基于智能材料产业创新价值链的校企协同育人基地建设模式探究

张鹏，朱强，栾冬

（哈尔滨工业大学（威海） 材料科学与工程学院，山东威海 264209）

为适应新一轮技术和产业变革，发达国家在先进制造技术领域发布工程教育改革前瞻报告，意在通过高等教育结构的主动调整，发展新兴前沿学科专业，构建具有未来持续竞争力的新型工业体系[1-2]。我国推出《中国制造2025》，以此为导向的新工科建设也在“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”的推动下广泛开展[3]。

智能材料是智能制造的基础，相关对口高层次人才也是推动智能制造产业发展的重要支撑。哈尔滨工业大学（威海）材料科学与工程学院针对智能材料作为智能制造的基础、核心、源动力地位，结合学科基础特色，开展了智能材料与结构特色专业建设工作，并入选教育部新工科专业。

1 研究现状

智能材料与结构专业是国家在“十三五”末期新增的材料类新工科专业，以“材料—器件—结构—系统”为主线，与材料、信息、电子、控制等多个学科广泛交叉，更加注重基本理论与工程应用紧密结合，是智能材料、智能制造领域复合型创新人才培养的重要专业。相关教学改革问题也逐渐成为研究热点，潘海军等从《中国制造2025》视域下分析了地方高校智能材料课程人才培养模式，提出以OBE 理念构建智能材料课程人才培养体系，通过校企合作、项目驱动、实践育人三个方面加强产教融合[4]。徐晶采用案例驱动式教学法，优化了智能材料类课程教学模式，将理论知识点与工程实例结合，以拓宽学生视野，强化应用分析[5]。王自平等根据行业人才需求，进行了智能材料与结构课程在土木专业研究生的教学实践，并结合土木工程实例阐述了智能材料在结构监测、寿命预测、减振降噪、环境自适应及住宅智能化等方面的应用[6]。由此可见，强化产教融合是智能材料类人才培养的重要思路。但是，由于智能材料与结构专业建设时间较短，目前研究主要集中在相关课程的建设，有关该专业的实习实践模式研究文献较少。

本文主要介绍了哈尔滨工业大学（威海）材料学科智能材料与结构专业结合新工科人才培养要求和目前材料类专业实践实习的普遍问题，通过分析高校、企业、学生在实践实习中的根本需求，基于智能材料产业创新价值链，探索并实践了“校内+校外”的模块化全链条式校企协同实践人才培养模式，希望能为相关专业实践教学方案的设计与优化提供参考。

2 实习模式与新工科培养要求存在的差异

通过实际调研和总结发现，目前高校材料类专业实习实践类培养环节的大致情况为[7-9]：在既定培养方案和教学计划的前提下，高校有总体教学安排，企业也有自身生产计划。因此，高校一般集中安排学生以专业为单位组队，由教师带队到企业完成实践教学。形式主要是在保证安全和尽量不影响生产的前提下，安排管理专员和技术专员带队参观车间并讲解交流。这种形式有效缓解了高校整体教学计划的制定压力，最大限度降低了企业接待难度。但是，智能材料专业涉及材料、力学、控制等领域和器件、结构、系统等层级的研制及集成等技术，实践教学体系庞大，按照完整产业链制定实践教学计划会涉及多家企业。在既定计划下，大量时间不得不耗费在路程中转、过程组织、企业介绍和重复性安全教育上，严重挤占了有效实习时间。同时，随着国家对复合型创新人才[10]、企业对开放创新合作[11]、学生对就业竞争力提升的需求变化[12]，现有实习实践模式难以满足各方需求，各方参与驱动力不足，不利于提升实践教学质量。主要表现为以下几点：

2.1 企业难以获得创新力支持

企业的根本需求是推广宣传和吸引优秀人才服务自身发展，与科研人员交流技术问题，谋求技术合作。但是，由于教学计划既定，师生在一家企业的有效实习时间有限。同时，出于情景导入、吸引人才、保证安全的需求，企业必须保证情况介绍、安全教育、现场实习的有效时间，与高校科研人员深入交流机会有限，造成协同动力不足[13]。由于企业希望通过支持实习而吸引人才、寻求技术合作的需求不能被满足，加上实习期间企业的正常生产会受到影响，企业很难保持对实践教学的持续投入和支持，实践教学基地难以持续维护。为完成教学计划，高校只能逐渐降低实习基地标准，不利于保障智能材料领域人才培养的质量。

2.2 学生难以满足自身发展需求

学生的根本需求是获得行业需要的综合素质与能力锻炼，提升未来就业竞争力[14]。但是，该模式下学生只能在有限时间内按照既定路线完成实习，无法深入了解行业情况和获得综合训练。该模式满足不了学生希望通过实习深入了解行业动向和应用知识解决实际问题的需求，导致学生的实习热情逐渐降低，影响实习质量。

2.3 实践内涵深度不足，培养目标难以达成

国家对实践教学的内涵要求是引导学生深入了解产业、行业情况，启发应用创新思维，锻炼知识应用和实践创新能力。但是，通过上述分析可以发现，当前培养模式很难让绝大部分学生达到上述培养目标。通过批阅实习笔记和报告发现，部分笔记主要为企业产品介绍、设备参数、工艺框图、场地设计等无须现场学习即可得知的内容，实习报告中的反思总结多为学生返校后查阅资料自学所得。在该模式下，部分学生缺少技术交流和对工艺、技术、应用集成等方面的反思与内化，实习质量难以保证。而智能材料与结构专业作为新工科专业，更加注重集成应用创新能力培养，现有实践教学模式很难让多数学生达到这一目标。

3 基于智能材料产业创新价值链的校企协同育人基地建设思路

按照新工科建设要求，相关专业的教育模式应当推进“科学范式”向“工程范式”的转变，将工程素养和创新能力作为人才培养的重点[10,12]。因此，学生应该更深入了解智能材料产业创新链的各个环节并具备较强的工程问题解决能力。实际参与企业技术革新和新品研发是提升工程素养和创新能力的最佳途径，也是理想的实践教学模式。但是，由于实践教学计划是高校的既定安排且受到多方条件限制，上述理想状态短期内很难实现。因此，实践教学模式应当围绕培养目标，以尽可能贴近理想的实践教学状态的模式进行设计与优化。

创新价值链主要包含创意的产生、转换、传播等环节[15]，受产业升级转型影响，开放式创新逐渐成为多数企业的主要创新模式，即企业在期望发展技术和产品时，以项目委托、平台共建、人才项目等合作形式，借助外部创新力量完成相关研发任务[16]。高校具有良好的基础创新优势和较强的成果转化潜力与需求，是企业理想的合作伙伴。而新工科专业的实践教学正是让一批具有良好基础创新素养的学生进入企业实践，一定程度上成为企业阶段性外部创新力量的教学环节。

智能材料产业链的层级主线是“材料—器件—结构—系统”[4-5]，结合创新价值链要素，智能材料产业创新价值链主要环节一般包括：“材料设计—材料制备—分析测试—组织调控—加工工艺—样品试制—产品中试—应用集成”等。高校和企业可以在创新价值链中发挥不同关键作用，以项目的形式完成实践教学，符合新工科人才培养目标。

在保证高校、企业、学生根本需求的前提下，明确各方在基于智能材料产业创新价值链的校企系统培养工作中的定位及作用。

企业：提出技术、产品需求，引导创意产生，并执行创意的广度转换和传播，即负责智能材料、工艺及产品的中试、应用集成，为学生提供实践题材、实操训练及配套支持。

高校：组织实现创意的产生及转换论证，即负责指导智能材料、工艺研发及样件试制，与企业合作实现产品中试，传授学生必要知识及基础实验、操作、分析技能。

学生：在高校和企业的共同指导下参与企业技术革新和新品研发全过程，并获得综合锻炼。

学科针对当前既定实习计划和新工科人才实践需求，基于智能材料产业创新价值链，提出了将实践训练贯穿培养过程的“校内+校外”模块化全链条式校企协同实践培养模式。

“校内”模块，通过整合校内科教平台资源和邀请共建中试平台的方式完善校内实践平台体系，将实际生产中需要的基础样件加工、测试分析等实践环节转至校内集中培训和实践。在保证培养学生基本实践技能的同时，提高实践效率。

“校外”模块，依托学科承担的校企科研项目，由项目团队骨干成员担任指导教师，并分解项目内容，设置实践课题，学生被分组并派至委托企业完成不少于10天的实践任务。同时，通过提高实践形式灵活性，保证有效实习时间，即允许学生以学位论文、假期实习、课程设计、创新竞赛等形式完成实践。在保证原来实践目标的基础上，使学生有目的地进行自主学习和实践探究，并获得更多深入了解产业情况、技术创新问题的机会，深化实践内涵。

4 实践基地的构建方法

（1）选取适宜的合作企业。在上述实践培养模式下，企业应当具备以下条件：产品属于智能材料产业并具有较完整的产品及技术集成生产体系，具有较强的技术创新研发需求、较充足的研发投入，能够为学生提供实践条件并参与过程指导。材料学科兼具理论研究与技术应用的双向侧重特色，与企业方具有较好的合作基础，具有较丰富的校企横向项目合作题材。委托横向合作的多数企业很好地满足了上述要求，是共建产教融合实践基地的最佳伙伴。因此，学科确定了以项目合作基础为主要因素寻求合作伙伴的思路，最终与中国核工业建设有限公司、北京钢铁研究总院、歌尔集团、青岛蓝光晶科新材料、烟台南山集团、山东工业陶瓷设计院等建立学生派出联合实践培训合作。邀请威海云山、歌尔集团等入校建立产品中试测试平台并联合共建省级产教融合培养基地。

（2）构建较完善的校内实操训练平台。高校作为创意产生及转换论证环节的负责方，应当构建满足相关职能需求的平台体系。学科构建了集材料设计与制备、性能分析测试、加工工艺及配套装备设计与验证等功能的一体化创新应用科教研究平台群。包含三个国家级省部重点实验室分室、科技部海洋工程材料及深加工技术国际联合研究中心、山东省特种焊接技术重点实验室、山东省军民两用新材料及制品高校重点实验室、山东省高性能构件及成形工艺与装备工程技术研究中心、威海市石墨深加工工程技术研究中心、威海市精密塑性成形工程技术研究中心、威海市特种陶瓷材料设计与制备重点实验室等多个科教平台。系列平台满足了“新材料设计—材料制备—分析测试—性能优化—加工工艺—样品试制—产品中试”等对应功能，满足了校内实践需求。

（3）以教改项目为牵引，推进实践基地建设。由学科各团队分别负责部分建设工作，并通过教改项目立项形式完成，有利于实现各类建设资源的高效整合与建设方案的有效落实。同时，在项目申请与执行过程中获得更广泛的专家建议，实现工作侧面论证。目前，实践基地建设、专业建设等相关工作已分别获得教育部产教融合实践育人项目和哈尔滨工业大学教学改革研究项目的立项支持。

（4）以技术问题为主题，以创新竞赛为载体，引导深化实践内涵，培育实践创新成果。学科邀请歌尔集团设立“歌尔杯”创新大赛，题目以智能材料产业技术问题为主导，吸引学科教师指导学生组队参赛，学生在参赛过程中深入了解产业实际情况，围绕实际工程问题开展自主学习，在教师和企业工程师指导下提出技术问题解决方案并付诸实施，综合实践能力得到全面锻炼。

5 结语

本文以哈尔滨工业大学（威海）智能材料与结构新工科专业的实践模式研究为例，通过分析现有实践教学模式与新工科人才培养标准差异，以满足新工科建设背景下实践教学活动中高校、企业、学生三方根本需求为目的，基于智能材料产业创新价值链概念，对“校内+校外”的模块化全链条式校企协同实践培养模式进行了探索和实践，得到主要结论如下：

（1）实践教学方案的设计要充分考虑国家、学生、企业的根本需求。高校人才培养目标必然与国家的人才需求一致，也是方案实施措施制定的依据。学生是实践主体，满足其实践需求是保证实训成效的重要驱动力。企业是未来的人才聘用方，考虑其需求亦是实现“订单式”人才培养的根本要求。

（2）在既定培养方案的前提下，通过完善高校工程技术平台体系，满足基本技能实训需求，采取“校内+校外”的模块化全链条式实践方式，有利于降低企业接待压力，提升实践的效率和灵活性。可以促使实践基地较分散、实践工艺门类较多的学科寻求更适合的合作企业，聚焦和优化外派实践环节设计，进而提高校外实践教学质量和校外实践基地质量。

（3）依托学科承担的校企横向项目为题材，设计“课题式”校外实践模块，有利于将校外实践有机融入其他培养环节，提升实践形式的灵活性，进而在既定培养方案下无形拓展实践维度，为学生提供更多综合锻炼和深入产业的机会，为企业和教师提供更多的研发创新人力支持，进而实现多方共赢的良好局面，有利于校企协同育人模式的良性推进。