新材料发展趋势下材料类专业人才培养的探索

魏端丽，杜 妮，唐 婧，王 颖

(武汉工程大学邮电与信息工程学院 化工与材料工程学院，湖北 武汉 430073)

新材料产业是我国材料工业发展的先导，是七大战略性新兴产业发展的基础和保障。近年来，在政府引导和企业自主创新两种力量作用下，我国新材料产业呈现出集群化发展态势，并显现出专业化和特色化的特征[1-3]。在此背景下，企业也逐渐青睐于多元化人才和应用型人才[4-6]。

材料类专业作为新材料产业发展的前驱动力，应充分考量行业发展趋势，并对接行业需求适当做出调整。高分子材料与工程专业在材料类专业中占有重要的地位，全国约有100余所院校开设了该专业。因此，本文以高分子材料与工程专业为例，在新材料产业集群化发展趋势的背景下，分析讨论了其人才培养模现存的问题，并提出了改革的建议。

1 高分子材料与工程专业人才培养现存问题

1.1 课程设置陈旧，教育理念落后

新材料产业集群化发展的同时本科教育也逐渐从理论型人才培养转向于应用型人才培养。这一转变也迫使各高校对高分子材料与工程专业的人才培养方案进行调整[7]。然而，目前大部分院校的人才培养方案还是墨守成规。具体表现为课程设置陈旧、专业特色不突出、教育理念落后。

在课程设置方面，大部分院校的高分子材料与工程专业的课程体系相似。以我院高分子材料与工程专业人才培养方案为例，其各类课程的学分占比如表1所示。从表1中看出，通识课程所占比例较大，专业教育模块所占学分比例略低，创新教育模块稍有不足。要适应新材料产业对人才多元化和应用型的要求，课程体系的设置还需进一步调整和优化。

表1 高分子材料与工程专业各类课程学分占比 %

在专业特色方面，现如今的材料早已不是单一的，而是具有多功能的复合型材料。新材料产业的集群化发展也对材料的多元化和智能化提出了更高的要求。然而，大部分院校所设置的专业课程仍然拘泥于传统材料和传统的成型方法，缺少与新材料和新工业的连接。若要适应新材料产业集群化的发展趋势，还需进一步调整和加强专业课程建设。

在教育理念方面，部分教师不注重及时更换教学内容，忽略了新材料产业集群化发展的趋势，仍然认为学时长短是决定学生学习好坏的标准，并且只注重理论教学而忽视了能力培养，结果只能将学生培养成理论者，而不是实际工作者，导致学生毕业时无法适应快速变化的市场需求，难以顺利就业。

1.2 授课方式单一，缺乏学科互通

目前，各大高校主要的授课方式仍然是以课堂教学为主，多媒体展示为辅，这种授课方式既传统又单一，无法调动学生主动学习的积极性[8-9]。更重要的是，这种教学模式是一次性的，学生无法在课下回顾上课讲授过程，只能通过看书自学的形式消化难点和疑点，这种学习方式使得学习效率大大降低，学习质量也得不到有力的保障。另外，该方式往往受限于课时，从1.1的分析中看出，课程体系中专业教育模块的学分比例本来就受限，再加上课堂教学学时的限制，根本无法进行相关学科知识的有效拓展和互通。

不仅如此，对于高分子材料与工程专业而言，知识面涵盖非常广，不仅包括了高分子科学的相关基础理论，如高分子化学、高分子物理、合成工艺学等，还涉及到材料加工、成型、设备和测试等。如此庞大的知识体系本来就需要大量得时间和实践去完成，再加上要适应当下新材料产业发展趋势，必然还要加强和其他学科、其他专业之间的互融，这就要求更多的教学环节和教学方式做支撑。

最后，理论知识固然重要，但实操能力更是适应新材料产业集群化发展趋势的必备条件。传统课堂教学无法培养学生实际动手能力，更不能满足个性化培养的需求。这一点已成为现阶段人才培养环节的一大弊病。

1.3 “产、学、研”融合度不够

为了促进新材料产业的发展，我国出台了一系列相关政策，其中多次强调了“产、学、研”相结合、相融合的重要性。然而，绝大多数本科院校中，高分子材料与工程专业的课程设置偏重于理论教学，对于“产”和“研”的重视程度不够，或者存在“产、学、研”各培养环节联系不紧密，甚至脱节的问题[10]。特别是，近年来受市场大环境的影响，与企业合作的实习环节也备受限制，学生无法进入工厂实地观察和学习相关成型设备的操作，而校方受限于资金问题，也无法采购最新或品种多样的教学设备，因此无法满足对于学生工程训练的要求。另一方面，本科教育阶段往往更加注重学分的积累，对于“研”的重视程度不够，学生做实验大多是遵循指导老师给定的实验方案机械的完成操作步骤，并没有达到科研实训的效果。

2 高分子材料与工程专业人才培养的改革探讨

2.1 改革教学模式，加强混合式教学模式的建立

近年来，各大高校均建立了线上教学平台。如我校是通过优学院平台建课，将电子版教材、课件、习题集和相关教学视频上传，分享给学生，然后再进行直播教学。然而存粹的线上教学存在师生互动差、网速受限、监管不便等问题。因此，完全依赖线上教学也不能满足当下人才培养的需求，而是应将线下传统教学与线上教学相结合，建立混合式教学模式，并利用线下教学讲授基本原理，再利用线上平台分享拓展知识、设置考核标准，以此来加强混合式教学效果。可供参考的线上考核标准如图1所示。

图1 线上考核标准参考图

以高分子材料与工程专业必修课《高分子合成工艺设计》为例，工艺流程图的绘制方法、物料衡算、热量衡算，以及设备工艺计算可在线下进行，通过一步步演算推导加强和学生的互动，帮助学生理解。再利用线上平台分享工艺设计实例、化工设计大赛动画等内容，并设置线上课件学习时长、课件学习进度、单元测试、线上话题讨论、作业等考核标准。一方面可帮助学生巩固理论知识，另一方面可引发学生主动学习的兴趣。更重要的是，线上平台可以实时监测记录每一位学生的学习情况，及时反馈给任课老师，有利于老师更好的掌握每一位学生对各章节的学习情况，便于及时调整教学方案，查漏补缺。

2.2 充分利用“互联网+”，实现多专业融合，培养多元化人才

在5G时代，高校应充分利用“互联网+”，打造数字化教学平台，促进各学科之间的互通。可操作的方案有：第一，可充分利用VR技术，搭载互联网平台，形成虚拟工厂生产实景，建立沉浸式线上课堂；第二，利用“5G+VR”技术打造虚拟教师，实现远程互动教学；第三，可通过网络平台搭建学科交流群，实现多学科多专业的沟通和融合，培养多元化、创新型人才；第四，可通过平台发布校内学术研究资源、学科竞赛信息、校企合作项目、企业资讯、企业招聘信息等内容，鼓励学生积极参与活动，培养与学科相关的兴趣爱好，自由组建学科讨论组。上述举措不仅能实现多专业的融合，还能打破实地教学界限，实现资源共享，促进“产、学、研”相互结合。

对高分子材料与工程专业而言，可与材料成型及控制工程(偏重模具和加工成型)、化学工程与工艺(偏重工艺设计)、材料物理(偏重微观结构)、材料化学(偏综合)等专业共建学科交流群，便于学生交流、比较专业特色和优势，互通各类学科竞赛信息(比如“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、大学生高分子材料创新创业大赛)等，这样也有利于打造多学科互通、互融的参赛队伍，提升竞争力。

2.3 与企业建立合作平台，探索“3+1”培养模式，培养应用型人才

目前，大部分材料类专业的生产实习都存在走马观花的问题，尤其是在近几年，线下实习机会受限，大大影响了对学生实践能力的培养。因此，探索“3+1”培养模式很有必要。所谓“3+1”是指将大学4年拆分开，前三年在校学习相关理论知识，最后一年提前进入工厂或企业进行实训，这就需要通过搭建校企合作实训基地来实现。

就高分子材料与工程专业而言，通识课程(如大学语文、高等数学、大学物理、思政类课程、体育等)、专业基础课(如基础化学、有机化学、物理化学、化工原理、高分子化学、高分子物理等)、专业必修课(如工程制图与AUTO CAD、聚合物合成工艺学、聚合反应工程、聚合物加工工程、聚合物合成工艺设计、材料研究方法等)可在校进行“线上+线下”的混合式教学，而专业选修课和实践教育环节，可根据专业特色或学生兴趣选择去相应的企业或工厂进行实操训练。在企业技术人员的指导下，学生所学知识不再是纸上谈兵，而是真正可以用来解决实际生产问题，从现实中发现问题、分析问题、解决问题。这样的教学模式也有利于帮助学生更好的适应新材料产业集群化发展的趋势。

综合2.1～2.3的内容，可供参考的课程体系如图2所示。

图2 高分子材料与工程专业课程体系

3 结语

在新材料产业集群化发展趋势下，材料类专业的人才培养重心必然要向多元化、应用型方向转变。高分子材料与工程专业作为典型的材料类专业，其人才培养方案也应顺应产业发展需求做出调整。充分利用5G时代提供的网络资源，加强建立混合式教学模式应实现常态化。此外，充分利用“互联网+”为实现多专业融合、培养多元化人才也提供了途径。不仅如此，积极探索“3+1”培养模式也为培养材料类专业应用型人才提供了思路。