面向新工科和工程教育认证的材料科学与工程专业实践教学体系探析*

许 瀚，陈 沙，廖媛媛，胡进波

(中南林业科技大学材料科学与工程学院，湖南 长沙 410004)

当今时代，随着全球化竞争的日益加剧，新一轮科技产业革命和产业结构升级正在不断推进。面对当前全球科学技术的迅猛发展，世界各国正积极进行产业结构调整与优化，转变经济增长的发展方式。赢得新一轮产业革命发展先机和市场主动权己经成为我国所面临的一项十分艰巨且迫切的国际挑战和历史任务。而专业人才作为促进我国科学技术发展的第一资源，主动加强面向未来科技领域的专业人才培养，是推动我国由一个劳动力大国向人才资源强国迈进的强大智力保障。高等教育作为我国专业技术人才培养的主阵地，要顺势而为、迎难而上，主动抓住当今契机，承担起自身培才育人的重大历史使命，培育出能够适应我国科技发展新格局、满足科学技术发展创新要求的具有基础知识扎实、创新能力强、实践能力突出的创新应用型人才。

1 对于新工科和工程教育认证的认识

面对全球产业升级与竞争加剧的挑战，如何培养出符合国家战略发展需求、满足行业需要和支撑我国产业结构升级改造的创新应用型人才是当前高等教育面临的主要任务之一。但是目前我国工程教育培养的人才大部分难以满足企业需求，缺乏应对未来科技发展挑战的知识储备，尤其表现在学生创新实践能力不足。为满足创新应用型人才的培养需求，支撑服务创新驱动发展、我国主动实施了“中国制造2025”、“互联网+”、“网络强国”、“一带一路”等一系列国家战略，提出了“新工科”建设号角，开始了我国工程教育领域的改革。2017年教育部先后形成了“复旦共识”、“天大行动”、“北京指南”，再到有关《新工科研究与实践》《新工科建设指南》等相关通知文件的发布，标志着基于“新工科”建设的工程教育改革进入了新的阶段[1]。“新工科”建设强调以学生为本，以立德树人为引领，围绕培育引领未来科技和工程发展的人才，使培养的人才不仅具有解决工程问题的专业知识、技术储备，同时还具有全球视野、人文精神和创新能力[2]。新工科的建设指通过信息化、智能化的渗透改造升级传统工科专业，创设符合国家和产业发展需求的新兴工科专业，加快培养适应国家和未来科技领域发展需求的高层次工程技术创新人才[3]。“新工科”的建设不能只以专业理论知识为基础，同时还要注重未来市场需求，这与工程教育认证的核心理念相一致。工程教育专业认证是指针对高等院校开设的工程类专业教育实施的专项认证，它既是国际上普遍通行的工程教育质量保障体系，又是建立和实现工程类专业教育成果国际认证互认和工程师资格国际互认的重要依据[4]。我国全面的工程教育专业认证工作开始于2006年3月。中国工程教育专业认证学会隶属于中国科学技术协会，是在中国科协领导下、经教育部授权在中国大陆地区开展工程教育认证的唯一合法组织[5]。2013年，我国加入《华盛顿协议》成为了预备成员，2016年6月，中国成为第18个《华盛顿协议》正式成员，这标志着我国工程教育专业认证正式实现了多边国际互认。工程教育认证标准的核心在于以学生为中心，强调以成果(目标)导向、持续改进为机制的教育理念[6-7]。

2 双重背景下对材料科学与工程专业实践教学体系的新要求

材料科学与工程专业作为我国工程教育领域中主要专业之一，肩负着培养具有坚实的自然科学基础，且具有较强的工程技术素质、实践能力、创新能力的高素质应用型人才[8]。实践教学是高校培养应用型人才的重要组成部分，是将所掌握的理论知识上升到创新实践能力的重要途径[9]。在工程教育专业认证和“新工科”建设背景下，材料科学与工程专业实践教学体系的建设应始终贯彻工程教育专业认证理念，以成果为导向反向设计实践教学体系，在设计实践教学体系时还应将“课程思政”融入其中，注重培养学生适应、引领新经济发展的能力以及对学生人生观、价值观和世界观的引导。通过校内外评价和毕业生跟踪反馈，建立以培养达成度为基础的评价机制，持续改进实践教学体系。随着科技日新月异的发展，材料科学与工程专业实践教学体系也面临着升级优化的趋势，在持续改进实践教学体系时，应对专业实践教学体系进行前瞻性调整，同时应关注专业前沿和未来发展趋势以及注重培养学生对于新型工程问题的解决能力。

3 双重背景下材料科学与工程专业实践教学体系的构建

(1)以市场需求与能力产出为导向反向构建材料科学与工程专业实践教学体系。通过与学科任课教师访谈、与在校生走访交谈、对毕业生进行问卷调查、到企业考查、用人单位回访等方式，发现当前专业实践教学体系存在与课程设置单一，综合性不足，且大部分专业实践课程的设置脱离企业实际需求等问题。同时，在传统的教学模式中，实践教学往往只是某门专业理论课程的补充与延伸，缺乏综合性和独立性，不利于学生对专业理论知识的融会贯通以及创新能力的培养。对标工程教育认证理念以及“新工科”建设的要求，新构建的实践教学体系包含了实验教学、实践教学以及创新实践教学。其中优化了实验教学内容，在理论教学的基础上对实验教学内容做了提升，使其不再只是理论课程的简单补充与延伸，实验教学内容融入了现代材料科学与工程领域的最新研究方法与相关的“课程思政”元素。例如，在材料近代测试分析技术课程实践过程中，在常规测试分析技术的基础上，借助学校现有实验平台和网络资源，适当增加先进的原位表征技术的实践内容，比如：原位拉曼光谱、原位X射线衍射、原位X射线吸收光谱、原位透射电子显微镜、原位扫描电子显微镜等，可以为学生今后从事相关的科研工作奠定基础。同时，在实验类型安排上减少了单独的验证性实验，增加了综合性实验。在综合性实验的设计过程中，整合了中南林业科技大学材料科学与工程学院材料类相关任课老师的专业特长以及材料类相关企业实际需求，从材料的制备、物化性质表征、应用及性能测试等方面设置了五至六个综合性实验，在学生已基本完成专业基础课程的学习任务以后，学生可根据个人兴趣选择一个综合性实验开展实验设计。此举针对材料科学与工程专业中的复杂材料工程问题，有利于培养学生设计满足特定需求的材料或工艺流程的能力，并能够在设计环节中培养学生的创新意识。此外，尽可能激发学生的创新潜能，强化学生对专业知识的整合能力。对接“新工科”建设要求，在常规的实验教学和认知实习、生产(毕业)实习等实践教学基础上，增加学科竞赛和创新创业项目等创新实践教学内容，实现实践教学体系从传统的单科课程、程序化课程实验向多学科、课程群、开放性实验实践转变，更好的培养学生的综合实践创新应用能力。

(2)在新的实践教学体系中进一步加强校内和校企合作，构建多元实践教学平台。校内对学院现有的实验教学示范中心进行资源整合，合理安排各实验示范中心的使用时间，提高使用效率。依托学院各国家级/省级重点实验室以及中南林业科技大学大型仪器共享平台指导材料科学与工程专业学生开展综合性实验和创新实践。加强与材料类企业的合作，以培养应用型创新人才为目标，与企业建立全方位、多层次的合作办学，探索产教融合的校企合作新模式，与合作企业建立了“校企共同体”的材料科学与工程专业育人新模式，在此新模式中，高校和企业双方全流程参与到学生实践教学过程，通过建立校企合作专业实训基地和研发中心等方式，为学生提供参与企业实际研发需求的机会，提高学生实践动手能力和解决实际问题的能力，为学生在毕业后能更快适应行业需求奠定实践基础。同时，针对目前高校普遍存在从事实践教学的老师缺少企业工作和工程实践训练经历的问题，借助新型校企合作模式，聘请相关合作企业中具有丰富材料工程实践经验的工程师或行业专家作为兼职教师走进学校课堂，这些兼职教师可以为学生带来材料行业最新需求和发展动态，能让学生更好的明确自己未来的发展方向。例如在材料制备科学与技术课程实践过程中，通过积极对接株洲醴陵旗滨玻璃有限公司，让企业专业骨干人员走进课堂，以“教师”的身份向学院材料科学与工程专业学生讲解浮法玻璃生产工艺，通过具体案例来分析玻璃生产过程中所遇到的技术难题的理论解决途径与企业实际采取的解决方案之间的差别，进一步强化了学生理论联系实际的能力。同时通过与学生分享目前玻璃制造行业的行业前景、技术特点与发展方向，让学生对课堂所学知识有了更进一步的了解，丰富了学生前期企业认知实习的学习内容和学习成果，使学生未来的职业规划更加清晰，企业专家型课堂也激发了同学们对材料类专业极度的热情和浓厚的学习兴趣。此外，指派校内从事实践教学的专职教师进企业接受培训，安排材料行业专家和具有丰富实践经验的培训导师，结合产业最新技术和高校实践课程建设的实际需求，采用传统讲座式培训结合实操演练和小组评选等方式，重点提升实践教学专职教师的企业实践经验，切实提高教师自身的材料工程实践能力，不断改进教师的实践教学方法，使其能更好的符合材料行业的发展趋势。

(3)完善材料科学与工程专业实践教学质量保障与评价体系，依据“新工科”建设要求和工程教育认证理念，修订专业实践教学的课程体系，建立与之匹配的科学合理的实践教学质量管理、考核评估与控制机制。通过院校两级教学督导、教师互评、学生评价、毕业生和用人单位的调查反馈对实践教学体系的每个环节进行监督与评价，持续推动对实践教学内容、实践教学方式、师资队伍以及实践平台的改进与优化，更好的培养学生的创新实践能力，使学生发展成社会满意的高素质工程人才。

4 结 语

在当前“新工科”建设和工程教育专业认证背景下，培养具备多学科、多层面交叉融合知识结构、可持续发展能力以及高尚道德品性的高素质应用型人才是高等教育的一个重要发展方向和发展目标。本文以材料科学与工程专业实践教学体系的构建与优化为例，针对双重背景下对专业实践教学提出的新要求，提出了专业实践教学体系的优化与构建思路，有利于提升专业学生的创新实践能力，使其能更好的适应国家和未来科技发展的需求。