民意識。同時，我們將通過提供優(yōu)質(zhì)的教育資源和創(chuàng)新的教學(xué)方法，全面提高學(xué)生的學(xué)科知識水平和實踐能力。另一方面注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，通過項目實踐、實習(xí)實訓(xùn)等方式，使學(xué)生能夠靈活運用所學(xué)知識解決實際問題，適應(yīng)新經(jīng)濟時代的需求。

培養(yǎng)方案設(shè)計總的思路（圖1）是專業(yè)和工程認證標準為依據(jù)，采用反向設(shè)計方法，貫徹“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”教育理念[1，2]。該培養(yǎng)方案的制定旨在緊扣新技術(shù)革命、新產(chǎn)業(yè)變革對未來金屬材料工程專業(yè)人才的需求，落實新工科建設(shè)任務(wù)[3]。材料研究正從過去的試錯實驗研究轉(zhuǎn)向理論設(shè)計、基因工程或大數(shù)據(jù)應(yīng)用[4]。材料制備正從過去的大批量、高能耗、高污染轉(zhuǎn)向綠色發(fā)展、智能制造、提升質(zhì)量和降低成本的發(fā)展趨勢。

根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)“十四五”工業(yè)和信息化發(fā)展規(guī)劃》中提出：（1）高標準培育現(xiàn)代裝備制造、新型化工、有色金屬加工、新材料、生物醫(yī)藥五大先進制造業(yè)集群；（2）依托鋼鐵和鋁、銅等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，以輕質(zhì)、高強、大規(guī)格、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞為發(fā)展方向，開發(fā)高端鋼鐵、高純鋁、稀土鋁合金、高品質(zhì)鋁合金焊絲、雙零鋁箔、高強高韌鋁合金、金屬靶材、銅合金、鎂合金等高附加值產(chǎn)品，滿足軌道交通、航空航天、電子信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。到2025年，打造15個智能工廠、40個數(shù)字化車間，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率達到60%?；谝陨弦?，可以得出金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)要保持專業(yè)特色，同時要圍繞社會發(fā)展對專業(yè)人才能力的需求，開展新工科建設(shè)，調(diào)整金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)方向和課程設(shè)置，注重培養(yǎng)學(xué)生在人工智能、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域的能力，并加強與相關(guān)行業(yè)和企業(yè)的合作，開展實踐教學(xué)和實習(xí)實訓(xùn)，滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的社會需求。進而制定和實施“金屬材料工程+人工智能”的新培養(yǎng)方案。

圖1?人才培養(yǎng)方案反向設(shè)計思路圖

一、以需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)目標設(shè)計

我國“新工科”建設(shè)不斷加強，對高水平、高質(zhì)量的人才培養(yǎng)體系提出了更加嚴苛的要求。堅持把立德樹人作為教育的根本任務(wù)，不斷開創(chuàng)我國教育事業(yè)發(fā)展新局面。黨的十九屆五中全會指出，要全面貫徹黨的教育方針，堅持立德樹人。我們要從黨和國家事業(yè)發(fā)展全局的高度，落實立德樹人根本任務(wù)，推進高等教育事業(yè)發(fā)展同實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展相適應(yīng)，培養(yǎng)擔當民族復(fù)興大任的時代新人[5]。因此，內(nèi)蒙古科技大學(xué)金屬材料工程專業(yè)在制定人才培養(yǎng)方案時，培養(yǎng)方案的總目標要求培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義合格建設(shè)者和可靠接班人。面對新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)變革以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級[6]，調(diào)研了用人單位對金屬材料工程專業(yè)人才的需求，緊扣社會需求、學(xué)校定位及專業(yè)特色制定出金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)目標。培養(yǎng)目標制定遵循了與時俱進的新工科特點，體現(xiàn)金屬材料工程專業(yè)多年形成的客觀優(yōu)勢和特色。

以需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)目標的設(shè)計中，始終圍繞在工科背景下需進一步加大課程內(nèi)容的更新和豐富化，將金屬材料專業(yè)的課程應(yīng)更注重將理論知識與實踐相結(jié)合。在課程具體設(shè)置中，特別是理論+實踐或?qū)嵺`環(huán)節(jié)中，可以通過組織學(xué)生參與課題研究、參加制作實踐項目等，并配合完善的課程設(shè)計，幫助學(xué)生深入理解材料科學(xué)的重要性和實際應(yīng)用價值。通過案例和實驗設(shè)計、綜合實驗等方式讓學(xué)生能夠深入了解金屬材料結(jié)構(gòu)、性能及組成變化、材料的加工工藝與成形性、材料的疲勞與斷裂機理與材料的設(shè)計與開發(fā)以及材料環(huán)境適應(yīng)性等實踐內(nèi)容，關(guān)注材料的新進展和新趨勢，比如新型高強度、高韌性及智能材料等，在保證專業(yè)課程體系的前提下，涵蓋多個學(xué)科領(lǐng)域，構(gòu)建起更加完善的教學(xué)體系。

二、聚焦培養(yǎng)目標，畢業(yè)要求設(shè)計

畢業(yè)要求支撐著培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，是課程與培養(yǎng)目標聯(lián)系的橋梁[7]。依據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》、《工程教育專業(yè)認證通用標準》、《材料類專業(yè)補充標準》和內(nèi)蒙古科技大學(xué)金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)目標，制定能夠支撐培養(yǎng)目標并滿足工程教育認證的12條畢業(yè)要求，并梳理了畢業(yè)要求與目標達成情況之間的關(guān)聯(lián)。技術(shù)類畢業(yè)要求按照能力形成的邏輯“縱向”分解畢業(yè)要求指標點，便于從“基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)能力、綜合訓(xùn)練能力”解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)層次相匹配，同時能夠在教學(xué)環(huán)節(jié)獲得可落實（在學(xué)習(xí)過程中能夠獲得畢業(yè)要求指標點所描述的能力）、可評價（畢業(yè)要求中的能力能夠以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果或表現(xiàn)評價其是否達成）。非技術(shù)類畢業(yè)要求指標點分解按照“能力要素和素養(yǎng)要素”進行分解，重點是能力和素養(yǎng)的內(nèi)涵進行清晰表述，以便納入教學(xué)內(nèi)容并進行有效評價。確保了畢業(yè)要求與培養(yǎng)目標的聯(lián)系緊密，并提供了具體可操作的指導(dǎo)，使教學(xué)內(nèi)容和評價能夠與培養(yǎng)目標相一致。

專業(yè)學(xué)生在達到培養(yǎng)目標的過程中，通常是通過專業(yè)課程的學(xué)習(xí)了解本專業(yè)的歷史、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程設(shè)置、發(fā)展方向及就業(yè)前景等，同時理解本專業(yè)所涵蓋的學(xué)習(xí)和研究范疇，了解本專業(yè)的國際前沿進展，明確專業(yè)學(xué)習(xí)的目的與意義，培養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。但傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計存在課程目標與畢業(yè)要求及人才培養(yǎng)目標鏈接不夠緊密的缺陷，聚焦課程目的和教學(xué)內(nèi)容沒有明確放在支撐具體畢業(yè)要求以及人才培養(yǎng)目標的背景下設(shè)計和展開?；贠BE理念的專業(yè)課程改革應(yīng)建立一個聚焦學(xué)習(xí)產(chǎn)出驅(qū)動全部課程活動和學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出評價的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)，充分將培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求對專業(yè)課程建設(shè)提出的要求進行凝練，打破原有課程教學(xué)相對獨立的狀態(tài)，對整體內(nèi)容的相關(guān)性有效整合梳理，將教學(xué)活動的最終目標與畢業(yè)要求及人才培養(yǎng)目標掛鉤。

三、構(gòu)建學(xué)科交叉融合的新工科課程體系

課程是學(xué)科人才培養(yǎng)目標實現(xiàn)的基本單元，是畢業(yè)要求的實現(xiàn)途徑[7]。畢業(yè)要求中的能力要求必須逐條落實到每一門具體的課程中，課程之間相互銜接、互為補充。課程體系需要具有五性即規(guī)范性、系統(tǒng)性、完整性、邏輯性和支撐性。依據(jù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)金屬材料工程畢業(yè)要求指標點的內(nèi)涵及專業(yè)特色，構(gòu)建較為科學(xué)和可操作性的金屬材料專業(yè)課程體系。課程體系支撐畢業(yè)要求指標點的能力達成，同時也滿足了新工科建設(shè)的要求，體現(xiàn)學(xué)科交叉和德智體美勞五育并舉。

課程體系在保留了傳統(tǒng)金屬材料工程專業(yè)特色的專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，并為了適應(yīng)新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)變革以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需要，增加了人工智能課程《機器學(xué)習(xí)》《計算機視覺》《深度學(xué)習(xí)》《深度強化學(xué)習(xí)》《智能材料新發(fā)現(xiàn)》和《智能材料加工》，形成金屬材料工程+人工智能融合的特色，凸顯專業(yè)培養(yǎng)的競爭力和適用性。

課程體系能夠有效支撐畢業(yè)要求的達成，通過合理的課程設(shè)置和課程矩陣，畢業(yè)要求中的能力要求都有相應(yīng)課程的支撐、核心課程的強支撐、必修課程的全支撐。課程體系合理，知識體系完整，先修和后續(xù)課程的邏輯關(guān)系清晰，課程體系簡圖見圖2。課程體系中各模塊學(xué)分分配見表1。

結(jié)語

基于OBE?教育理念，以“成果”為導(dǎo)向，貫徹立德樹人的教育方針，堅持強化實踐能力培養(yǎng)。在金屬材料工程人才培養(yǎng)方案制定過程中，全面分析金屬材料在人工智能背景下對金屬材料人才能力的要求，按照要求精準確立人才培養(yǎng)目標、聚焦培養(yǎng)目標設(shè)計畢業(yè)要求、構(gòu)建學(xué)科交叉融合的新工科課程體系，“由上而下”反向設(shè)計金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，確保金屬材料工程專業(yè)學(xué)生真正掌握所需的知識和能力，滿足地方應(yīng)用型高校對接區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和金屬材料人才培養(yǎng)的需求。

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基金項目：2021?年度校級教育教學(xué)改革研究項目項目“依托國家一流專業(yè)開展課程體系優(yōu)化與實踐”；2022年內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生教育教學(xué)改革立項項目（JGSZ2022038）“《材料科學(xué)理論》課程思政建設(shè)與實施”

*通訊作者：馮佃臣（1977—??），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，博士，副院長，教授，研究方向：稀土儲氫及能源材料研究。