“金属材料工程专业”卓越工程师培养课程体系的构建与实践

杨弋涛　朱丽慧

摘要：作为第一批教育部“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业，我校金属材料工程专业通过转变教育理念，在吸取企业专家意见的基础上，构建了符合工程教育规律的、多层次、立体化的专业课程体系。同时改革教学内容、教学方法、教学手段、教学考核与评价标准，实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”。加强学生的工程实践环节，培养学生的创新性和工程实践能力。形成了有鲜明特色的金属材料类专业卓越工程师培养课程体系。

关键词：金属材料工程专业；卓越工程师；课程体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0022-03

目前，我国高等工程教育的重点：一是要更加重视工程教育服务国家发展战略；二是要更加重视与工业界的密切合作；三是要更加重视学生综合素质和社会责任感的培养；四是要更加重视工程人才培养国际化。为此，教育部提出“卓越工程师培养计划”，旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。在这一思想指导下，为培养卓越工程师后备人才，瞄准面向工业界、面向世界、面向未来技术人才的培养目标，上海大学金属材料工程专业有幸获准成为第一批“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业。自2010年按照卓越计划要求，立足于“卓越工程师项目”的主旨与重点，以提升学生的社会责任感、创新能力和工程实践为核心，强化工程能力和创新能力，通过“课内学习与课外活动”相结合、校企联合培养、加强国际交流等途径，在培养适应国家建设需要的高水平金属材料专业卓越工程师方面进行了大胆探索和实践。特别是通过转变教育理念，在听取企业专家意见的基础上，建立与卓越工程师培养相适应的课程体系，同时改革教学内容、教学方法、教学手段、教学考核与评价标准，旨在形成特色鲜明的金属材料类专业卓越工程师培养课程体系。

一、多层次、立体化的专业课程体系的建立

我们的培养目标是使学生知识面广、具有扎实的专业知识，在创新和工程实践等方面的能力得到加强，同时，富有极强的社会责任感，并具有国际化的视野。为此，我们构建了符合工程教育规律的、多层次、立体化的专业课程体系，如图1所示。

该体系的特点在于以下几方面。

1.夯实学科基础，强化工程文化，加强综合素质教育。

2.增加实践性和研讨性课程比例，扩大开放性实验、实训，强化实践教学，突出以工程项目为载体任务拉动式的研讨性和实践性环节设置。

3.引入“校企、科研院所联合培养”的机制，与企业共建课程，选择性地引入一些知名企业的岗前培训课程，邀请企业专家对本科生进行职业生涯培训，聘请企业专家走进课堂主讲专业前沿讲座课程，充实授课内容。

4.增加企业学习环节，鼓励学生进入企业学习，参与企业的课题研究，使学生在工程环境中接受熏陶，激发学习兴趣，实现知识到能力的转化，增强工程意识，提升工程素质和能力；以工程项目为载体，聘请企业专家指导学生的工程训练，指导毕业设计，参与学生的培养。

5.加强课外培养环节，鼓励和指导学生参加材料热处理工程师的培训与资格证书考试，以及大学生创新项目和大赛，进一步强化、提升学生的工程能力和创新能力。

6.通过与国外高校、科研院所互派学生访问交流，到海外大学或企业参加交流学习或短期实习，在国际联合实验室和海外实习基地参加实践等活动，认定学分，鼓励支持学生走向海外、拓宽视野，注重以国际化的理念培养学生的创新能力和工程实践能力。

该课程体系共分以下三个层次：第一层次：以激发专业学习兴趣，提高专业的认知为目的，主要包括《教授论坛》、《校友讲坛》和《新生研讨课》。《材料起源、发展及未来（教授论坛）》是由学院资深教授、院士以讲座的形式介绍材料的起源、发展和对社会进步所起的作用，以及材料科学的发展方向，通过讲授创新思维与创新方法等实例，激发同学的专业兴趣，培养学生的创新理念、方法和创新能力。“现代冶金与新材料校友讲坛”通过邀请材料学院毕业的校友以及其他在不同行业、不同领域取得不俗成绩的名家，向新生讲述自己大学成长的心得、成功的经验等。“新生研讨课”则以小班研讨的形式，通过精心设计研讨问题，采用讨论、辩论、会议、实验、实践等灵活多样的方式展开教学。新生研讨课改变传统的教学方式，学生成为课堂主体，使教师主导的课堂成为师生共同探究的场所，授课过程成为教授和学生共同从事创造性活动的过程。第二层次：以积累专业知识，夯实专业基础，逐步培养学生创新能力和实践能力为核心，主要由“主干课程”、“专题研讨课”、“设计类课程”和“实践类课程”组成。新的课程体系倡导在教师指导下，学生自主选择专業、自主选择课程等自主学习模式；通过启发式、探究式、讨论式、参与式教学，实现学生与教师课堂的上下互动交流。充分发挥学生的学习主动性，加强学生课外自主学习和参与课外实践的主动性，实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”。为加强学生的动手能力，特别开设了《金属材料工程实验技术（1-3）》和《大学生科技实践》等实践类课程，重点培养学生在金属材料的制备、宏观及微观组织与性能基本测试方法以及实验技术等方面的技能，以及与时俱进的高科技实验和计算机模拟在内的多项实验，要求每个学生独立系统地完成实例操作和结果分析，以书写小论文和现场答辩的形式作为对学生学习的评价手段，先进的教学手段、方法和理念，对提高金属材料工程专业本科生的社会竞争能力，从研究型和工程型两个方面均打下坚实的基础。第三层次：通过企业共建课程和在企业的工程实践，进一步提升专业知识的应用水平和工程实践能力。为加强工程实践教育，我们聘请一部分具有工程实践经验的企业专家担任兼职教师，通过聘请企业专家授课、指导学生实践和毕业设计等形式，参与金属材料工程专业卓越工程师的培养，与企业共同实施人才培养过程。特别是与企业共建了一系列课程，聘请具有丰富经验的行业或企业专家走进课堂为本科生授课，参与课堂教学活动。目前，在建的有《材料科学概论B》、《材料表征技术A》、《热处理工艺学A》、《金属塑性成型工艺A》、《现代冶金与新材料（校友论坛）》、《材料类专业职业生涯培训》等课程。

以《热处理工艺学A》课程为例。我们邀请了上海热处理学会理事长顾晓文先生作“热处理新技术和热处理行业动态”的专题报告。报告围绕热处理技术的现状及发展趋势主题，讲述工件热处理的发展目标、技术要求以及考核指标，同时介绍我国与先进国家在热处理工艺、设备以及操作人员等方面的差距，对我国当今先进热处理发展趋势进行展望。同时，邀请上海大学兼职教授艾伯纳工业炉（太仓）有限公司董事总经理王稼生和中国区人力资源总监吴飞先生分别作“热处理工业炉行业动态和大型热处理设备”以及“热处理工业炉行业发展对人才的需求”的专题报告。这些报告让同学们更多地了解企业的技术现状、未来的技术需求和金属材料专业人才市场需求，拓宽了材料学子的视野，加深了对学科发展的领悟。企业专家结合工程实际中的案例具体分析，能更有效加强学生的工程实践能力，对高校课堂的教学内容是有力的补充。

《材料类专业职业生涯培训》是针对材料类高年级本科生开设的职业生涯培训课程。该课程通过聘请外企（如刀具行业世界第二大公司美国Kennametal公司）资深专家和有丰富经验的部门经理担任主讲，同时为部分优秀学生提供进入公司实习的机会。让学生更接近企业，提高学生的职业素养和竞争力，为今后更快地适应从学生到职员的角色转换提前做好准备。经过4年的课堂教学实践，已逐渐形成自身的特色（教学内容丰富、实用性强；教学形式多样，教学手段先进；理论学习与社会实践、工程实践应用结合紧密等），取得了优异的教学效果。

二、教育教学方法的改革

除课程体系的整合外，结合卓越计划的培养方案及对企业联合培养等的要求，还相应地改变了传统的教学方式，更新了授课内容，改革了教学手段、教学考核与评价标准，以适合金属材料专业卓越工程师培养的要求。主要体现在以下几点：（1）以项目为载体任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程，以工程实例为核心，把知识点与工程应用有机地联系起来。（2）理论与实践教学相结合，重视案例教学、基于项目的教学和工程实践教学，培养工程能力和素质。（3）倡导在教师指导下的学生自主学习模式，通过启发式、探究式、讨论式、参与式教学，实现学生与教师课堂的上下互动交流。（4）充分发挥学生的学习主动性，实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”。（5）改革考试方法和考核机制，注重学习过程考查和学生能力评价，加强学生课外自主学习和参与课外活动的主动性，培养学生的创新性和工程实践能力。

卓越工程师培养中一个重要的方面是学生能力和道德的培养，要求学生具有有效的沟通与交流能力，良好的职业道德和对职业、社会、环境的责任心。具体为：具有良好的沟通与交流能力，更好地适应社会能力，自信、灵活地处理新的和不断变化的人际环境和工作环境，增强团队合作精神，具备一定的协调、管理、竞争与合作的初步能力；掌握一定的职业健康安全、环境的法律法规、标准知识，遵守职业道德规范和职业行为准则；具有良好的质量、安全、服务和环保意识，并承担有关健康、安全、福利等事务的责任；为保持和增强其职业能力，检查自身的发展需求，能制定并实施继续职业发展计划。这些能力和道德规范不是仅仅通过课堂的灌输就能得到培养和加强的。我们通过聘请有影响的外企、国企、民企和自主创业企业的校友，在《现代冶金与新材料（校友论坛）》、《材料类专业职业生涯培训》等课堂上谈社会需求的人才需具备的素质，讲授一些基本的沟通、演讲等理论知识。而学生的沟通与交流能力、团队合作精神和良好的职业道德则通过在课外的实践活动中进一步培养和加强。如：组织学生参与“校友寻访活动”，通过对校友的访问，不仅可以使他们了解实际工作中应具备的基本职业素养和能力，锻炼学生的沟通与交流能力、团队合作精神和良好的职业道德，还可以使他们了解金属材料专业的发展现状和未来前景，从而激发他们的专业学习热情。

针对“对学生的创新教育和训练重视和投入不足”，在专业课程教学过程中加强学生创新能力和工程实践能力的培养。大多数课程的教学过程中引用了大量的工程实例，采用课堂理论教学及讨论、实验室验证实验及与项目实践相结合的多样化的教学模式。如：在《材料科学基础》课堂教学过程中，通过讨论、资料查阅、实例分析，使学生了解提高金属材料强韧性的思路和方法，培养学生用所学理论对一些现象进行分析的能力。《固态相变》课程，在计算机机房中授课，在课堂中进行导读和总结，以多媒体技术辅助教学，并且增设综合实验以加强实践环节的培养。综合实验中“教”、“学”互动，按照“拟题→设计方案→审核方案→实验→讨论分析→完成报告”的模式进行。采用以上多层次的教学手段，不仅加深了学生对该课程基本原理的理解与认识，而且对于培养学生进行材料研究的能力与素质也大有裨益。再如：《金属物理性能》课程设置基于“热膨胀法测钢铁材料相变点”的项目训练及讨论环节，让学生制订研究方案，通过热膨胀测量、金相制样及观察、显微硬度分析等手段，实现对所提供材料的相变特点及组织结构分析，提高综合运用知识的能力。

本专业对卓越工程师的培养，还特别注重通过学科的交叉和多门已修课程的相结合的过程，提高学生的综合分析问题和解决问题的能力，教学中力求在围绕大纲和教材的基础上，将工程应用、科研前沿和理论进展与课程教学结合起来。例如，《材料表面工程技术》课程，把本教研室的感应表面处理的科研实例与教材中的“表面热处理”章节的讲解相结合，让学生不仅仅学习书本上抽象的理论知识，还可以把活生生的应用实例以及部分研究思路的细节和学生们一起分析、探讨，激发学生的学习兴趣，培养学生的思考和解决问题的能力，扩大学生的专业视野。

三、企業的工程实践

在企业的工程实践是“金属材料工程专业”卓越工程师培养最重要的环节。我们选择了一批在行业领域颇具影响的外企（如：山特维克材料科技公司、肯纳飞硕金属有限公司、艾伯纳工业炉有限公司等）、国企（如：宝钢、上海汇众汽车制造有限公司、上海工艺研究所等）作为“金属材料工程专业”卓越工程师培养的实践基地。这些企业不仅为学生提供了各类有效的培训，同时为学生提供了深入生产和工作一线的机会。通过在企业的实践活动，一方面，学生们锻炼了自己的专业技能，在实践中成长；另一方面，学生们为企业做出了自己的贡献，不同程度地体现了自身的价值。在企业的工程实践活动，让同学们深刻体会到，在大学里学的不仅是知识，还有自学的能力。在企业中实践，加深了同学们与社会各阶层人的感情，拉近了他们与社会的距离，使他们在实践中开拓了视野，增长了才干，进一步明确了自身的成才之路与肩负的历史使命，使他们较为深刻地领悟到，社会才是学习和受教育的大课堂，在与社会的接触过程中，减少磨合期的碰撞，加快融入社会的步伐，才能在人才高地上站稳脚跟，才能扬起理想的风帆，驶向成功的彼岸。虽然在实践过程中，同学们也表现出了经验不足，处理问题不够成熟、书本知识与实际结合不够紧密等问题。但这些经历恰好鞭策了同学们回到学校后更加珍惜在校学习的时光，努力掌握更多的知识，并不断深入到实践中，检验自己的知识，锻炼自己的能力，为今后更好地服务于社会打下坚实的基础。

我们对经过“卓越工程师教育培养计划”培养的学生进行了问卷调查。学生普遍认为：目前的课程体系对培养优秀的工程师是有前途的，更是一个有效的“培养全面发展的人”的手段。