“新工科”背景下传统工科人才培养新模式

田庆华 陈爱良 郭学益

[摘 要] 针对目前培养工程师后备人才过程中存在实践不足、工程体验少等问题，提出以学生为中心、课程为主体、能力培养为导向，根据“新工科”要求，以冶金工程专业为例，探索突出工程能力为导向优化“冶金工程类”的课程体系、抓住“理论+实践”两个基本点强化理论教学与实践教学的深度融合、利用现代信息技术建设网上课程教学体系、增强国际合作拓展国际视野等举措，培养具有国际视野的冶金专业人才。

[关键词] 新工科;冶金工程;人才培养

[基金项目] 2019年度湖南省教改项目“‘双一流冶金工程学科研究生国际化人才培养模式”（湘教通〔2019〕293号）;2019年度湖南省教改项目“双一流建设驱动下冶金类专业国际化人才培养模式的探索与实践”（湘教通〔2019〕291）;2020年度中南大学教改项目“‘一带一路背景下双一流专业国际学生创新能力的培养”（研〔2020〕0116-46）

[作者简介] 田庆华（1981—），男，四川宜宾人，博士，中南大学冶金与环境学院教授，主要从事有色金属冶金研究。

[中图分类号] C961   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）11-0089-04    [收稿日期] 2021-01-03

近年来随着高校扩招，我国工程教育在规模和数量上都有了较大的发展，拥有数量庞大的工科毕业生。目前尽管工科类冶金工程专业卓越工程师培养效果明显，但在现实中有企业反映，我们的学生刚步入企业的前1～2年，需花大力气来培养工程能力，可见学生工程实践能力不足，陷入了入职后前两年难以解决工程实际问题的尴尬，也不符合“新工科”发展的要求。一方面，高校在工程教育人才培养过程中一直沿袭科学教育的模式，学校在培养工程师后备人才的过程中存在实践不足、工程体验少等现象，培养出来的工程人才与我国冶金技术目前的发展需求和发达国家的工程师水平存在一定的差距;另一方面，部分学生在学校学习时，不好好学习专业知识，到企业实习时，拈轻怕重、瞻前顾后、怕吃苦、怕辛苦，导致实习指导教师难于实施实习计划，实习效果不理想。更不用说，把理论知识与实践知识紧密联系起来解决复杂工程问题了，需要接地气地来强化工程教育，从教学环节各方面来着手强化工程能力的培养，“接地”强化工程能力的培养，解决现时存在的问题[1]。

一、国内外工程人才培养现状

国外各高校对工程教育的研究一直不断。21世纪初期，为了使工程师满足新的需要，美国相继发布和实施了“2020工程师”计划，重点阐述了美国工程师应具备的各项能力素质[2]。尽管美国高等院校教育名列世界前茅，但他们也在积极参与工程教育改革。如美国麻省理工学院非常重视工程教育，在培养方案中，将培养重点放在培养学生实践能力上，并推出了“UPOP”（大学生实践计划），吸引大量学生参与此实践计划来提高自己实践能力[3，4]。欧洲各国也非常关注工程教育问题，打造欧洲高教的“航母”[5，6]。例如在德国，各高校要求学生加入工程实习实践中，需要结合工程实习来撰写设计论文;同时明确要求教师要将工程理论和实际工程问题融合到教学内容中去。而且，德国的企业也和高校一样，积极投身到工程教育改革中。例如，德国大陆集团曾在2005年，邀请了6个国家的8所大学共同开展“全球工程教育卓越计划”项目，就全球化背景下如何改善工程师所处环境、如何培养满足未来工业需要的工程师等问题，一起探讨、研究[4]。以学生学习产出为导向ASIIN的认证标准，在ASIIN认证中，关注的是“要达成什么目标—如何达成目标—做的结果如何—下一步将如何提高”的闭环系统[7]。法国则强调通识教育，崇尚厚基础、宽专业的知识体系，例如，高等先进技术学校，就开设了“全科工程师教育”课程。英国也在2003年颁布了《高等教育的未来》白皮书，号召各高校和企业，重点推出校企合作和教学方法的改革来不断提升学生的工程实践能力。美英传统的工科哲学博士因为缺乏与工业界之间的有效联系，培养的学生难以满足企业急需的兼具工程理论和工程实践管理能力的高级应用型复合型人才需求，广受批评[8]，因此就产生了工程博士，以此来弥补。芬兰阿尔托大学与冶金世界巨头奥图泰公司联合培养冶金专业学生，公司技术员和大学教授可以互通工作，企业深入到大学来一起培养学生。可见，国外发达国家也是非常重视工程教育。

以上发达国家的这些做法，我国也在实施中。从教育理念到理论研究，从知识体系再到实践探索，无不体现出教育专家、学者对工程教育的重视。初期，针对如何开展工程教育，有专家提出了“全面工程教育”的理念，在学习工程知识的同时，还要兼顾文化素质、商业训练;学习过程中尽管以基础理论知识为主，但还应坚持工程实践，于是，有些高校开设了实验课、课程（设计）训练、现场实习等操作性较强的实践活动，从课程体系角度来促进学生全方面发展，以提高学生的工程实践能力[9]。随着工程教育的进一步推进，很多专家结合我国工程教育的现状，又采用加强校企合作来进一步提高学生实践能力，同时借助专业认证之力，构建工程专业认证制度，规范工程教育过程，以评促建，从各层面着手进行工程教育的最优化，最大限度地激发学生的工程能力，提升学生解决现场工程实践问题的能力。此外，也有学者针对不同高校、不同专业研究了学生及教师工程实践能力的培养与探索[ 10 ]，学生工程能力的提高，不仅仅在于重视学生招收，也在于重视教师工程能力的培养，指派专职教师深入一线企业，掌握现场知识后，再把现场知识带入课堂。目前已经有很多高校，特别是很多高校工科類专业，都在开展“三性”实验，以提高学生工程能力;有些高校不仅如此，而且为了突破专业限制综合为专业大类，创建了一个统一、完备、综合的工程训练体系[6]。天津大学成立了实体性的“求是”学部，北京科技大学于2010年成立了高等工程师学院，以“实践和创新”为特色，致力于“厚基础、宽专业、强实践、重创新、懂管理”的人才培养模式，深入卓越工程师的培养，积极探索新的教学模式，培养卓越的工程师[7]。

二、工程人才培养探索与实践

为紧跟时代步伐，响应党的十九大号召，培养出的学生不仅具有解决复杂工程问题的能力，还应该具有国际视野和跨文化交流的能力。因此，以学生为中心、课程为主体、能力培养为导向，根据“新工科”要求，以冶金工程专业为例，创新型开展“新工科”下“双一流”学科传统专业的人才培养模式。

（一）突出工程能力为导向，优化“冶金工程类”课程体系

突出工程能力为导向，以培养具有解決复杂工程问题的能力为目标，在已建“冶金原理类”核心课程群的基础上，优化另一核心课程群“冶金工程类”课程体系。同时，将“冶金过程原理”“传递过程原理”“电化学”等“冶金原理类”基础课程知识，融会贯通、学以致用到各类金属元素的冶金过程中去;鼓励学生学习工程管理类课程，提高对学生管理能力的培养。加强实践教学，从而带动专业课程的全面建设，要求学生毕业前必修完成毕业设计（第七学期的双结业设计）和毕业论文两阶段。以上系列工程强化方式，能更好地提高学生工程能力，建立“突出工程能力为导向”的课程体系。

（二）抓住“理论+实践”两个基本点，强化理论教学与实践教学的深度融合

以学生为中心，能力培养为导向，基于工程认证标准中的“具有能解决复杂工程问题的能力”要求，按照工程应用型技术人才培养目标的要求，坚持基础性、综合性、实践性与前瞻性相结合原则。抓住“理论+实践”两个基本点，构筑科学的知识结构，提出与之相适应的培养理念与培养思路，突出案例分析及课题讨论在课程中的应用，引导学生在实习过程中，自主发现问题，要求学生和现场师傅在一起交流、向师傅学习，鼓励学生参与解决现场难题，强化“岗位体验与案例分析”课程中培养学生分析问题、解决问题能力训练，强化工程设计的学习与训练，强化理论教学与实践教学的深度融合，突出对学生发现问题、解决问题的工程能力的培养，构建理论教学与实践教学深度融合的教学方法。而且，在研究生教育过程中，专业学位的硕士研究生有企业指导教师，必须在企业实践一年。这样，学生可以将课堂上学到的理论知识与实践生产问题紧密结合，在企业实践中思考问题、和企业工程师一起分析问题、讨论问题，更便于深入剖析现场技术存在的问题，利于培养学生解决问题的能力，提升学生创新思维。

（三）利用现代信息技术，建设网上课程教学体系

多媒体教育技术丰富了教学手段，有效地提高了教学效果。利用互联网及慕课等多种教学方式，建设精品课程，鼓励教师开展示范精品课堂，开展部分核心课程的网站建设，丰富网络教学资源，包括教学计划、教学大纲、教案、课件、习题等内容的网上发布，课程教学全程录像及网上发布，师生互动平台的建立等，形成师生互动的网上课程教学体系。2020年疫情期间网络教学的开展，很好地说明了现代信息技术与教学能够完美结合，甚至在实习教学环节，通过指导教师在现场拍制录像、现场技术人员网络授课、各种现代网络教学软件等相互结合，将现场各环节淋漓尽致地展现在学生目前。现在有很多企业高级技术人员正好也是学生的指导教师，可以充分利用网络资源，开展云教学，技术人员可以在现场结合生产实际情况，给学生授课、答疑解惑，甚至可以参与到课程的教学中。例如像本科生的“冶金设备及智能控制”“冶金过程概论”，本科生和研究生的“重/轻/稀有/钢铁冶金学”等课程，均适用。

（四）紧跟时代发展，强化学科交叉

工科中有不少传统专业，如何将传统专业改质提升适应时代发展需求，是教育界近几年来十分关注并着力解决的问题之一，在这个过程中“新工科”应运而生。对冶金工程专业来说，目前，我们将冶金+环境、冶金+经济、冶金+智能控制、冶金+能源等研究方向应用在研究生教育中，在研究生授课及所做的研究课题中，均充分体现了适应新时代发展的“新工科”元素，学生接受新事物能力强，也乐于在传统冶金工程专业中加入新元素，为国家制造业发展奉献力量。而且，像钢铁冶金企业，目前基本上已经实现了智能化冶金，钢铁厂实现了高效冶金、智能化生产，污染少、节能减排，大大降低了成本，也提高了产品品质。让学生看到了“新工科”冶金+的前景，鼓舞了学生们为冶金事业奋斗的士气。

（五）增强国际合作，拓展国际视野

依托“高等学校学科创新引智计划”平台，多方位提高人才培养的国际化程度，积极与国外知名高校建立联合培养机制，鼓励和支持学生“走出去”（赴外国开展联合培养和学习交流），在教师参加各种海内外国际会议时，带着学生参加各种国际学术活动;积极探索国际合作与交流新模式，海外专家在中国交流期间，也可以将他们的学生“引进来”，可招收“散户”（单个学生），也可以成班制招收一个国家或者一个地区的学生，可招收学位学生，也可招收短期培训，以灵活多样的招收方式，更好地让学生与国际联动起来，扩大交流范围。同时，通过引进国外优秀教师、教学资源，拓展在校学生国际视野和思维方式，更好地培养各类人才。通过多种方式协同培养国内外学生，形成国际合作人才多位协同培养机制，增强国际合作，拓展师生国际视野。

三、结语

为解决目前工程师培养过程中存在的实践不足、工程体验少等问题，提出以学生为中心、课程为主体、能力培养为导向，根据“新工科”要求，以冶金工程专业为例，突出工程能力的课程体系优化、抓住“理论+实践”的深度融合、利用现代信息技术、增强国际合作等手段，培养具有国际视野的冶金工程专业人才。有教师和学生反映，从最近几年本科生的设计和毕业论文工作及研究生就业后企业反馈信息来看，明显感觉学生动手能力有所提高。说明以上探索实践卓有成效，在以后的教学中，会持续关注和改进，为培养适应新时代发展的国际工程人才而不懈奋斗。

参考文献

[1]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，38（2）：26-35.

[2]周玲，孙艳丽，马晓娜，等.国际化视野下的教育教学改革与探索——华东理工大学本科教育改革的回顾与思考[J].高等工程教育研究，2015（1）：32-38.