新工科建设和工程教育认证背景下材料类专业人才培养模式探索与实践

罗春华　董秋静　李瑞乾　姜广鹏　张宏

［摘 要］在新工科建设和工程教育认证背景下，材料类专业人才培养模式面临着新的挑战。阜阳师范大学构建了基于“打通基础，专业分流，特色培养”的材料类专业人才培养模式；基于OBE理念调整人才培养方案，优化课程体系结构；建设校内外产教融合的专业实践教学和科研创新平台，探索并实践了产教融合、协同育人的人才培养模式；将3D打印技术和新能源材料技术融入材料类专业人才培养体系中，探索实践了基于“新材料+3D打印”和太阳能电池的创客实验室建设，开展大学生创客教育，培养适应新兴产业发展的技术型人才；开展大学生创新创业训练项目，培养材料类专业学生的科研创新能力。通过这一系列的人才培养模式改革举措，在持续改进中使学校的材料类专业办出特色，完成材料类专业的改造升级，不断提高材料类专业人才培养的质量。

［关键词］新工科建设；工程教育认证；材料类专业；人才培养

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）04-0124-03

为了加快培养新兴领域工程科技人才，改造升级传统工科专业，主动布局未来战略必争领域人才培养，提升国家硬实力和国际竞争力，教育部于2017年启动了新工科建设[1-3]。同时，为适应新一轮科技革命和产业变革的新趋势，紧紧围绕国家战略和区域发展需要，加快建设发展新工科，探索形成中国特色、世界水平的工程教育体系，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国，教育部、工业和信息化部、中国工程院在2018年发布《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》[4-5]。紧接着在2019年，教育部启动一流本科专业建设“双万计划”，遵循“面向各类高校”“面向全部专业”“突出示范领跑”“分‘赛道建设”和“‘两步走实施”的建设原则，计划三年内建设10000个左右国家级一流本科专业点和10000个左右省级一流本科专业点，全面振兴本科教育[6]。

阜阳师范大学是一所地方性应用型高水平师范大学，确立了精办师范专业和兴办非师范专业的发展方向。学校材料类专业有材料化学、复合材料与工程2个本科专业，分别在2008年和2016年开始招生。材料化学专业经过学校近10年的投入和建设，形成了高分子材料和无机材料2个鲜明的专业特色发展方向，重点突出学生在科研创新和工程应用实践能力方面的特色培养，并且该专业相继获批卓越工程师教育培养计划、安徽省特色（品牌）专业和安徽省一流本科专业建设点。复合材料与工程专业从一开始就定位在聚合物基复合材料专业方向，对接的是国家战略新兴产业——新材料，瞄准民用和军用复合材料领域对人才的需求。当前这两个材料类工科专业的人才培养体系还不够完善，特别是在学生工程实践方面还有待进一步提高，专业实践教育体系也还需进一步完善。

因此，在目前高等教育新形势下，需要深入实施新工科改革与建设，对接区域经济和国家产业发展战略，以卓越工程师教育培养计划2.0的人才培养模式融合云计算、大数据、互联网等新技术推进学校传统工科专业改造升级。阜阳师范大学以国家工程教育专业认证为契机，对标专业认证国家标准和专业评估认证标准，以成果导向教育（OBE）理念重构材料类专业人才培养体系；再以学生为中心，持续改进材料类专业人才培养体系和模式，使材料类专业办出特色，继而提高材料类专业人才的社会适应性和人才培养目标与社会需求的吻合度。

一、“打通基础，专业分流，特色培养”的材料类专业人才培养方案的设计

人才培养模式改革的核心内容是人才培养方案的变革。阜阳师范大学材料类专业以学生为中心，基于OBE教育理念以及材料类专业“打通基础，专业分流，特色培养”的人才培养思想，对阜阳师范大学人才培养方案编制的理论与技术进行研究，完成了新一轮的人才培养方案修订。

打通基础：在目前学校人才培养方案的大框架内统一设置大一和大二年级的各专业基础课程通识教育平台（通识基础和通识拓展课程模块）和学科专业教育平台（学科基础课程模块），再按照学校材料科学与工程学科大类统一设置专业核心课程（如材料学概论、材料科学与工程基础、材料性能学及实验、材料研究方法等）。

专业分流：经过2年的学科基础课程和部分专业核心课程的学习，在学生对所学专业及其方向有了较为深入的了解和认同后，在第四学期末按照学生本人意向完成专业分流。结合学校教学资源和学生规模，复合材料与工程专业设置1个班级，专业培养方向为聚合物基复合材料模块；材料化学专业先设置2个班级，进一步在第五学期末按专业方向分流设置无机材料和高分子材料2个专业方向模块，并按模块分班教学。

特色培养：一是学校以材料化学省级特色（品牌）专业强化学科专业优势，形成鲜明的专业特色；根据社会对专业人才的需求，材料类专业可以设置3个专业方向的教学模块（聚合物基复合材料、无机材料和高分子材料），进而实现按社会需求来培养人才。二是学校以培养途径的多样化体现特色，推进产教融合，保持与材料、化工类行业的紧密关联，依托学校专业和企业联合引领行业发展，如材料化学专业的高分子材料方向模块和企业联合开展卓越工程师培养。

二、基于OBE理念调整人才培养方案，优化课程体系结构

根据“地方性应用型高水平师范大学”的办学定位和专业培养目标要求，阜阳师范大学材料类专业确定了学生毕业要求，细化了工程教育认证12条毕业要求，确定了专业知识结构体系，进一步细化了专业课程体系。这样，使内外需求与培养目标、培养目标与毕业要求、毕业要求与课程体系之间形成良好的支撑关系，构建了以“学”为中心的课程教学体系。

按照学校人才培养的模块化设计，通识基础和通识拓展课程为48学分，包含政治思想、英语、体育、军事理论、创业就业、计算机、表达等课程的学分。学科基础课程模块为59学分，包含化学类课程22学分、化工类课程7学分、数学类课程12学分、物理与力学类课程8学分、电工电子类课程4学分、工程机械类课程6学分。其中，化学类课程包含无机及分析化学及实验（7+3学分）、有机化学及实验（4+2学分）和物理化学及实验（4+2学分），化工类课程包含化工原理及实验（6+1学分），数学类课程包含高等数学（7学分）、线性代数（2学分）和概率统计（3学分），物理与力学类课程包含大学物理及实验（4+1学分）和工程力学（3学分），电工电子类课程包含电工电子基础及实验（3+1学分），工程机械类课程包含工程制图（3学分）和机械设计基础（3学分）。对于专业核心课程，主要按照学校材料类专业大类进行设置，根据学校培养目标要求和专业方向来确定材料类专业核心课程。进行专业分流后，按照专业方向设置了聚合物基复合材料、无机材料和高分子材料3个专业方向的模块课程。在这3个专业方向模块课程中融入3D打印材料技术和新能源材料技术课程，按照工程应用型人才的培养要求，对3个专业方向的课程模块进行系统的设计，突出了材料工艺及设计、材料与环境保护、3D打印材料技术、新能源材料技術、材料选择应用、工程项目管理等方面的特色课程。具体学科基础课程、专业核心课程和专业方向课程，如表1所示。

三、产教融合协同育人的人才培养模式实践

新工科背景下的人才培养要体现出学科交叉、产学融合的特征[2]。阜阳师范大学结合皖北区域新材料产业与行业发展对材料类高素质应用型人才的需求，加强校企合作，建立完善的产教融合、协同育人的人才培养模式，实现学校专业与社会产业、课程内容与职业标准、课堂教学与企业生产过程的无缝对接。学校以教学方式与教学方法改革为突破点，重点强化实践教学环节的建设，促进产教融合，突出科研创新和工程实践能力的培养，探索实施顶岗实习和订单式培养的试点计划，培养出一批学科基础扎实、综合素质高、科研创新和工程实践能力强的材料类专业优秀人才，为区域经济发展和行业建设输送高素质的工程应用型人才。

通过近3年的产教融合、协同育人的人才培养模式的实施，学校与阜阳市周边企业共建了多个产学研实践教育基地。通过在产学研实践教育基地开展学生专业实习实践，实施以就业为导向的顶岗专业实习，架起了学生踏入社会工作的桥梁，缩短了他们的工作适应期。同时，开展了以项目为依托的产学研训实践和毕业设计，使学生深度参与到企业的产品研发与生产过程中，大大提高了学生的动手实践、工程应用和科研创新能力，进而有力提升了毕业生的就业竞争力。通过校企产学研项目合作，促进了学校科技成果转化，同时大大提升了合作企业的科技创新能力。教师在产学研实践教育基地挂职锻炼，开展研究，不仅打造了应用型师资队伍，还不断稳定和拓展了校外实践教学基地。总的来说，通过产教融合、协同育人模式，建立了互利共赢、共同发展的校企合作机制，使学生、企业、教师和学校四方都受益[7-8]。

四、校内外产教融合的专业实践教学和科研创新平台的建设

针对工程教育认证和新工科建设背景下的人才培养，学校不断提升材料类专业教学实验室的硬件条件和管理水平，完善全天候面向学生开放的实验教学管理制度，建立与产业企业链对接且开放式的校内外专业实践教学和科研创新平台。依托各种校内外专业实践教学和科研创新平台，开展在校内研发中心进行实训与创新训练、科研训练、毕业论文写作和在企业进行专业见习、专业实习两大部分结合的学生专业实践教育。

五、创客教育和大学生创新创业训练

学校结合专业特点和新材料发展趋势，探索和研究培养学生创新能力的突破口，以大学生创客实验室建设为契机，将创客教育模式引入专业人才培养中。学校将3D打印技术也引入专业人才培养中，通过3D打印技术对材料化学专业进行改造，培养适应新兴产业发展的技术型人才，在已有的材料3D打印实训室和实训项目训练的基础上，建成了“新材料+3D打印”大学生创客实验室。学校还将新能源材料作为材料化学专业适应社会发展的方向，在电池封装与性能测试实验室的基础上，建成了“太阳能电池”创客实验室。总的来说，通过开展大学生创客教育，不仅提升了大学生科技创新和创业的能力，还提升了材料类专业人才培养与经济社会发展需求的吻合度[9]。

学校依托大学生创新创业训练项目，培养材料类专业学生的科研创新能力，改变传统的实验教学方法，以培养学生的自主创新能力为目的，强化材料类专业学生理论知识与科研实践的相互渗透、相互促进。教师积极引导学生独立开展科研创新项目，培养学生科研创新和发现并解决问题的能力，这对材料类专业学生的整体知识体系构建和创新能力培养具有非常重要的实际意义。

六、结语

在新工科建设和工程教育认证背景下，本文探索了材料类专业人才培养的一些模式和措施，积极回应新工业革命前景下的工程教育变革。以学生为中心，基于OBE理念构建基于“打通基础，专业分流，特色培养”的材料类专业人才培养模式和课程体系，提高了学生毕业要求对培养目标的支撑度、课程体系对毕业要求的支撑度、专业人才培养方案与区域经济社会发展和学生发展需求的契合度。阜阳师范大学通过建设校内外产教研融合的专业实践教学和科研创新平台，探索出产教融合、协同育人的人才培养模式。面对新一轮工业革命，学校将3D打印技术和新能源材料技术融入材料类专业人才培养体系中，建设大学生创客实验室和开展大学生创客教育，探索新工科建设，不仅实现了传统材料类专业的改造升级，还提高了学校材料类专业人才的社会适应性和人才培养目标与社会需求的吻合度。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 吴爱华，侯永峰，杨秋波，等. 加快发展和建设新工科  主动适应和引领新經济[J].高等工程教育研究，2017（1）： 1-9.

[2] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[3] 吴岩.新工科：高等工程教育的未来：对高等教育未来的战略思考[J].高等工程教育研究，2018（6）：1-3.

[4] 教育部  工业和信息化部  中国工程院关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见[EB/OL].（2018-10-17）[2021-08-10]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201810/t20181017_351890.html.

[5] 朱正伟，李茂国.实施卓越工程师教育培养计划2.0的思考[J].高等工程教育研究，2018（1）：46-53.

[6] 教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知[EB/OL].（2019-04-09）[2021-08-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201904/t20190409_377216.html.

[7] 罗春华，侯玉梅，董秋静，等.工程教育认证背景下材料化学专业校外育人模式的探索与实践[J].宁德师范学院学报（自然科学版），2021，33（1）：96-99.

[8] 董秋静，罗春华，王畅，等.工程教育认证背景下材料化学专业产学研人才培养探索与实践[J].高教学刊，2021，7（15）：133-135.

[9] 董秋静，罗春华，王畅，等.“新材料+3D打印”大学生创客实验室建设初探[J].广东化工，2020，47（15）：206-207.

［责任编辑：周侯辰］