“金屬材料工程專業(yè)”卓越工程師培養(yǎng)課程體系的構(gòu)建與實踐

楊弋濤　朱麗慧

摘要：作為第一批教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”批準的本科專業(yè)，我校金屬材料工程專業(yè)通過轉(zhuǎn)變教育理念，在吸取企業(yè)專家意見的基礎上，構(gòu)建了符合工程教育規(guī)律的、多層次、立體化的專業(yè)課程體系。同時改革教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、教學考核與評價標準，實現(xiàn)“課上、課下互動”、“課內(nèi)、課外互補”。加強學生的工程實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性和工程實踐能力。形成了有鮮明特色的金屬材料類專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)課程體系。

關鍵詞：金屬材料工程專業(yè)；卓越工程師；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0022-03

目前，我國高等工程教育的重點：一是要更加重視工程教育服務國家發(fā)展戰(zhàn)略；二是要更加重視與工業(yè)界的密切合作；三是要更加重視學生綜合素質(zhì)和社會責任感的培養(yǎng)；四是要更加重視工程人才培養(yǎng)國際化。為此，教育部提出“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務。在這一思想指導下，為培養(yǎng)卓越工程師后備人才，瞄準面向工業(yè)界、面向世界、面向未來技術人才的培養(yǎng)目標，上海大學金屬材料工程專業(yè)有幸獲準成為第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”批準的本科專業(yè)。自2010年按照卓越計劃要求，立足于“卓越工程師項目”的主旨與重點，以提升學生的社會責任感、創(chuàng)新能力和工程實踐為核心，強化工程能力和創(chuàng)新能力，通過“課內(nèi)學習與課外活動”相結(jié)合、校企聯(lián)合培養(yǎng)、加強國際交流等途徑，在培養(yǎng)適應國家建設需要的高水平金屬材料專業(yè)卓越工程師方面進行了大膽探索和實踐。特別是通過轉(zhuǎn)變教育理念，在聽取企業(yè)專家意見的基礎上，建立與卓越工程師培養(yǎng)相適應的課程體系，同時改革教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、教學考核與評價標準，旨在形成特色鮮明的金屬材料類專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)課程體系。

一、多層次、立體化的專業(yè)課程體系的建立

我們的培養(yǎng)目標是使學生知識面廣、具有扎實的專業(yè)知識，在創(chuàng)新和工程實踐等方面的能力得到加強，同時，富有極強的社會責任感，并具有國際化的視野。為此，我們構(gòu)建了符合工程教育規(guī)律的、多層次、立體化的專業(yè)課程體系，如圖1所示。

該體系的特點在于以下幾方面。

1.夯實學科基礎，強化工程文化，加強綜合素質(zhì)教育。

2.增加實踐性和研討性課程比例，擴大開放性實驗、實訓，強化實踐教學，突出以工程項目為載體任務拉動式的研討性和實踐性環(huán)節(jié)設置。

3.引入“校企、科研院所聯(lián)合培養(yǎng)”的機制，與企業(yè)共建課程，選擇性地引入一些知名企業(yè)的崗前培訓課程，邀請企業(yè)專家對本科生進行職業(yè)生涯培訓，聘請企業(yè)專家走進課堂主講專業(yè)前沿講座課程，充實授課內(nèi)容。

4.增加企業(yè)學習環(huán)節(jié)，鼓勵學生進入企業(yè)學習，參與企業(yè)的課題研究，使學生在工程環(huán)境中接受熏陶，激發(fā)學習興趣，實現(xiàn)知識到能力的轉(zhuǎn)化，增強工程意識，提升工程素質(zhì)和能力；以工程項目為載體，聘請企業(yè)專家指導學生的工程訓練，指導畢業(yè)設計，參與學生的培養(yǎng)。

5.加強課外培養(yǎng)環(huán)節(jié)，鼓勵和指導學生參加材料熱處理工程師的培訓與資格證書考試，以及大學生創(chuàng)新項目和大賽，進一步強化、提升學生的工程能力和創(chuàng)新能力。

6.通過與國外高校、科研院所互派學生訪問交流，到海外大學或企業(yè)參加交流學習或短期實習，在國際聯(lián)合實驗室和海外實習基地參加實踐等活動，認定學分，鼓勵支持學生走向海外、拓寬視野，注重以國際化的理念培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

該課程體系共分以下三個層次：第一層次：以激發(fā)專業(yè)學習興趣，提高專業(yè)的認知為目的，主要包括《教授論壇》、《校友講壇》和《新生研討課》。《材料起源、發(fā)展及未來（教授論壇）》是由學院資深教授、院士以講座的形式介紹材料的起源、發(fā)展和對社會進步所起的作用，以及材料科學的發(fā)展方向，通過講授創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法等實例，激發(fā)同學的專業(yè)興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新理念、方法和創(chuàng)新能力。“現(xiàn)代冶金與新材料校友講壇”通過邀請材料學院畢業(yè)的校友以及其他在不同行業(yè)、不同領域取得不俗成績的名家，向新生講述自己大學成長的心得、成功的經(jīng)驗等?！靶律杏懻n”則以小班研討的形式，通過精心設計研討問題，采用討論、辯論、會議、實驗、實踐等靈活多樣的方式展開教學。新生研討課改變傳統(tǒng)的教學方式，學生成為課堂主體，使教師主導的課堂成為師生共同探究的場所，授課過程成為教授和學生共同從事創(chuàng)造性活動的過程。第二層次：以積累專業(yè)知識，夯實專業(yè)基礎，逐步培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和實踐能力為核心，主要由“主干課程”、“專題研討課”、“設計類課程”和“實踐類課程”組成。新的課程體系倡導在教師指導下，學生自主選擇專業(yè)、自主選擇課程等自主學習模式；通過啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學，實現(xiàn)學生與教師課堂的上下互動交流。充分發(fā)揮學生的學習主動性，加強學生課外自主學習和參與課外實踐的主動性，實現(xiàn)“課上、課下互動”、“課內(nèi)、課外互補”。為加強學生的動手能力，特別開設了《金屬材料工程實驗技術（1-3）》和《大學生科技實踐》等實踐類課程，重點培養(yǎng)學生在金屬材料的制備、宏觀及微觀組織與性能基本測試方法以及實驗技術等方面的技能，以及與時俱進的高科技實驗和計算機模擬在內(nèi)的多項實驗，要求每個學生獨立系統(tǒng)地完成實例操作和結(jié)果分析，以書寫小論文和現(xiàn)場答辯的形式作為對學生學習的評價手段，先進的教學手段、方法和理念，對提高金屬材料工程專業(yè)本科生的社會競爭能力，從研究型和工程型兩個方面均打下堅實的基礎。第三層次：通過企業(yè)共建課程和在企業(yè)的工程實踐，進一步提升專業(yè)知識的應用水平和工程實踐能力。為加強工程實踐教育，我們聘請一部分具有工程實踐經(jīng)驗的企業(yè)專家擔任兼職教師，通過聘請企業(yè)專家授課、指導學生實踐和畢業(yè)設計等形式，參與金屬材料工程專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)，與企業(yè)共同實施人才培養(yǎng)過程。特別是與企業(yè)共建了一系列課程，聘請具有豐富經(jīng)驗的行業(yè)或企業(yè)專家走進課堂為本科生授課，參與課堂教學活動。目前，在建的有《材料科學概論B》、《材料表征技術A》、《熱處理工藝學A》、《金屬塑性成型工藝A》、《現(xiàn)代冶金與新材料（校友論壇）》、《材料類專業(yè)職業(yè)生涯培訓》等課程。

以《熱處理工藝學A》課程為例。我們邀請了上海熱處理學會理事長顧曉文先生作“熱處理新技術和熱處理行業(yè)動態(tài)”的專題報告。報告圍繞熱處理技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢主題，講述工件熱處理的發(fā)展目標、技術要求以及考核指標，同時介紹我國與先進國家在熱處理工藝、設備以及操作人員等方面的差距，對我國當今先進熱處理發(fā)展趨勢進行展望。同時，邀請上海大學兼職教授艾伯納工業(yè)爐（太倉）有限公司董事總經(jīng)理王稼生和中國區(qū)人力資源總監(jiān)吳飛先生分別作“熱處理工業(yè)爐行業(yè)動態(tài)和大型熱處理設備”以及“熱處理工業(yè)爐行業(yè)發(fā)展對人才的需求”的專題報告。這些報告讓同學們更多地了解企業(yè)的技術現(xiàn)狀、未來的技術需求和金屬材料專業(yè)人才市場需求，拓寬了材料學子的視野，加深了對學科發(fā)展的領悟。企業(yè)專家結(jié)合工程實際中的案例具體分析，能更有效加強學生的工程實踐能力，對高校課堂的教學內(nèi)容是有力的補充。

《材料類專業(yè)職業(yè)生涯培訓》是針對材料類高年級本科生開設的職業(yè)生涯培訓課程。該課程通過聘請外企（如刀具行業(yè)世界第二大公司美國Kennametal公司）資深專家和有豐富經(jīng)驗的部門經(jīng)理擔任主講，同時為部分優(yōu)秀學生提供進入公司實習的機會。讓學生更接近企業(yè)，提高學生的職業(yè)素養(yǎng)和競爭力，為今后更快地適應從學生到職員的角色轉(zhuǎn)換提前做好準備。經(jīng)過4年的課堂教學實踐，已逐漸形成自身的特色（教學內(nèi)容豐富、實用性強；教學形式多樣，教學手段先進；理論學習與社會實踐、工程實踐應用結(jié)合緊密等），取得了優(yōu)異的教學效果。

二、教育教學方法的改革

除課程體系的整合外，結(jié)合卓越計劃的培養(yǎng)方案及對企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)等的要求，還相應地改變了傳統(tǒng)的教學方式，更新了授課內(nèi)容，改革了教學手段、教學考核與評價標準，以適合金屬材料專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)的要求。主要體現(xiàn)在以下幾點：（1）以項目為載體任務拉動式教學模式貫穿于課程教學的全過程，以工程實例為核心，把知識點與工程應用有機地聯(lián)系起來。（2）理論與實踐教學相結(jié)合，重視案例教學、基于項目的教學和工程實踐教學，培養(yǎng)工程能力和素質(zhì)。（3）倡導在教師指導下的學生自主學習模式，通過啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學，實現(xiàn)學生與教師課堂的上下互動交流。（4）充分發(fā)揮學生的學習主動性，實現(xiàn)“課上、課下互動”、“課內(nèi)、課外互補”。（5）改革考試方法和考核機制，注重學習過程考查和學生能力評價，加強學生課外自主學習和參與課外活動的主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性和工程實踐能力。

卓越工程師培養(yǎng)中一個重要的方面是學生能力和道德的培養(yǎng)，要求學生具有有效的溝通與交流能力，良好的職業(yè)道德和對職業(yè)、社會、環(huán)境的責任心。具體為：具有良好的溝通與交流能力，更好地適應社會能力，自信、靈活地處理新的和不斷變化的人際環(huán)境和工作環(huán)境，增強團隊合作精神，具備一定的協(xié)調(diào)、管理、競爭與合作的初步能力；掌握一定的職業(yè)健康安全、環(huán)境的法律法規(guī)、標準知識，遵守職業(yè)道德規(guī)范和職業(yè)行為準則；具有良好的質(zhì)量、安全、服務和環(huán)保意識，并承擔有關健康、安全、福利等事務的責任；為保持和增強其職業(yè)能力，檢查自身的發(fā)展需求，能制定并實施繼續(xù)職業(yè)發(fā)展計劃。這些能力和道德規(guī)范不是僅僅通過課堂的灌輸就能得到培養(yǎng)和加強的。我們通過聘請有影響的外企、國企、民企和自主創(chuàng)業(yè)企業(yè)的校友，在《現(xiàn)代冶金與新材料（校友論壇）》、《材料類專業(yè)職業(yè)生涯培訓》等課堂上談社會需求的人才需具備的素質(zhì)，講授一些基本的溝通、演講等理論知識。而學生的溝通與交流能力、團隊合作精神和良好的職業(yè)道德則通過在課外的實踐活動中進一步培養(yǎng)和加強。如：組織學生參與“校友尋訪活動”，通過對校友的訪問，不僅可以使他們了解實際工作中應具備的基本職業(yè)素養(yǎng)和能力，鍛煉學生的溝通與交流能力、團隊合作精神和良好的職業(yè)道德，還可以使他們了解金屬材料專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來前景，從而激發(fā)他們的專業(yè)學習熱情。

針對“對學生的創(chuàng)新教育和訓練重視和投入不足”，在專業(yè)課程教學過程中加強學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。大多數(shù)課程的教學過程中引用了大量的工程實例，采用課堂理論教學及討論、實驗室驗證實驗及與項目實踐相結(jié)合的多樣化的教學模式。如：在《材料科學基礎》課堂教學過程中，通過討論、資料查閱、實例分析，使學生了解提高金屬材料強韌性的思路和方法，培養(yǎng)學生用所學理論對一些現(xiàn)象進行分析的能力?！豆虘B(tài)相變》課程，在計算機機房中授課，在課堂中進行導讀和總結(jié)，以多媒體技術輔助教學，并且增設綜合實驗以加強實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。綜合實驗中“教”、“學”互動，按照“擬題→設計方案→審核方案→實驗→討論分析→完成報告”的模式進行。采用以上多層次的教學手段，不僅加深了學生對該課程基本原理的理解與認識，而且對于培養(yǎng)學生進行材料研究的能力與素質(zhì)也大有裨益。再如：《金屬物理性能》課程設置基于“熱膨脹法測鋼鐵材料相變點”的項目訓練及討論環(huán)節(jié)，讓學生制訂研究方案，通過熱膨脹測量、金相制樣及觀察、顯微硬度分析等手段，實現(xiàn)對所提供材料的相變特點及組織結(jié)構(gòu)分析，提高綜合運用知識的能力。

本專業(yè)對卓越工程師的培養(yǎng)，還特別注重通過學科的交叉和多門已修課程的相結(jié)合的過程，提高學生的綜合分析問題和解決問題的能力，教學中力求在圍繞大綱和教材的基礎上，將工程應用、科研前沿和理論進展與課程教學結(jié)合起來。例如，《材料表面工程技術》課程，把本教研室的感應表面處理的科研實例與教材中的“表面熱處理”章節(jié)的講解相結(jié)合，讓學生不僅僅學習書本上抽象的理論知識，還可以把活生生的應用實例以及部分研究思路的細節(jié)和學生們一起分析、探討，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的思考和解決問題的能力，擴大學生的專業(yè)視野。

三、企業(yè)的工程實踐

在企業(yè)的工程實踐是“金屬材料工程專業(yè)”卓越工程師培養(yǎng)最重要的環(huán)節(jié)。我們選擇了一批在行業(yè)領域頗具影響的外企（如：山特維克材料科技公司、肯納飛碩金屬有限公司、艾伯納工業(yè)爐有限公司等）、國企（如：寶鋼、上海匯眾汽車制造有限公司、上海工藝研究所等）作為“金屬材料工程專業(yè)”卓越工程師培養(yǎng)的實踐基地。這些企業(yè)不僅為學生提供了各類有效的培訓，同時為學生提供了深入生產(chǎn)和工作一線的機會。通過在企業(yè)的實踐活動，一方面，學生們鍛煉了自己的專業(yè)技能，在實踐中成長；另一方面，學生們?yōu)槠髽I(yè)做出了自己的貢獻，不同程度地體現(xiàn)了自身的價值。在企業(yè)的工程實踐活動，讓同學們深刻體會到，在大學里學的不僅是知識，還有自學的能力。在企業(yè)中實踐，加深了同學們與社會各階層人的感情，拉近了他們與社會的距離，使他們在實踐中開拓了視野，增長了才干，進一步明確了自身的成才之路與肩負的歷史使命，使他們較為深刻地領悟到，社會才是學習和受教育的大課堂，在與社會的接觸過程中，減少磨合期的碰撞，加快融入社會的步伐，才能在人才高地上站穩(wěn)腳跟，才能揚起理想的風帆，駛向成功的彼岸。雖然在實踐過程中，同學們也表現(xiàn)出了經(jīng)驗不足，處理問題不夠成熟、書本知識與實際結(jié)合不夠緊密等問題。但這些經(jīng)歷恰好鞭策了同學們回到學校后更加珍惜在校學習的時光，努力掌握更多的知識，并不斷深入到實踐中，檢驗自己的知識，鍛煉自己的能力，為今后更好地服務于社會打下堅實的基礎。

我們對經(jīng)過“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”培養(yǎng)的學生進行了問卷調(diào)查。學生普遍認為：目前的課程體系對培養(yǎng)優(yōu)秀的工程師是有前途的，更是一個有效的“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”的手段。