工程教育專業(yè)認(rèn)證模式下材料專業(yè)本科生培養(yǎng)方案的建立與實(shí)踐

周 穎，張宗濤，姬海鵬，易莎莎

(鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州450001)

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)針對高等教育機(jī)構(gòu)設(shè)立的工程類專業(yè)教育的專門性認(rèn)證，由專門職業(yè)或行業(yè)協(xié)會(聯(lián)合會)、本專業(yè)領(lǐng)域的教育專家和相關(guān)行業(yè)企業(yè)專家一起參與進(jìn)行的，其目的是為工科專業(yè)畢業(yè)生進(jìn)入企業(yè)界從業(yè)提供教育質(zhì)量保證。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心是要確立工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的合格性評價(jià)[1-2]。2016年，我國正式加入國際工程教育認(rèn)證組織《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國工程專業(yè)教育質(zhì)量達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，這成為我國高等教育的一項(xiàng)重大突破。作為《華盛頓協(xié)議》正式成員，中國工程教育專業(yè)認(rèn)證的結(jié)果已得到其他18個(gè)成員國(地區(qū))認(rèn)可，通過專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)生在《華盛頓協(xié)議》相關(guān)國家和地區(qū)申請工程師執(zhí)業(yè)資格或申請研究生學(xué)位時(shí)，將享有當(dāng)?shù)禺厴I(yè)生同等待遇，為中國工科畢業(yè)學(xué)生走向世界提供了國際統(tǒng)一的“通行證”，所以，工程教育認(rèn)證制度是工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要推動力之一。工程教育專業(yè)認(rèn)證通過圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成這一核心任務(wù)進(jìn)行專業(yè)課程設(shè)置、師資隊(duì)伍配備、辦學(xué)條件配置，并強(qiáng)調(diào)建立專業(yè)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制以保證工程專業(yè)教育的質(zhì)量和專業(yè)教育的活力，建立一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，從而解決高校工程專業(yè)培養(yǎng)什么樣的人才和如何培養(yǎng)人才的困惑，因此其對工程專業(yè)人才的培養(yǎng)具有不可替代的作用[3]。

2017年9月20日，教育部、財(cái)政部、國家發(fā)展改革委公布印發(fā)了《關(guān)于公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的通知》，鄭州大學(xué)入選一流大學(xué)建設(shè)高校，材料科學(xué)與工程專業(yè)同時(shí)入選一流學(xué)科建設(shè)學(xué)科，而一流的學(xué)校一流的學(xué)科就要全面提高本科教育教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平。為了更好地體現(xiàn)工程教育認(rèn)證制度對專業(yè)人才培養(yǎng)的導(dǎo)向作用，培養(yǎng)出具有知識、能力和素質(zhì)的材料類專業(yè)人才，本文從培養(yǎng)目標(biāo)定位、畢業(yè)要求達(dá)成和課程體系構(gòu)建等三個(gè)方面闡述材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生培養(yǎng)方案的研究與建立。

1 專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位及內(nèi)容

高等學(xué)校功能之一就是培養(yǎng)社會需求的專業(yè)人才，因此專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位及內(nèi)容要結(jié)合專業(yè)的社會需求、學(xué)校定位、專業(yè)的學(xué)科支撐來確立。材料相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是河南省科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中的重要組成部分，河南省已成為全國重要的耐火材料、超硬材料、有色金屬、新型電池等生產(chǎn)基地，2012年河南省鄭州市政府分別規(guī)劃了耐火材料千億產(chǎn)業(yè)基地、超硬材料千億產(chǎn)業(yè)基地和鋁精深加工千億產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，這對省內(nèi)材料科學(xué)與工程專業(yè)高端人才的培養(yǎng)提出了更高的要求和更大的需求。鄭州大學(xué)作為國家“雙一流”建設(shè)高校、國家“部省合建”重點(diǎn)建設(shè)高校、國家“211”工程重點(diǎn)建設(shè)高校、國家“111”引智基地建設(shè)高校、中西部“一省一?！眹抑攸c(diǎn)建設(shè)大學(xué)，是一所涵蓋12大學(xué)科門類的綜合性大學(xué)，有能力也有義務(wù)為河南省培養(yǎng)材料科學(xué)與工程專業(yè)高端技術(shù)人才，以適應(yīng)國家和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展的需要。材料科學(xué)與工程專業(yè)的支撐學(xué)科是材料加工工程和材料學(xué)，其中材料加工工程是國家重點(diǎn)學(xué)科，國家“211工程”一、二、三期重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科，2002年首次被評為國家級重點(diǎn)學(xué)科，2007年再次被評為國家級重點(diǎn)學(xué)科，也是目前河南省唯一一個(gè)工科類國家級重點(diǎn)學(xué)科，而材料學(xué)是雙一流建設(shè)高校入選的一流學(xué)科。通過這兩個(gè)重點(diǎn)學(xué)科的支持，培養(yǎng)在實(shí)際工作中有較強(qiáng)的適應(yīng)性和創(chuàng)造能力，適應(yīng)材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)需要的高級技術(shù)人才成為可能[4]。

綜合以上分析的社會需求、學(xué)校定位、學(xué)科支撐，本著著力提升學(xué)生的基礎(chǔ)知識、實(shí)踐能力、專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和國際化視野，確定了如下5條專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)：

1)能夠從事材料行業(yè)的材料加工、制造、技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)管理工作，并能夠綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等方面的影響因素；

2)有良好的人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感和工程職業(yè)道德，能夠成為單位的業(yè)務(wù)骨干；

3)在材料科學(xué)與工程及相關(guān)領(lǐng)域具有就業(yè)競爭力，并有能力進(jìn)入研究生階段學(xué)習(xí)，有承擔(dān)研發(fā)任務(wù)的能力；

4)能夠與時(shí)俱進(jìn)，并通過不斷學(xué)習(xí)拓展自己的知識和能力，能夠勝任工段長或者技術(shù)研發(fā)小組長的崗位；

5)具有國際化視野和跨文化交流與合作能力，能夠在不同職能團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮特定的作用并具備承擔(dān)領(lǐng)導(dǎo)角色的能力。

2 畢業(yè)要求分解及對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的支撐

為了達(dá)成上述人才培養(yǎng)目標(biāo)，本科生在校期間要系統(tǒng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)及專業(yè)知識，并通過實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)工程素養(yǎng)，獲得必要的材料成分設(shè)計(jì)、制備加工及科學(xué)研究方法等的基本訓(xùn)練，同時(shí)掌握材料的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與質(zhì)量管理等方面的基本方法；并培養(yǎng)創(chuàng)新意識，同時(shí)提高人文社會科學(xué)和職業(yè)道德素質(zhì)修養(yǎng)[5]。結(jié)合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，要求學(xué)生通過四年的系統(tǒng)專業(yè)學(xué)習(xí)，在畢業(yè)時(shí)達(dá)到以下12項(xiàng)畢業(yè)要求。根據(jù)這12項(xiàng)畢業(yè)要求和5點(diǎn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的內(nèi)涵，建立如表1所示的畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)支撐關(guān)系。

表1 畢業(yè)要求對本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的支撐關(guān)系Tab.1 Supporting relation between graduation requirement and cultivation goal of specialty

A)工程知識：能夠運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決材料生產(chǎn)中出現(xiàn)的一般技術(shù)問題；

B)問題分析：能夠應(yīng)用所學(xué)知識和理論分析材料組成結(jié)構(gòu)、加工和制備、性能問題；

C)設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：具備開發(fā)新材料、新工藝和新技術(shù)的初步能力；

D)研究：能夠利用所學(xué)知識和理論進(jìn)行材料的研究和開發(fā)，分析與解釋數(shù)據(jù)并得到合理有效的結(jié)論；

E)使用現(xiàn)代工具：能充分利用現(xiàn)代技術(shù)和工具進(jìn)行材料的設(shè)計(jì)、制備、檢測和分析；

F)工程與社會：了解與材料生產(chǎn)過程有關(guān)的社會、健康、安全、法律及文化方面知識，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任；

G)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠從環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度研究、開發(fā)、制備、生產(chǎn)材料；

H)職業(yè)規(guī)范：了解材料生產(chǎn)過程中所遵守工程職業(yè)道德規(guī)范，并履行相應(yīng)的責(zé)任；

I)個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：具有團(tuán)隊(duì)合作精神；

J)溝通：能夠就材料制備與研究中的問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行書面和口頭的溝通和交流；

K)項(xiàng)目管理：具有一定的與工程相關(guān)的管理學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)知識，并能在相關(guān)的工程實(shí)踐中應(yīng)用；

L)終身學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識。

3 多層次立體化專業(yè)課程體系構(gòu)建以及對畢業(yè)要求的達(dá)成

通過2016年工程教育專業(yè)認(rèn)證確定鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，以及為達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生畢業(yè)的時(shí)候要滿足12項(xiàng)畢業(yè)要求。這12項(xiàng)畢業(yè)要求可以歸結(jié)為5大類：自然科學(xué)類、專業(yè)基礎(chǔ)類、工程類、專業(yè)類、人文社科類，其中自然科學(xué)類和人文社科類通識教育的課程體系是由學(xué)校公共基礎(chǔ)平臺、學(xué)院學(xué)科基礎(chǔ)平臺共同完成，不做過多討論，本文重點(diǎn)討論與學(xué)生專業(yè)能力息息相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)類、工程類、專業(yè)類畢業(yè)要求達(dá)成的多層次立體化專業(yè)課程體系的構(gòu)建[6]。

3.1 專業(yè)課程體系多層次構(gòu)建

根據(jù)鄭州大學(xué)綜合性研究型的辦學(xué)定位，并對原有材料學(xué)科課程體系進(jìn)行了認(rèn)真分析與梳理，并根據(jù)畢業(yè)要求達(dá)成所需的相應(yīng)專業(yè)知識、能力和素養(yǎng)等方面所具有內(nèi)在聯(lián)系，將現(xiàn)有課程重新規(guī)劃、刪減和添加，構(gòu)建了三層次的材料類專業(yè)課程體系。

第一層次課程體系(6個(gè)核心課程)：無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)、無機(jī)材料性能、無機(jī)材料工程、無機(jī)材料熱工基礎(chǔ)、現(xiàn)代材料研究方法、材料計(jì)算和材料設(shè)計(jì)；第二層次課程體系(8個(gè)專業(yè)課程)：混凝土學(xué)、功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷、粉體工程、無機(jī)材料機(jī)械設(shè)備、超硬材料、耐火材料及應(yīng)用、半導(dǎo)體材料與器件；第三層次課程體系(8個(gè)專業(yè)拓展課程)：新型建筑材料、能源材料、玻璃及加工技術(shù)、固體廢棄物資源化、固體物理、納米材料、材料制備技術(shù)、復(fù)合材料制備技術(shù)。

圖1所示為專業(yè)課程體系多層次構(gòu)建，通過這三個(gè)層次的專業(yè)課程體系的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，能運(yùn)用相關(guān)知識解決材料生產(chǎn)中出現(xiàn)的一般技術(shù)問題的能力，并開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)和科學(xué)素養(yǎng)。

圖1 多層次專業(yè)課程體系的構(gòu)建Fig.1 Construction of multi-level specialty curriculum system

3.2 材料專業(yè)知識立體化構(gòu)建

材料科學(xué)與工程研究有關(guān)材料組成與結(jié)構(gòu)、制備工藝流程、材料性能知識產(chǎn)生及其運(yùn)用，因此，材料學(xué)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的工程學(xué)科。為了全方位培養(yǎng)學(xué)生的材料結(jié)構(gòu)與性能、材料制備、材料應(yīng)用的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，課程體系要從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)三個(gè)方面考慮，立體化構(gòu)建本科生材料專業(yè)知識。理論教學(xué)主要是指6個(gè)核心課程，通過這6個(gè)核心理論課程系統(tǒng)深入的講解，使學(xué)生建立扎實(shí)、厚重的專業(yè)基礎(chǔ)知識。實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括三大實(shí)驗(yàn)：材料基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、無機(jī)材料科學(xué)與性能實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)課程都有對應(yīng)的理論課程，把理論課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和一些復(fù)雜關(guān)系通過實(shí)驗(yàn)的方式展現(xiàn)給學(xué)生，并通過動手實(shí)驗(yàn)使學(xué)生進(jìn)一步體會材料組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝流程與材料性能和用途的相關(guān)關(guān)系，同時(shí)提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神以及創(chuàng)新能力。理論教學(xué)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到指導(dǎo)作用，反過來實(shí)驗(yàn)教學(xué)對理論教學(xué)起到支撐和加強(qiáng)作用。實(shí)踐教學(xué)包括認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)方面，通過這三個(gè)實(shí)踐教學(xué)活動，進(jìn)一步提升學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，并了解與材料生產(chǎn)過程有關(guān)的社會、健康、安全、法律及文化等方面的知識[7]。理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)立體化構(gòu)建材料專業(yè)知識結(jié)構(gòu)圖及辯證關(guān)系如圖2所示。

圖2 專業(yè)知識立體化構(gòu)結(jié)構(gòu)Fig.2 Three-dimentional structure of specialty know ledge

3.3 課程體系與畢業(yè)要求關(guān)聯(lián)度矩陣

為了保障課程體系有效支撐畢業(yè)要求，也為了畢業(yè)要求最終落到實(shí)處，需建立課程體系與畢業(yè)要求關(guān)聯(lián)度矩陣。首先，根據(jù)畢業(yè)要求的內(nèi)涵，將畢業(yè)要求逐條分解成不多于4個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，使得畢業(yè)要求的內(nèi)涵更清晰明了、契合本專業(yè)的實(shí)際要求。其次，將課程的教學(xué)內(nèi)容逐一對照指標(biāo)點(diǎn)，找出每一個(gè)指標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)的課程，再根據(jù)課程對指標(biāo)點(diǎn)的強(qiáng)支撐和弱支撐情況，梳理關(guān)聯(lián)度矩陣，使得每一個(gè)指標(biāo)點(diǎn)有2～4門課程支撐，同時(shí)每門課程對應(yīng)的指標(biāo)點(diǎn)也以3～4個(gè)指標(biāo)點(diǎn)為宜，以保障本專業(yè)課程體系教學(xué)內(nèi)容對畢業(yè)要求的全覆蓋。表2所示為材料類專業(yè)無機(jī)非方向的畢業(yè)要求A、B、C指標(biāo)點(diǎn)和教學(xué)活動的對應(yīng)關(guān)系，通過這樣的構(gòu)建，能夠?qū)⒉牧项悓I(yè)學(xué)生的能力培養(yǎng)較為均衡地分散在所有的課程當(dāng)中，使學(xué)生從入校開始即圍繞畢業(yè)要求而循序漸進(jìn)、逐步深入地進(jìn)行相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，并通過四年系統(tǒng)學(xué)習(xí)，達(dá)到12項(xiàng)畢業(yè)要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)5條專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

表2 課程體系與畢業(yè)要求關(guān)聯(lián)度矩陣(部分)Tab.2 Correlation matrix of curriculum system and graduation requirement

4 總結(jié)

作為一種國際通行的評價(jià)體系，工程教育認(rèn)證對于推進(jìn)工科專業(yè)的教學(xué)改革具有十分明顯的導(dǎo)向作用。從培養(yǎng)目標(biāo)定位、畢業(yè)要求達(dá)成、課程體系構(gòu)建三個(gè)方面，構(gòu)建以工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向的材料專業(yè)培養(yǎng)方案，可以保證每個(gè)教學(xué)活動是培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的必要條件。反過來，通過構(gòu)建多層次立體化專業(yè)課程體系，并合理設(shè)計(jì)課程體系與畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度矩陣，可以保證整個(gè)專業(yè)課程體系是培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的充分條件。所以，深刻理解培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程體系的辯證關(guān)系，將工程教育認(rèn)證的理念植入建立材料專業(yè)培養(yǎng)方案的過程中，實(shí)現(xiàn)鄭州大學(xué)全面提高教育教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平，加快一流本科教育建設(shè)步伐。