“新工科”视角下材料成型及控制工程专业改造

丁 林 王洪新 张 伟 程 颖 周斌军 贾伟建

(皖西学院机械与车辆工程学院，安徽 六安237012)

进入21世纪，以人工智能、虚拟现实、量子计算等新技术的发展如火如荼，加快产业转型升级和动能转换步伐，给各国经济科技发展带来前所未有的机遇与挑战。习总书记指出：“工程造福人类，科技创造未来。”[1]工程改变世界，改革呼唤创新[2]。中国为主动应对新一轮科技和产业变革，中国政府提出了“中国制造2025”“一带一路”“互联网+”等国家战略或倡议。而这些国家重大策略的深入实施呼唤实践和创新型工程技术人才，产业转型升级和新旧动能转换呼唤创新型工程技术人才，提升国际竞争力和国家硬实力呼唤创新型工程技术人才[3-5]。

材料成型及控制工程专业体现机械工程、材料科学与工程及过程控制工程等专业领域的交互融合，是促进国民经济发展和国防工业急需应用型工程技术人才培养的关键专业，肩负着为民生企业和国防工业培养大量材料成型及过程控制复合应用型工程技术人才的任务。然而，当今高校毕业的工程技术人才实践能力不足，创新能力缺失，与新经济时代、社会和经济发展所需要的材料成型及控制工程专业工程技术人才必须具备优秀的实践和创新能力存在着严重不匹配和脱节的现象，导致学生无法满足社会需求。

“新工科”建设是新经济时代为培养实践和创新型工程技术人才而进行的工程教育改革[6]。“新工科”建设是2017年中国高等学校在“综合性高校工程教育发展战略研讨会”上提出，其核心任务是实践性和创新性，目的是服务新经济发展[7]。然而，“新工科”建设实现的关键在于工程技术人才的培养质量。因此，地方高校如何改变传统教育观念，结合材料成型及控制创新需求，通过材料成型及控制工程等传统工科专业进行升级改造，培养出适应未来产业和经济发展的高素质应用型工程技术人才已成为一个亟待解决的关键问题[8-9]。

本文以皖西学院材料成型及控制工程专业为研究对象，针对地方高校材料成型及控制工程专业如何应对产业变化而开展专业升级改造的问题，提出了以改革和完善人才培养模式、加强课程建设为突破口；以“立足皖西、服务地方”为主要任务；以“加强基础、拓宽专业、强化实践、突出能力、面向应用、注重创新、灵活变化、体现素质”为专业建设理念[10]。加强师资与教学团队建设，构建以密切行业发展和社会需求的“先进模具设计与制造”“材料连接工艺及控制”和“增材制造成型及控制”为专业方向；以专业综合试验创新平台、校内实践平台和合作企业校外实习平台相结合平台为实践教学模式；以校企产学研联动交互为人才培养模式；开展以培养重实践、善应用、强创新、活变化、高素质的工程技术人才一系列工作，探索工科专业改造升级的实施路径。

1 “新工科”视角下地方高校材料成型及控制工程专业升级改造存在的问题

1.1 教师队伍建设与适应“新工科”建设的工程技术人才培养相矛盾

目前，学校大量引进高学历人才，但由于大部分人才缺乏生产实践锻炼，实践教学依赖于现有教材，导致教学内容的工程性不足，培养的学生与具有实践应用和科技创新等能力的工程技术人才目标不符。

1.2 人才培养课程体系和教学内容与“新工科”建设企业需求的实践创新能力相矛盾

现有人才培养课程体系和教学内容过于陈旧，单门课程过于强调知识体系的全面，学生的实践能力和创新空间不足，特别是专业课程体系与区域经济、行业发展、企业发展、工程需求存在一定脱节，不能满足“新工科”建设背景下地方高校毕业人才服务地方经济和产业发展要求。

1.3 教学模式与“新工科”视角下学生实践和创新能力培养相矛盾

现有的教学模式是将老师视作教学中心、以课本为基础，无助于学生对新知识的探求，无助于学生学习潜能和主动性的激发，无助于学生实践和创新能力的培养，无助于学生的角色转换。

1.4 实践教学资源平台与“新工科”工程应用人才培养相矛盾

现有实践教学平台以高校专业实验室作为主要人才培养平台，缺少企业工程实践平台，且平台非常分散，不能合理使用，同时欠缺共有的课题进行设备管理及使用，造成学生实践和创新能力培养目标模糊，主动性不足，人才培养效果减弱。

1.5 专业人才培养模式与“新工科”需求的工程应用型人才培养相矛盾

目前，材料成型及控制工程专业是以培养掌握自然学科基础知识、控制、机械设计学科等相关领域的理论知识、方法及实践技能，具备工程应用能力和创新精神的专门人才为主要任务。然而，“新工科”建设的核心任务是强化学生的实践和创新能力，以满足经济发展对工程科技人才的需求。

2 “新工科”视角下材料成型及控制工程专业升级改造思路

根据“新工科”建设内涵，提出材料成型及控制工程专业升级改造的思路：建设引进与自主培养专兼职教师相结合的师资队伍，提升教学团队的学历层次和实践创新能力；完善人才培养方案，重构课程体系，积极推进课程建设，创新人才培养模式、教学模式、教学方法和手段，提升教学质量；加强与企业合作，以专业-学校-企业三级实践平台为依托，打造校企协同育人实践教学平台，建设人才培养示范基地；建立、健全各类教学规章制度，强化教学管理。实现重实践、善应用、强创新及活变化于一体的“新工科”工程技术人才的培养(造改思路见图1)。

图1 专业升级改造主要思路

3 “新工科”视角下材料成型及控制工程专业升级改造举措

3.1 加强适应“新工科”的师资队伍和教学团队建设

围绕“新工科”建设需求，通过引进教师、注重青年教师培养等措施，不断提升专职教师队伍的学历层次和教学水平。青年教师实行导师制，并鼓励青年教师进修或做访问学者，提升理论水平，借鉴名校的教学理念、方法和手段，拓宽视野；加强“双师型”教师队伍建设，鼓励青年教师到企业挂职锻炼，参加实验室建设，参与科研和科技服务，参与合作企业应用性项目研究，切实提高其实践教学能力。

以材控工程教研室为平台，建设一支以专职教师为主、专兼职教师相结合的有较强向心力的“双师型”教学团队，形成有效的合作机制。每学期利用教研室教研活动时间让经验丰富的老教师通过讲座和专题研讨会等形成帮助青年教师分析教学过程中的得与失，改革教学方法和模式，加强团队建设，凝聚团队精神，提升教学能力[11]。

3.2 构建适应“新工科”人才培养要求的课程体系

3.2.1 根据“新工科”建设要求，成立由教学管理人员、教育专家、专任教师、行业人员等组成的专业建设指导委员会，对课程体系内容进行研究和指导，全面提升专业人才培养能力和企业认可能力。

3.2.2 围绕“新工科”建设，以企业需求为导向，构建集实践性、创新性、善应用、活变化于一体的工程技术人才的课程体系。将“大工程观”融入课程体系设计和改革，以培养学生实践能力和创新能力、服务地方经济建设为基本定位。人才培养方案中设置“先进模具设计制造”“材料连接工艺及控制”和“增材制造成型及控制”三个专业，并根据地方经济发展变化，适时调整专业方向。

3.2.3 依据区域经济发展和企业需要，适时调整部分课程，实现课程体系与社会需求无缝对接。增设反映学科前沿及学科交叉性强的课程，注重双语教学，强调专业教育与国际接轨，以强化工程技术技能为主线；同时增加通识教育、社科类等课程。引导学生加强自身能力，从不同角度综合思考，为科技创新奠定基础。

3.3 加强适应“新工科”的课程建设

为适应“新工科”建设需求，构建机械、材料及控制工程等多学科交叉融合课程，同时以MOOC或精品线下课程建设为载体，主动适应新经济时代行业和社会发展的需要，持续加入新的教学知识和方法，创新教学技能，强化师生互动。主动诚邀企业人员共商课程教学标准修改、评分标准，推进“新工科”的课程建设。

3.4 探索适应“新工科”理念的教学模式

强化一切教学活动围绕学生开展，开展课程教学模式改革。探索实施多渠道融合式的“新工科”教学模式：学生的培养除专业教师授课的主渠道外，还采取学生参与专家学术讲座、学科竞赛和创新试验、教师科研课题和发表学术论文、合作企业生产等辅助渠道，来延伸学生的学习领域，重视学生的工程实践能力、强化学生的应用创新能力、增强学生的变通能力，学生参与辅助渠道的程度和效果可以设置学分的形式进行评价[12]。

另外，教学辅以学产研协同教育、导师制等形式，保证培养方案的实施，使人才培养方案和模式适合“新工科”范式。改革教学质量评价和监控体系，教学质量评价有同行、学生、管理人员、督导团和企业专家评教，并把企业专家评价意见作为教学模式改革的重要依据；教学过程监控通过教学计划和实际进度对照、教学期中检查、学生信息员反馈、试卷审批制等方式全面监控教学过程。

3.5 以“新工科”项目促进和科研带动教学质量

为适应“新工科”建设需求，教师可采用项目促进和科研带动与实践教学环节相结合的方法，使学生主动参与课程项目，促使其掌握课程知识，锻炼创新思维，综合利用各学科的知识，增强学生应对工程实际困难的能力，促进教学质量的提高。另外，鼓励老师主动参与组织学科团队，联合申报及参与不同类别的项目，最大限度地让学生进入老师的各类项目中，培养和增强学生应用创新能力和工程实践能力，带动教学目的的达成及质量的改善。鼓励学生积极参与“互联网+大赛”、大学生创新创业项目、学科竞赛和科技创新活动，发表学术论文，培养其工程实践能力、激发其创造思维能力、强化应用变通能力。

3.6 探索适应“新工科”校企联动交互式人才培养模式

为达到重实践、善应用、强创新、活变化的“新工科”工程技术人才的培养要求，专业人才培养要充分利用企业资源，探索实施企业的生产实践、技术开发、技术人才和学校的学生学习、老师科研相互交融的学产研联动交互式人才培养模式。学校→企业：⑴学生到合作企业的实践时间不少于半学期，认识实习由企业技术负责人带队介绍参观，生产实习分组分散到不同合作企业，由企业技术人员或骨干对学生开展一对一导师制式指导实习，毕业实习和设计原则上选择企业的实践课题或教师科研项目；⑵专业教师要充分进行学产研合作课题研究，原则上申报的应用性课题要以合作企业为合作载体，积极为企业举办技术培训，争取在企业挂职锻炼。企业→学校：企业除接收指导学生的实习和设计外，企业技术专家可组建校外专业建设委员会，参与专业人才培养方案、课程大纲修订，课程体系设置、实验室建设研讨，定期举行行业发展动态讲座。

3.7 打造“新工科”校企协同育人平台实践教学体系

“新工科”工程技术人才的培养，关键在于实践教学的条件、环境和实践教学计划的可操作性。校企协同育人平台实践教学体系的打造，是以专业综合实践创新平台、学校工创中心、校企合作基地的校外实习平台为依托。积极探索创新型、综合化的实践教学新结构，构建以验证性实践项目为基础、综合与设计性实践为主体、创新与探索性实践为重点的实践教学新体系；落实一切教学活动围绕学生开展的“新工科”的人才培养理念，研究开设综合性、问题导向性、前沿探讨性实践项目[13]；探讨实践单独设课方式，改革现有实践教学考核模式，突出师生互动与小组协作，强调过程考核与结果的逆向分析，建立以学习者为中心的实践教学多元考核机制。

3.8 构建适应“新工科”发展的示范性校外实习基地

积极维护与合作企业的良好关系，推进学产研项目的深层次合作，共建人才培养示范实习基地，按照企业对人才的知识结构和能力要求安排理论教学、实践教学、毕业实习和毕业设计，加强学生工程技术能力和适应社会的能力，提高材料成型及控制工程专业的社会服务能力和社会影响力，共同建立实践教学的考核评价机制。

3.9 加强适应“新工科”的教学管理建设

根据“新工科”确立以学生为中心地位，建立、健全各类教学规章制度；提高教学管理水平，健全和完善教研室主任听课制度、教学督导制度、学生信息反馈制度、教师教案和试卷抽查制度、毕业设计课题审批、中期检查制度和教学资料规范归档等管理制度，使教学工作的每一个环节都做到有章可循；强化试卷审批和考试管理工作；构建本科教学质量监控体系，规范完善理论课监控体系、实习监控体系、毕业环节监控体系、实验课监控体系[14]；强化教学督导、学生评教、教师评学、学生信息员制度、青年教师导师制等制度，加强对本专业教学工作的监督。

4 “新工科”视角下材料成型及控制工程专业升级改造的反思

4.1 “新工科”建设是为了国家战略顺利实施以及未来产业发展对人才的需求而着手进行的专业建设，是在摸索中前行。在“新工科”建设中，动员专业教师全员参与，以“摸着石头过河”的心态，边干边学习，推动专业“新工科”建设前行。

4.2 “新工科”建设的实质是建立多学科交互嵌入式融合发展，使之相互支撑，相互促进，这样就需要学校层面建立专门的组织机构，来协调、推进、保障“新工科”建设中学院、学科及课程设置的顺利推进。

4.3 “新工科”建设必须以校政企三方紧密联系、互相支持、相互协调为基础。学校的发展需要政府政策的帮助和支持，地方经济和行业发展状况是专业升级改造的前提，而“新工科”建设中人才的培养需要企业的参与，人才培养的结果需要企业检验。因此，基于“新工科”建设对高校培养实践和创新能力的应用型工程技术人才的新要求，加强校政合作、校企合作、产教融合、学科融合、课程融合、虚实结合，是“新工科”建设成败的关键。

总之，材料成型及控制工程专业专业改造升级中要强调新知识、新技术及新工艺的融入，强化专业基础知识掌握、突出工程实践与创新能力的培养；理顺通才教育与个性发展，传统与创新以及工程教育与人文艺术的结合。