新工科背景下传统复合材料专业人才培养的多元化——以安徽理工大学为例

林秀玲，张 超，潘育松

（安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001）

新工科背景下，传统材料方向的毕业生在用人市场中的热度不断下降，自2020年上半年全球疫情暴发以来，国内经济发展经历了一次巨大挑战，安徽省内经济也受到了较大的冲击，用人单位对人才需求变得更加严苛。企业往往希望毕业生具备多种复合型材料的专业知识，将材料学科相关知识最大限度地发挥［1］，而复合材料恰能满足这样的需求。复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料优化组合而成的新材料。因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此，出现了复合材料这一名称［2］。为进一步满足航空、航天等尖端技术所用材料的需要，以碳纤维、芳纶纤维、硼纤维等高性能纤维为增强材料的先进复合材料先后投入生产。现阶段，复合材料除了应用到航空、航天领域外，在大规模的市政建设、铁路建设、新能源的开发与利用、汽车工业等领域面临新的大发展时期。随着环境保护政策的出台，在巨大的市场需求牵引下，复合材料产业将有广阔的发展空间。

有需求就会有供给，各高校复合材料与工程专业相继建立，旨在培养能够从事复合材料结构与性能研究、加工与成型技术开发、工艺与设备设计、生产及经营管理等方面工作的人才。但由于高校所处区域以及自身条件限制，不同高校复合材料专业的人才培养模式不同。笔者以安徽理工大学为例，针对该校复合材料专业人才培养模式现状，提出人才培养多元化。从师资建设、实践教学、人才培养方案和课程思政教学等方面的实施来建设复合材料专业多元化人才培养模式。从而造就出满足新工科背景下社会多元化发展需要的高素质人才。

1 复合材料专业人才培养现状

国内高校中的哈尔滨工业大学、武汉理工大学和西北工业大学的复合材料专业仍以航空、航天事业所需复合材料为主，培养从事先进复合材料的结构设计、制备、评价的高级专业技术人才，以培养研究型和技术型人才为目标［3］。地方高校复合材料与工程专业培养目标围绕技能型人才，培养能够将高分子材料、无机非金属材料和金属材料进行有机融合，设计、开发和生产复合材料，解决复合材料生产领域技术问题的工程技术人才。

省属地方高校安徽理工大学的复合材料专业成立于2008年，至今已培养10届毕业生。复合材料专业人才培养目标是培养适应行业与区域经济发展需求，能够在复合材料相关领域从事科学研究、产品研发、工艺设计、生产管理、经营管理等方面工作的高素质应用型人才。随着培养方案的不断调整与修订，先后开设了“材料科学基础”“复合材料学”和“材料复合原理”等与复合材料相关的课程；不断加强实践基地建设，实施产教融合；深入开展教育教学研究，探索创新人才培养模式，为安徽乃至全国培养了大量优秀的工程技术人才。但是，随着社会发展对复合材料人才培养需求的变化，传统复合材料专业人才培养相对于新工科对人才的需求稍显落后，突出表现在如下几个方面：

（1）专业特色不突出

与单一材料相比，复合材料融合了多种材料的特性，要求学生在本科阶段学习有关高分子材料、金属材料和无机非金属材料的课程。这三种材料都是复合材料基体，在复合材料中起到关键作用。但是，教学中仍然延续传统复合材料的制备工艺，如手糊成型、模压成型等。少数学生会根据兴趣爱好，倾向于聚合物基复合材料，大部分学生不能明确区分聚合物基和金属基复合材料。此外，由于学校办学条件不能满足行业发展，导致复合材料专业特色不突出。在就业问题上，容易与社会需求脱节，人才缺少特色。

（2）缺少与新工科专业的衔接

与大数据、云计算、机器人、智能建造、新能源、车辆工程等新兴专业相比，复合材料专业略显传统。实际上，复合材料在人工智能、虚拟现实和清洁能源等新兴领域发挥着重要的支撑作用［4］。在新工科背景下，还需对复合材料专业的人才培养特色进一步凝练和调整，以培养学生将多种材料相融合和跨材料类别的复合能力。

（3）课程体系不够优化

安徽理工大学复合材料专业培养方案中的专业教育和实践教育模块占总学分的51.40%，学科基础教育模块占总学分的10.75%，而通识教育模块占总学分的37.85%。学科基础课程是学好专业课程的前提，在培养方案中所占学分比例略低。专业教育模块中必修课程的设置不能突出专业特色，部分必修课程和选修课程存在内容重复的问题。以研究型、技术型和创业型的多元化人才培养模式为目标，还需进一步调整和优化课程体系，使各阶段的课程能够有效衔接，满足复合材料行业与市场需求。

（4）就业率不理想

安徽理工大学作为省属地方高校拥有安全、地矿、爆破等特色专业，这些专业的本科毕业生就业率比较理想，相比之下，复合材料专业的毕业生就业竞争力一般。地方高校大学生的生源地范围比较广泛，地域性差距、教育资源差距导致学生高中阶段课程内容的不同，进入大学后对每门课程的掌握程度表现出很大差别。大学本科教育与中学阶段的教育模式差距很大，虽然四年的时间不短，但在对自己四年大学生活的整体规划以及毕业后的职业发展上存在着明显的个性化差异［5］。此外，受社会大环境影响，大学生认知中的“好工作”多集中于互联网企业和政府部门。而复合材料与工程专业与化学学科有着紧密的联系，与互联网、大数据和人工智能相比，视乎相距甚远。多元化人才培养是我国目前乃至今后高校人才培养的重要方向。单纯培养技能型人才已经不能满足社会的多元化发展，对以安徽理工大学为代表的地方高校复合材料专业人才培养的探索与研究势在必行。

2 复合材料专业人才培养的多元化

首先，培养能够将所学的数学、物理、化学知识与复合材料专业知识相结合，利用计算机手段来设置复合材料成型工艺条件，解决制备过程中的反应参数问题的人才；其次，培养能够应用复合材料与工程基本原理和方法设计、开发合理性和创新性方案，并能够将工程管理原理与经济决策方法用于复合材料与工程领域设计、生产及管理中的人才；再次，培养具有发现问题、分析问题、解决问题，能够继续进行深入研究科学问题的人才；最后，培养的人才需要具有一定社会责任感、强烈的事业心、积极的心态，善于同社会公众交流，并能解决所处团体中的各类问题。基于此，通过大一学年的高等数学、大学英语、大学物理和思想政治理论课；大二学年的基础化学、材料科学基础、智能复合材料学和职业规划等课程；大三学年的复合材料加工工艺、聚合物基复合材料、功能复合材料和教学实习、生产实习、专业课实验等教学；大四学年的课程设计和毕业设计、毕业实习等环节，使复合材料专业毕业生成为高素质多元化人才。

（1）锻炼学生的科研能力

研究型人才的培养需要高校教师的带动，高校教师具有科研和实践经验，授课过程中不止于课本上理论知识的传授，可以理论兼顾实践。对于大班教学来说，完全采用实践教学不现实，但是教师在课堂上讲解理论知识的同时，可以将自身的科研经历和实践技能巧妙地传授给学生，既激发学生学习的兴趣，又能活跃课堂气氛。教师要在完全掌握教材内容的基础上，汲取相关的科普知识和典型复合材料应用案例。工程学科的教师都具有终身学习的能力，除了具有扎实的复合材料专业知识外，还要融合交叉学科知识，具备广泛的知识面。教师在授课之前精心组织教学，包括授课计划、授课教案和授课课件。课堂上可以根据身边使用的复合材料临场发挥，将需要讲解的复合材料结构及制备原理用实际材料展现在课堂上。教师需要随时探究学生对内容的掌握情况，互相探讨，达成共识。对学生的推理过程和思考过程进行考核和评价，培养学生批判性独立思考的能力，为科研能力的培养打下基础［6］。另外，能够利用现代化教学手段，将材料复合机理、复合理论公式可视化。针对不同类型人才，教学内容能够灵活变换。例如，对研究型人才的培养，以高分子物理课程为例，课堂上教师要结合科研实验中涉及的聚合物材料的理论知识，详细讲解各种结构原理，激发学生对复合材料的兴趣。

（2）培养学生的实践操作能力

技术型人才的培养不能缺少实践操作，实践操作以实践基地为依托，实践基地是学校实践教学的基本平台，也是工科学生学习技能、了解社会需求的途径。实践基地包括学校的开放实验中心和企业实习基地。利用开放实验中心或实习基地来保证课内、外教学达到相同的效果。理论课学习了科学实验的基本方法，通过实验课加深学生对其理解的程度。对复合材料常用的制备工艺，如手糊成型和模压成型及其设备的使用方法进行现场培训，激发学生对复合材料课程学习的兴趣，提高学生的创新和动手能力，为后续课程的学习和专业能力的培养奠定基础。此外，开放实验中心对有意愿和对复合材料有浓厚兴趣的学生开设多项创新实验，学生可以自己组织团队，从课题的调研、制定方案、开展实验，到分析实验数据，一个流程结束后学生的团队协作能力、交流能力、创新能力都得到了提高，同时也加深了对专业知识的理解。复合材料专业的本科生在教学实习、生产实习和毕业实习阶段能够与企业接触，通过在生产企业的专业实习，使学生了解复合材料行业生产企业的基本情况和各个生产环节的工艺特点和技术要求，将理论应用于实际，培养学生分析和解决实际问题的能力以及初步的工程意识，引导学生将工程设计的思想体现在实际的设计中［7］。

（3）激发学生的个人创造力

创业型人才的培养与专业有很大关系，复合材料专业的创新创业教育计划围绕材料展开，与互联网和大数据紧密相关。在进行创业教育时，要以激发学生的个人创造力为中心，针对学生个人能力，不同阶段采取不同教育方式，使学生循序渐进提升自己的创造力。大一学年以引导和培养兴趣为主，在进入大学学习的初期阶段，要慢慢摒弃高中阶段固定的学习模式，引导学生自学能力，开设诸如复合材料导论、智能材料和先进功能材料等课程，提高学生的专业意识。大二学年让学生结合专业和兴趣进行自我驱动，在教师的引导下，主持大学生创新创业项目。大三学年融合双创和专业教育进行深度培养。大四年级鼓励有能力的学生自主创新创业。不断完善和修订人才培养方案，分年级设置相应的教学目标，将创新创业能力融入培养目标、课程设置和教学评价。注重学科的交叉和互相融合，寓教于乐，使大学生既能完成相应学分，又能提升创新创业能力，大学四年的训练实践不会感到枯燥和乏味［8］。

（4）提高学生的道德素质

科研型人才、技术型人才和创业型人才都需要具有较高的社会责任感和团队协作精神，这些与个人的道德素质分不开。一个人对他人、对社会、对集体的关心程度和献身精神，体现着一个人道德素质的高低。大学本科生的道德素质培养，除了要从学会关心和爱护别人这个重要环节入手，对于复合材料专业教学来说，依靠教师在课堂和课下的培养。课堂上，将思政教学融入到专业课教学中，如从“高分子物理的发展史”引申出“科学精神和艰苦奋斗、精益求精的工匠精神”以及民族自豪感；从“高分子溶剂使用的安全性”引申出“可持续科学发展观和绿色生态发展观”；从“高分子的分子运动的温度依赖性”引申出“环境适应性”等教学案例［9］。培养学生的社会责任心，做爱国的科技型人才。

3 培养多元化人才的实施方法

安徽理工大学复合材料专业在人才培养模式上积极探索行之有效的方法，主要从以下几方面人才培养多元化。

（1）加强师资建设力度

教师既要掌握复合材料的最新发展方向，又要具有较强的实践能力。以复合材料与工程专业省级教学团队为依托，围绕专业特色，进一步建设高水平教学团队。积极引进优秀青年博士、培养高层次人才，加大教师培训进修、出国访学和国际交流的支持力度。

（2）建设实践教学基地

结合“智能复合材料”专业特色，围绕长三角复合材料产业发展的新趋势，丰富专业实践基地，加强学生工程实践能力培养。利用校内外的实践基地，鼓励学生参加全国大学生各类学科竞赛活动及创新创业训练项目。在实践教学中聘请企业导师现场指导；在毕业设计中，引入企业实践课题，采用企业导师联合指导的方法，聘请企业导师参与毕业答辩，实现协同育人。

（3）完善人才培养方案

按照2018年培养方案制定的通识教育、学科基础教育、专业教育和实践教育四大课程模块还应细化，弱化通识教育，提高学科基础教育所占学分比例。在实践教育模块中增加创业创新实践和社会责任感实践，突出学生创造力和职业道德的培养。邀请企业、行业专家参与培养方案修订，优化课程体系，凝练专业特色。以新工科为背景，本校特色专业为依托，以“智能复合材料”为特色，围绕智能聚合物基复合材料、智能柔性器件和智能医用复合材料等前沿领域，培养既掌握材料基础知识、又通晓复合材料、尤其是智能复合材料的高级技术人才。加强复合材料与工程专业实验教学资源系统建设，更新实验仪器设备，优化实验内容，提升实验教学环境，丰富实验室内涵建设，实现专业实验室标准化建设。

（4）融入课程思政

在培养科研型人才、技术型人才和创业型人才为主导的前提下，注重学生的道德品质发展；在提高学生专业素质的同时，兼顾能力素质和道德素质，从而造就出社会需求的高素质多元化人才。

课程思政的目标是实现人的全面发展，注重“知识、价值、能力”三位一体。根据新工科建设和课程思政要求，优良道德品质形成需要通过实践活动和职业道德修养体现出来，各本科院校在大一年级开设的思想道德修养课，大二年级的形式与政策，及大三的就业指导对学生提高道德素质都有促进作用。复合材料专业课的教学上，培养学生辩证思维能力、系统思维能力以及创新思维能力。通过本科实验期间的小组协作，课后实习期间的团队合作，引导学生树立大局意识，发扬团队协作和集体主义精神。此外，加强大学生体育、美育和劳动教育，构建德智体美劳全面培养的教育体系，让学生具有积极的学习态度、健康的人生态度［10］。

综上，在新工科背景下，根据社会需求，传统复合材料专业的人才培养多元化以提升学生的综合能力为目标，有针对性地从课程体系、实践方式、创新能力、职业道德和适应能力等多个方面进行思考与实践，培养研究型、技术型和创业型的多元化人才。