“新工科+工程认证+双一流”背景下地方高校材料卓越工程师培养实践教学体系构建

宋 强，胡亚茹，杨 媛，尚晋谦，朱绘美，肖国庆

(西安建筑科技大学 材料科学与工程学院，西安 710055)

西安建筑科技大学材料科学与工程专业以无机非金属材料为特色，涵盖传统的耐火材料、陶瓷材料、水泥及混凝土等多个方向。拥有材料科学与工程一级学科博士点，博士后流动站，是教育部无机非金属材料专业教学指导委员会主任委员单位(2013—2017 年)。现有国家级实验教学示范中心、国家重点实验室和国家地方联合工程研究中心等国家级平台。材料科学与工程专业为国家级、省级特色专业和省级“名牌专业”，2010 年首批进入国家卓越工程师培养计划试点专业，2015 年通过教育部工程教育专业认证，2017 年入选陕西省“一流专业”建设项目，第四轮学科评估结果为B(20%～30%)，2018 年通过工程教育专业认证复评。2020 年7月首次进入基本科学指标数据库(ESI)全球前1%。

历经多年建设，材料科学与工程专业卓越工程师在人才培养模式改革、平台建设、校企合作教育、教师队伍建设和工程教育面向世界等方面取得了一些成果，先后获国家教学成果二等奖2 项，但与国内双一流院校相比，仍然存在显著差距。如何对传统无机非金属材料工科现有的(旧)学科转型、改造和升级，以产业链的整合替代传统学科专业化的分工；优化地方高校区域性一流学科建设路径，提升学科在地区乃至全国的影响力和竞争力；促进工程实践教育，提高工程教育的质量，建设满足工程教育专业认证的实践教学模式是地方高等院校传统工科建设的重要任务。

在上述背景下，为适应新工科建设要求，保持学科办学特色以满足地方和行业对无机非金属材料专业人才的需求，着力培养宽口径、厚基础、强能力和高素质拔尖人才，教研室大幅度修订卓越工程师培养计划和课程方案，提出了全面、完整且详实的，可支撑工程教育专业认证和新工科学生实践能力要求的卓越工程师实践教学方案。

一、统筹协调，大幅度修订了卓越工程师培养方案，探索了以科研任务为目标的实践教学方案

2018 年教育部高等教育司发布了由高等学校教学指导委员会研究制定的《普遍高等学校本科专业类教学质量国家标准》，是各专业应达到的质量标准，是设置本科专业、指导专业建设和评价专业教学质量的基本依据。依据该标准，卓越工程师教研室培养计划在原有基础上进行修订。卓越工程师培养计划中原来的实践教学工作主要由粉体教研室承担，实践教学内容也以“水泥”相关实验、实习和设计为主。修订后的培养计划大幅度缩减了“水泥”方向的内容，将课程设置划分为“水泥”“混凝土”“耐火材料”3 个方向，增加耐火材料和混凝土2 个方向的实践教学内容。在保证实践教学总学分和时长增加不大的情况下，基本等量分配3 个方向的实践教学内容。具体做法：一是精选3 个方向有代表性的经典实践教学内容作为卓越工程师实践教学内容；二是将卓越工程师班学生按照个人意愿分配到3 个方向的热工设计、工艺设计等共性实践教学任务中去。

针对课内和独立开设的实验内容相对陈旧，教师和学生热情不高，当前学科国际前沿研究脱节等问题，在满足教学目标和工程教育专业认证要求的前提下，支持代课教师将自己承担的科研任务与实践教学内容结合起来，在这些实践教学环节开展基于具体科研任务的科学实验。新增材料制备及性能检测综合实验、材料科学与工程创新实践和创新创业社会实践调研等实践教学课程。

二、新增了数个实习基地，构建了校外定岗毕业设计模式

针对目前毕业设计内容陈旧，与工程设计实际相差较大的问题，改革了原来指导教师指导学生只在学校开展毕业设计的模式。卓越工程师班的毕业设计选题全部按照设计题目要求，由企业技术人员与校内指导教师拟定、学生根据自身深造和就业方向自由申请，指导教师按照学生成绩和特点选择确定。题目拟定必须结合生产实际，注重行业发展趋势要求，倾向于新产品、新工艺设计和对现有工艺技术改造，同时考虑环保、安全等因素。对于保送研究生，则由将来的硕士导师根据主持课题拟定设计题目，经过校内毕业设计导师同意后立题，如图1 所示。支持学生在就业单位开展毕业实习和毕业设计，学生在就业单位开展毕业设计的相关工艺流程图如图2 所示，尽早熟悉工作环境，人事关系，企业(课题组)文化，职业道德要求。学生在校外开展毕业实习和设计过程中，通过视频会议等方式开展每周汇报、每月总结、开题报告、中期汇报和检查，返校参加毕业答辩等过程考核和成果评价。

图1 保送研究生按照拟录取硕士导师课题开展的毕业设计路线图

图2 就业学生在中国中材国际工程股份有限公司设计的水泥原料粉磨及废气处理车间工艺流程图

同时为了配合上述改革内容，与中国中材国际工程股份有限公司、新疆凯盛建材设计研究院和陕西凝远新材料科技股份有限公司等12 家单位签订实习基地协议，确保每年有一定数量的四年级学生可在这些单位开展毕业实习和毕业设计。也为配合这一改革，调整了卓越工程师实践教学基金使用办法的相关内容，在资金上保障了校外顶岗毕业设计的时长和效果。学院每年投入10 万元与8 家单位开展了卓越材料工程师校外顶岗毕业设计，取得了较好的效果。

后续如何深化合作方式，如何在拓展合作企业，降低投入成本等方面开展进一步地优化，让学生有机会到企业第一线了解产品、工艺和行业，开拓学生的视野，激活学生的思维，也让新工科人才培养体系更具针对性和有效性。

三、深化了校内专职教师和校外兼职教师共同指导实践教学的实践教学模式

基于学校对教师专业技术职务晋升中工程实践的要求，教研室通过内部发掘和外部聘任的方式建立了有实践教学经验的校内外双师型教师队伍。院内安排具有丰富工程实践经验的高级职称教师承担卓越材料工程师的实践教学任务。提出所有专业实践教学环节，必须有校外指导教师参与的要求。校外聘任一批具有现代企业实践经验的行业领军专家讲授、指导专业课程和实验，同时聘请一部分大型、知名企业的高级工程师承担工程教育和校外实践教学工作，建立行业领军专家和校外实践教学指导教师聘任、资助办法(西安建筑科技大学卓越材料工程师校外指导教师聘任和管理暂行办法)。聘任“全国工程设计大师”蔡玉良，江苏省颗粒学会理事长叶旭初，以及丰田(澳大利亚)数据首席科学家程国坚等国内外领军专家为卓越工程师讲授工艺设计概论、工艺学和材料工程进展等实操性、前沿性课程部分内容。择机邀请国家杰出青年基金获得者等高层次人才就实践创新、学科发展、经验感悟和敬业精神等职业素养开展讲授和交流，以增强学生工程创新能力，引导学生树立正确的理想信念。

聘请19 名校外具有高级职称的业内专家担任校外顶岗毕业设计指导教师，与校内指导教师共同指导卓越工程师班学生的毕业设计工作，校外指导教师聘书示意图如图3 所示，校外指导教师信息如图4 所示。

图3 校外指导教师聘书

图4 校外指导教师信息截图

四、探索了以潜在就业单位或深造留学为目标的毕业实习模式

为解决毕业生就业后角色转换慢，工作上手慢，以及企业培训时间成本高等现实问题，支持毕业生在将来就业的单位开展顶岗毕业设计，鼓励学生在生产实习、毕业实习等实践环节在就业单位开展实习。2019 年3月支持坚纯和张维康2 名学生赴中国中材国际工程股份有限公司开展毕业实习和毕业设计，坚纯同学顺利签约该单位(如图5 所示)。2019 年7 月支持李朝、姬焕英和张迪3 名学生赴中国中材国际工程股份有限公司开展为期2 个月的生产实习(如图6 所示)，李朝同学和姬焕英同学顺利签约该单位。

图5 在中材国际毕业实习和毕业设计

图6 在中材国际开展生产实习(2 个月)

同时，对于打算继续深造或留学的学生，现有培养计划实践教学内容不能囊括接收单位要求的情况，支持这些学生在完成教学计划内学习任务的基础上，开展实习实践活动(如图7 所示)。具体做法包括报销往返路费，给与一定的生活补贴，以及利用教职工原有关系帮助联系实习单位等。

图7 在广东蒙娜丽莎公司生产实习(2 个月)

五、建设和完善了生产实习课程在线学习平台，探索了内容差异化和评价规范化的生产实习模式

如第一章节所述，课题组改革现有实习内容，将原有“水泥”方向实习拓展到“水泥”“混凝土”“耐火材料”3 个方向实习。3 个方向原来的实习在实习内容、实习时长和实习方案等方面都有不同，为了适应改革后的实习模式和考核方案，满足工程教育专业认证等体系要求，制定了实习内容差异化，过程管理和评价指标规范化的实习制度。

建立和完善了超过40 个微课视频资料，超过10 项安全教育和岗位职责资料，35 项标准规范环保法规资料，以及130 个涵盖整个水泥生产全过程的问题资料库和其他办法、方案(如图8 所示)。

图8 生产实习在线学习网站门户截图

六、结束语

项目在卓越工程师教育培养计划、工程教育专业认证的基础上，聚焦新工科建设要求，分析了材料专业实践教学环节的现状与问题，通过多元化组建实践教学师资队伍，现有实践教学环节和模式优化调整，以实际课题任务为依托的专业实验课程设置，顶岗毕业实习和设计，以及外部资金支持保障等方面，构建了面向新工科建设的卓越材料工程师实践教学体系。

实践教学是衡量学生理论基础、实践动手能力和解决问题综合水平的标尺，既是专业课程知识的实践运用，又是所学专业课程知识的检验。为契合工程教育专业认证和新工科建设要求，从师资队伍建设入手，借助多个奖助学金平台，紧密联系教工科研课题与学生专业课程实验，提升学生理论知识与生产实践相结合的能力和学生解决复杂工程问题的能力，增强学生实践实习的主动性和参与性。项目研究紧密结合学校重要改革实践，研究成果直接推动了卓越工程师实践教学效果的提升和管理服务工作创新，组织制定和修订了一系列相关教学管理制度，项目总结归纳和研究提出的教学管理若干运行机制，应用于教学管理实践中行之有效，形成了有利于大学生成人、成才的人才实践教学培养体系，探索了培养“有创意、能创新、善创业”的卓越材料工程师的有效路径。