新工科和工程教育认证背景下材料成型及控制工程专业应用型人才培养模式改革——以沈阳大学为例

孙 彬，张 瑜，陈 薇

（沈阳大学，辽宁 沈阳 110044）

“卓越计划”是为了落实国家战略部署和教育改革发展规划纲要而提出的一项教育重大改革[1-2]。新工科作为“卓越计划”的升级版，通过多学科交叉、多专业融合的理念，对接并满足产业的升级和变化[3-4]。以学生为中心，充分挖掘学生的兴趣和潜能，因材施教，培养出满足产业需求的卓越工程科技人才，是新工科建设的最终目的。新工科之中的“新”不是单纯地指新兴专业和新兴技术，还覆盖了对原有专业的升级[5]。材料成型及控制工程是1998年教育部新增的专业，是一个传统的工科专业，同时也是一个典型的多学科交叉专业，需要学生掌握热能、材料、机械和控制等学科的理论知识以解决复杂工程问题[6]。工程教育认证是建立一种以学生培养目标和毕业要求为导向的评价体系，通过持续改进机制保证学生的培养质量，为学生毕业后快速地适应工作岗位打下坚实基础[7-8]。沈阳大学作为地方性大学，紧密结合区域社会经济发展需求，培养区域社会紧缺的高级应用型人才。沈阳大学材料成型及控制工程专业是国家卓越工程师教育培养计划专业、国家特色专业、国家一流专业建设点、辽宁省一流专业、辽宁省本科示范专业、辽宁省本科工程人才培养模式改革试点专业和沈阳市重点建设专业。本文以材料成型及控制工程专业作为研究对象，从人才培养目标、课程体系、实践教学、课堂教学、质量监控体系和师资队伍等角度切入，探究在新工科和工程教育认证下，材料成型及控制工程专业在人才培养上的新路径和新模式，以面向装备制造业和汽车产业、服务辽宁、助力振兴，力求探索一条新工科和工程教育认证视角下材料成型及控制工程专业的升级改造建设途径。

一、人才培养模式改革的必要性

聂小武提出新工科及工程教育认证在人才培养层面存在很多共性[9]。工程教育认证中的12条通用标准对标国际工程师，具有国际性和通用性，新工科是针对我国产业结构升级和发展提出的，具有本土性。在工程教育认证实施的过程中，其执行标准也是新工科推进过程中非常关键的人才质量标准。这两种框架综合指导下形成的应用型人才培养模式，可以有效地实现人才培养质量的提升。创新思维及能力是极为重要的，是新工科人才培养之中的关键要素，是以培养独立探究、思考、创造、实践人才为目标，而材料成型领域更需要在人才培养模式方面将创新能力培养融入专业本科人才培养方案，具体体现在培养目标、毕业要求和课程体系三个层面，从观念、技能、能力和心理素质等多层面进行全方位、立体化的教育。工程教育贯彻的是以学生为中心的教育理念，成果导向的教育取向，持续改进的质量保障体系。

培养目标是学生经过五年左右时间工程实践后，预期能够达到的职业和专业成就。毕业要求则是指面向学生制定的出口要求，即学生毕业时要形成的能力、素养和理论[10-11]。因此，在人才培养模式方面，需要将创新能力的核心要素融入专业本科人才培养方案，体现在培养目标和毕业要求中，并以此为导向设计课程体系支撑目标要求的达成。为达成该目标，需要从观念、技能、能力和心理素质等多层面进行全方位、立体化的教育，并合理分解融入专业教育的各个环节，从理论到实践设计教学环节支撑创新人才培养的能力和素质目标。在理论与实践多个教学环节对学生进行创新能力不同要素的培养，根据课程目标达成情况，不断持续改进这些教学环节的教学内容、手段、方式、考核、评价等，切实强化学生创新能力。同时，鼓励学生打破传统思维的壁垒，联合其他专业的学生共同参与创新，实现多学科交叉、多专业融合。在现有的经济形式下，材料成型专业的人才培养模式要符合市场的需求，将产业链和创新链深度融合，促进人才培养模式的调整。

二、课程体系改革

依据新工科和工程教育认证的要求，优化课程体系是实现材料成型及控制工程专业应用型人才培养目标的手段和载体。依据应用型人才培养方案将课程按照模块化，划分为通识教育模块、学科教育模块、专业教育模块、实践教学模块和创新创业模块。通识教育模块包括思想政治类、外语类、体育类、就业指导类和创新创业类等课程。学科教育主要包括工程图学、高等数学、工程力学、大学物理、物理化学和机械设计基础等学科基础课，同时依据工程教育认证的12条通用标准和专业补充标准添加了环境工程概论、计算方法和普通化学三门课。专业教育模块中也分为必修课和选修课两部分。在必修课中，将凝固成型原理和塑性成形原理合并成材料成型原理，将铸造工艺学、锻造和冲压工艺学合并成材料成型工艺学，在选修课中将液压与气压转动、材料成型设备等课设定为限选课。在实践教学模块中，依据前面理论课的调整新增了材料成型工艺学课程设计，并对材料综合实验进行了全新设计。在创新创业模块中引入了导师制，将教师的科研课题引入到创新能力培养中，这样能更好地培养出具有工程实践能力和创新能力的应用型人才。同时，教师更新理念“以学为主”，结合材料成型发展史开展教学改革，改进教学手段、教学方法、考核方式等，完善教学大纲。开展线上、线下混合教学，结合辽沈地区装备制造业和汽车产业的优势，积极建设各类课程资源和实践平台，引导学生成为学习的主体。在课程思政建设上，要构建专业大思政课程体系，将人文素质、学术修养及职业精神相融合纳入大思政课程体系建设，进一步强化了“崇术重用，服务地方”的专业理念。

三、实践教学体系建设

针对实验和实训项目缺少创新性，实验平台相对落后等问题，我们推出了多学科交叉融合的实践教学体系建设，建立OBE理念下的毕业要求分解，同时将其分解到具体的实践教学之中，形成了实践和理论的互动，使学生具备解决材料成型领域复杂工程问题的能力、科学精神和人文素养。同时，依托辽沈地区装备制造业和汽车产业的地域优势，积极联系并整合社会互补性资源，通过共建实践创新平台加强协同育人建设，引入企业工程思想到本科教学中，强化学生的工程素养。构建具有材料成型特色的实践教学体系，要保证工程实践能力的培养贯穿学生培养的整个过程。高校培养人才是从入学教育开始到学生离校，实践和创新能力的培养应该渗透在各个阶段。传统的实验、课程设计、实习、实训等多类实践环节对能力指标的支撑过度集中在专业知识应用、工程方案设计和实验研究等技术性能力指标上；而工程与社会、项目管理、终身学习等多种非技术性能力指标的支撑又过度集中在毕业设计环节。因此，要实现实践教学对学生综合素质能力培养的目标，必须要对专业的实践教学活动按照实践类型、实践形式、实践场所和各种类型实践活动进行合理规划，拓展更有效的途径达到培养目标要求。我们对材料综合实验进行了全新的设计，以汽车零部件为实验对象，以汽车零部件的生产流程为主线，通过金属液态成型工艺设计，金属塑性成形工艺设计，热处理工艺设计，金属表面防护与腐蚀性能测试，成型探伤与成分检测，力学性能测试等方面，同时运用虚拟仿真技术，真正地实现多学科交叉理念。

四、课堂教学改革

工程教育要求教学过程围绕学生，改革传统的“以教为主”为“以学为主”；学习方式不再是教师主导的授课方式，而是调整为学生自学、教师指导的方式；教学内容从以特定教材为主，调整为教师设计、搜集各种教学素材和资源，通过合理加工进行应用；教学目标从教会学生为主改为学生学会、会学、乐学为主。为实现这种转变，需要教师在课堂教学过程中：一是紧跟课程目标导向，完善课程教学大纲，创新课程考核方式。教学大纲中要明确本门课程在人才培养中所起的作用，对标制定教学目标和任务，同时要确定教学内容框架、教学进度及执行方法，作为实施教学与考核的主要依据。还要开展多种方式结合的课程考核方法，探讨非标准考试改革，使用一系列教学过程中的评价和测试，取代统一的标准化考试，用教学过程中的全程评测切实实现真正评价学生“学”的效果，考核学生“做”的能力。二是加强课堂内涵建设，积极推行教改。在教学方法上，要关注过程教学，通过多样灵活的方式让学生更好地参与，引导学生主动探索和创新思考。在教学手段上，充分利用现代化教学手段（超星学习通、腾讯会议等），开展线上、线下混合课程建设，让学生处于教学活动的主体地位，教师成为设计者、组织者和引导者。在教学内容上，以课程目标的达成为导向，紧跟社会、行业发展要求，在内容上做到每年微调一次教学大纲。

五、教学质量保障体系建设

持续改进是工程教育的核心理念，对能力素质目标进行教学质量评价并以此为依据进行持续改进是不可缺少的关键环节。工程教育质量评价包括课程目标达成、毕业要求达成和培养目标达成评价。课程达成支撑毕业要求，毕业要求达成又支撑培养目标。培养目标决定专业培养的毕业生是否符合社会、行业发展需求，是否符合学校办学定位，符合专业特色，其能力要素是毕业要求制定的依据。显然，评价体系的科学性、客观性、全面性将直接影响持续改进措施的制定、人才培养质量的提高和整个专业的发展。其主要内容为：构建科学教学质量管理机制，除了要完善教学管理制度，健全教学质量考评标准，还要形成教学管理层次；形成闭环教学监控管理机制，对所有活动进行全过程、全员化监控管理；构建以质量决策、过程管理、质量监控、效果评价和信息整理为子系统的“五位一体”教学质量保障体系，对教学的决策、执行、评价、监控、反馈、改进等工作进行宏观管理和具体实施。

六、师资队伍建设

依据新工科和工程教育认证对教师的要求，强调多学科交叉，多专业融合和学科、专业的产业性，将采取“走出去、引进来”等专兼职结合的师资培养方式。在引进专兼职教师时，要重点关注教师的工作经历、年龄和学科背景。同时，要求100%的专业核心课程由教授、副教授领衔建设。培养和引进高水平教师，鼓励教师出版教材专著和参加国际学术交流活动，以提高教学能力。坚持以老带新，建立青年教师校企双导师制。举办教学法研讨、培训和讲座，组织青年教师基本功大赛，选派青年教师企业挂职或进博士后工作站。以校企联合共建为平台，引进企业兼职教师进队伍、进课堂，深入人才培养全过程，优化教师队伍结构，提升教学团队的工程实践能力。

七、结论

在新工科和工程教育背景下，以沈阳大学材料成型及控制工程为研究对象，对标区域产业链，将工程教育和创业教育深度融合进应用型人才培养模式中。通过从人才培养目标、课程体系、实践教学、课堂教学和质量保障体系等方面进行改革，建立产业结构升级、创新教育和工程教育的有效衔接，构建多学科交叉、多专业融合、多模块组合的课程体系，同时坚持OBE理念下的材料成型特色实践教学体系建设，强化学生综合素质能力的培养，不断提高应用型人才的培养质量。