新工科背景下材料成型及控制工程专业培养创新人才存在的问题及解决策略

倪增磊，王艳红，彭 进，杨嘉佳，黄 亮

（华北水利水电大学，河南 郑州 450045）

一直以来，我国制造业一直是我国的支柱产业，长期得益于我国人口众多，人工成本低，如今区域制造的崛起，全球供应链布局调整、原有的大学的基础研究、院所的共性技术、与企业的商业转化缺乏连续性、创新性导致已经无法有力推进中国制造的高端发展，可以说只有大力加强对新型工科人才的培养投入，才能使中国制造以崭新的姿态站在世界工业制造的舞台上[1]。在国家经济转型升级、新能源大规模应用发展和新经济快速兴起的关键时期，年轻一代正在重新定义“中国制造”，一股巨大的青春动能正推动制造大国快速奔向制造强国。为此加快变革工程专业建设人才培养是实现中国制造转型升级的必由之路。《复旦共识》《天大行动》《北京指南》三部曲拉开了教育部对新工科建设开展工程教育改革的人才培养积极探索，强调了加快新工科建设的重要性，指明了我国工程教育人才培养新航向，对新兴产业大幅崛起环境下工程专业人才提出了更高的培养要求[2]。华北水利水电大学材料学院材料成型及控制工程专业在进行新工科研究和实践方面结合自身情况，通过优化专业课程体系，同优势专业课程之间的互动交叉等措施全面培养学生进行知识创造、技术创新的综合能力，紧跟工业发展时代潮流，让学生拥有更强的团队协作能力，更高的实践水平，为我国制造业转型升级提供符合需要的创新性实践人才。

1 现阶段材料成型及控制工程专业创新人才培养的问题

1.1 传统人才培养理念滞后于新工科背景下人才培养需要

材料成型及控制工程专业经过几十年的发展，在传统的教学观念下形成了理论学习为主，试验实践相对为辅的人才培养方式，逐渐形成了以书本考试成绩来衡量学生是否优秀的评判标准，致使学生过分重视理论学习而对实践试验不感兴趣的问题，这与新工科背景下强调学生多元化、创新实践能力强的人才培养理念是不符的[3]。因此，材料成型及控制工程专业在人才培养理念上需要进行转变，因材施教，根据学生的各方面特点，尊重学生个人想法，充分发挥学生个人好奇心和想象力，注重让学生从书本中走出来。实践的环节更是增强学生创新能力，提高创新意识的重要一环，做到教学教材与实践应用的无缝链接，让原先试验实践不再是形式上的教学过程，而是学生自我提升，自我发现。自我展示的新舞台。减轻学习成绩评判学生优秀与否的比重，充分发挥实践在人才培养上的作用，通过重视实践试验来加强学生团队合作能力，培养创新能力，让学生一起做知识的发现者，不仅仅是知识的传承者。

1.2 原有知识体系与制造行业技术应用现状不匹配

随着我国制造业的转型升级，数字化智能工厂的兴建，数控技术的进步，智能机器代替传统手工作业是未来工业发展的不可逆潮流，提升制造效率而不降低制造水平成为急需攻克的重大难题，提高人工设备原材料的综合利用率，对降低能源损耗、节能减排、降低生产成本、实现高质量发展具有重要意义[4]。同时，制造工艺技术的进步使得任何过程都不是相对独立的，因此在知识体系建设中必须进行学科间的交叉融合，注重学生多方面知识的学习，才能更好地让学生站在多个角度上发现问题，分析问题，解决问题。正所谓孤掌难鸣，单一化的工程实践远远不能适应高端智能制造行业发展需要。材料成型及控制工程专业铸造、锻造、焊接、冲压相关工艺技术不断完善，也使得传统的加工作业方式不再适用现阶段工业化生产需要。因此必须全面加快新型技术的发展使冲压、焊接、铸造、锻造等制造工艺技术在机械化、自动化基础上与信息化智能化联合起来，推动加工技术革新。社会的快速发展、信息的高效传递、技术的更新迭代等各种各样的变化，需要对材料成型及控制工程专业创新人才培养提出新的要求。

1.3 材控专业人才培养模式固化不利于学生多元化发展

人才培养方向过分专业化。过分强调专一性的培养模式，在铸造、焊接、模具、锻造四个主要方向上设有较为明显的区分界限。虽然学生毕业后能够很快适应工作要求，但由于缺乏系统的综合性培养，过分注重单一性的培养，如此意义上的泾渭分明，不利于学生在工作岗位上快速转换，不利于学生更快的成长为综合性工程技术人才[5]。材料成型及控制工程专业需要拓宽知识面的方向上进行人才培养、不断增强学生对行业的适应性。为了实现传统的材料成型及控制工程才培养模式和高速的工业制造发展同步，学校要紧跟产业结构升级步伐，改革完善迎合时代发展需要的人才培养模式，在专业方向上注重多通道知识结构，让学生具有更加全面的知识结构体系，为国家制造建设积极培养一批创新型工程科技人才。

2 材料成型及控制工程专业新工科背景下课程体系建设研究与实践

2.1 推进学科交叉融合

在教学形式上，通过大学生选课，学生依据自己的兴趣爱好和就业意向，选择学习课程，在学习过程中通过与其他专业学生相互交流学习提高自己的综合能力，同样的专题交流学习会等其他方式也能促使不同专业学生集中在一块学习、实践和交流（如图1）。不仅使学生的知识内容体系交叉复合，更有利于学生思维能力的批判性，多样性的养成，与同学知识共享交流的过程中更能进一步提高沟通表达能力。在创新竞赛方面，通过与其他学院合作，创办自动化+机械化+信息化的学科竞赛，帮助学生进一步提升自动化、信息技术领域的学科知识，强化综合性分析能力与表达能力，使学生的思维方式更具有贴合实际的逻辑性，颁发荣誉证书和现金奖励，刺激学生参与竞赛的热情，加强学生对学好专业课程的兴趣，只有学生产生兴趣并全身心投入，才能更好地打牢专业知识和技能的基础。在专业培养方面，在原有主修课程和选修课程的基础上推进跨学院、跨学科选课；同时，引入更多的智能化、信息化、自动化选修课程。它山之石可以攻玉，学生在与不同学院，不同学科专业同学互动交流学习中可以开阔学生视野，产生将本专业课程应用方面的不足用其他学科相关方面的优势结合起来的想法，进行多个维度的思考，为以后的处理工程问题思路上增添新的方向和解决方案，学生更加宽广的知识面增加了创造新事物、新技术的可能性。

图1 材料成型及控制工程课程体系（图片来源于网络）

2.2 加强专业知识深度学习理解

在工程领域，很多问题的解决展开都涵盖技术要求、设备能力，作业环境等诸多因素，如果不能解决复杂的工程问题，那么这样的工程教育是毫无意义的，新工科背景下工程教育人才不应该是纸老虎，应该是能够快速响应分析解决工程问题的专业技术人才。学生在专业知识学习上仅仅做到不求甚解是远远达不到要求的，学生的知识认知停留在知道层面，无法做到举一反三，牛顿说：“如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩上”。所以要想日后解决复杂工程问题，使学生能够成为创新型人才，就应该加强学生对专业理论知识、实践技能深度的学习，保证能够先爬上巨人的肩膀，再谈及睁眼看世界。因此，对于专业理论知识课程学习上，要提高专业核心课程学分比重，加大考试力度，同时注重对学生课程设计、工艺实习等环节选题立项的新颖性、实用性，充分结合各个阶段所学理论知识，加大对这类课程设计应用的难度，充分强化学生对理论知识的理解。通过开展围绕强化深层次理论学习的设计，让学生在进行该类课程设计、实习等环节中意识到自我理论知识不完善、不深刻，从而加强自我学习，提高专业理论知识学习理解深度。让学生认识到没有扎实的学科理论知识就无法完成课程设计、实习等任务这一问题。因为只有充分理解专业理论知识，才能尽快了解工程技术问题上存在的缺陷和不足，才能更好地解决复杂的工程问题，没有扎实的学科理论知识作根基，有时过分强调实践的重要性，往往会起到拔苗助长的作用，难免使学生在未来工程技术上的创新成为一纸空谈，因此在新工科背景下注重创新性人才的培养中应更加注重专业知识的强化深度学习[6]。

2.3 建立健全学校与外界交流合作新高地

学校一方面通过引进新的试验仪器设备，让学生可以利用现金的设备仪器参与实践试验，增强动手实践能力。新试验仪器设备的选用上保证足够先进，设备仪器利用率高、智能化程度高的，努力打造成河南省内一流的实验实训中心，新的试验仪器设备的引进不仅为学生创造了更丰富多样的学习形式；同时，增加了学习的趣味性，通过研究讨论实践性课程和教育教学的搭配形式，不断培养学生动手实践能力，创新意识。另一方面，专业建立一批新的校外学生实习基地，鼓励学生积极参与企业项目，解决实际生产问题。在新的校外实习基地企业选择上我们要求合作企业有以下几个条件：（1）企业要有足够的规模实力，在本工程制造行业发展上拥有较强的竞争优势，良好的企业信誉；（2）公司业务覆盖面广，拥有与材料成型及工程专业相关的铸、锻、焊、冲等加工方式相关的作业产线，且智能化程度较高；（3）重视校企合作，有意向同学校在科技攻关、技术研发、成果转化、人才培养、学生就业等方面开展深入合作（如图2）。学校通过将企业生产过程中存在的复杂工程技术问题适当的引入到教育教学环境中，提高学生解决复杂工程问题的解决能力，让学生了解行业内前沿的工程实际的瓶颈，激发学生努力学习好相关知识，为以后创新性的解决工程实际问题、增加就业率埋下伏笔。最后，联合其他高校搭建线上学生交流信息平台，创办线下交流报告会，打破学校间学生之间沟通交流的屏障，通过多种形式多种渠道提升学生间思想交流融合，让学生的想法可以通过与其他高校学生的交流中得到升华和创新。[7]

图2 材料成型及控制工程专业就业领域（图片来源于网络）

3 结语

新工科背景下材料成型及控制工程专业人才的培养一方面要跟紧教育部改革要求，在高校人才培养模式上树立正确积极的人才培养理念，另一方面又要结合学校实际情况，不仅要促进学生学科信息上的交叉融合，更要注重学生专业知识的深度学习，建立更多的沟通交流平台，培养学生的创新意识，提高创新能力，使学生能够面向未来解决实际工程中复杂的技术难题，进而在工作岗位上创新创效，在新工科背景下不断完善工程教育人才培养方案，确保我国由中国制造向中国创造的转变，实现高质量发展。