新工科背景下材料成型及控制工程專業(yè)本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

張新戈 于 漫＊ 李洪梅 王文權(quán)

（吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春130025）

0 引言

2017年2月以來，教育部和全國高校積極推進“新工科”建設(shè)，致力于培養(yǎng)創(chuàng)新型、多樣化卓越工程科技人才，為我國科技發(fā)展和國家復(fù)興提供智力和人才支撐，并始終強調(diào)本科教育始終是高等院校辦學(xué)的主體和中心工作[1]。材料成型及控制工程本科專業(yè)是一門利用熱場、力場及其他特殊能場對材料的作用，使材料發(fā)生流動、連接或形狀改變等，實現(xiàn)各種零部件、構(gòu)件的加工和制造的學(xué)科專業(yè)[2]。材料成型及控制工程專業(yè)旨在培養(yǎng)掌握材料科學(xué)與工程基本理論,能在材料加工領(lǐng)域從事科學(xué)研究、設(shè)計制造、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理和經(jīng)營銷售等方面的高素質(zhì)專門人才，據(jù)統(tǒng)計，全國有超過300所高校開設(shè)材料成型及控制工程本科專業(yè)。材料成型及控制工程專業(yè)的畢業(yè)生可在機械裝備、新材料、汽車制造、航空航天、造船業(yè)、電子產(chǎn)品制造業(yè)等幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域從事與材料成型及控制相關(guān)的工作。材料成型及控制工程專業(yè)是支撐現(xiàn)代工業(yè)最基本和最重要的專業(yè)。近年來，每年有大批本科畢業(yè)生通過高校的培養(yǎng)，走上與專業(yè)相關(guān)的工作崗位，為國民經(jīng)濟的發(fā)展貢獻了重要的力量[3]。

但是，總體而言，材料成型及控制工程專業(yè)本科生的教育更多注重課堂教育和基礎(chǔ)專業(yè)知識的教育，對于本科生科研能力特別是科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)比較缺乏，造成大量走上工作崗位的畢業(yè)生缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，很難在短期內(nèi)成為合格的創(chuàng)新型專業(yè)工程師和技術(shù)人才。因此，如果開設(shè)材料成型及控制工程專業(yè)的高校均能注重本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)，將有利于培養(yǎng)出高素質(zhì)的本科畢業(yè)生，為現(xiàn)代工業(yè)提供大批優(yōu)秀的專業(yè)人才，達到新工科建設(shè)的人才培養(yǎng)的目標(biāo)，推動國家工業(yè)整體水平的快速發(fā)展。

1 本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的必要性

材料成型及控制工程專業(yè)是一門重要的基礎(chǔ)工科專業(yè)，該專業(yè)的教育是以材料科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合材料成型工藝和機械工程等相關(guān)學(xué)科，以實際工業(yè)應(yīng)用為培養(yǎng)目標(biāo)。放眼全球，材料成型及控制專業(yè)技術(shù)一直不斷發(fā)展，我國材料成型及控制專業(yè)也不斷進步，有力地推動了基礎(chǔ)材料行業(yè)和高端裝備制造業(yè)的高速發(fā)展[4]。

但是，我國的材料成型行業(yè)技術(shù)水平與工業(yè)發(fā)達國家相比還有相當(dāng)?shù)牟罹啵@主要是因為我國的材料成型專業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)成果還不多，創(chuàng)新人才嚴重不足。恰逢我國大力實施新工科建設(shè)與發(fā)展，因此，在新工科背景下，以新工科理念為指導(dǎo)，以社會需求為導(dǎo)向，進行材料成型及控制工程專業(yè)本科生教育培養(yǎng)模式的改革，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力，培養(yǎng)大批創(chuàng)新人才，推動我國材料成型專業(yè)的發(fā)展，也必將促進中國從工業(yè)大國向工業(yè)強國的轉(zhuǎn)變[5]。

2 本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

2.1 激發(fā)和培養(yǎng)科研創(chuàng)新意識

從教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容上看，材料成型及控制工程本科專業(yè)設(shè)置的以課堂課程和實踐環(huán)節(jié)為主,支撐科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程內(nèi)容較少。所以，在基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的教學(xué)時，一定要注重科研創(chuàng)新思維培養(yǎng)。在通識教育課程和學(xué)科教育課程的教學(xué)中，除了講授相關(guān)專業(yè)知識內(nèi)容外，要抓住一些典型的定理、技術(shù)、工藝方法等的來龍去脈以及被發(fā)明或創(chuàng)造的歷史，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。在進行專業(yè)課程的教學(xué)時，對一些現(xiàn)在被認為是典型的和基本的技術(shù)及工藝，一定要講授清楚其是如何被創(chuàng)新的、被發(fā)明的。同時，注意總結(jié)和拓展，傳授學(xué)生關(guān)于創(chuàng)新的定義和創(chuàng)新的方法，讓學(xué)生弄懂什么是創(chuàng)新，怎么去創(chuàng)新，這樣才能促進學(xué)生去實施創(chuàng)新。

新工科背景下，本科生盡早接觸科研活動更有利于培養(yǎng)科研創(chuàng)新意識。以吉林大學(xué)為例，材料成型及控制工程專業(yè)本科生入學(xué)后，每個班級均配備專業(yè)班主任，大多數(shù)學(xué)生從大一開始就有機會接觸和參與科研項目。每位同學(xué)均可以通過專業(yè)班主任或自己聯(lián)系感興趣的科研指導(dǎo)教師。鼓勵本科生加入科研團隊，積極為本科生提供科研方向和科研條件，并耐心地提供科研指導(dǎo)?？蒲兄笇?dǎo)教師注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維，特別是運用基本原理和基礎(chǔ)專業(yè)知識提出創(chuàng)新性的解決途徑，逐步樹立學(xué)生的科研創(chuàng)新意識。

2.2 構(gòu)建科研創(chuàng)新平臺體系

相較于碩士和博士研究生，本科生參與科研的機會和平臺較少，嚴重阻礙本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了解決該問題，近年來，吉林大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)依托各方面資源，構(gòu)建了針對本科生的“院級—校級—國家級”的三級融合的科研創(chuàng)新平臺體系。

吉林大學(xué)材料學(xué)院通過學(xué)院學(xué)生會和學(xué)院學(xué)生團委的“本科生科技創(chuàng)新部”和“本科生學(xué)習(xí)部”等學(xué)生團體的組織，在學(xué)院相關(guān)專業(yè)教師的指導(dǎo)下，有針對性地邀請科研學(xué)術(shù)素養(yǎng)較高的高年級本科生開展科研創(chuàng)新交流，定期對本科生的優(yōu)秀科研成果進行展示并給予獎勵，激勵本科生主動參與科研創(chuàng)新活動。借助“吉林大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”“吉林大學(xué)開放性創(chuàng)新實驗項目”和“挑戰(zhàn)杯”吉林大學(xué)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等學(xué)校每年均開展的科研創(chuàng)新項目和競賽活動，對于有意愿參加的本科生，學(xué)院會積極配備指導(dǎo)教師并提供必要的科研條件保障。通過校級項目的訓(xùn)練和比賽，不僅鍛煉了本科生的科研能力，而且為本科生國家級競賽選拔選手。在學(xué)校的支持下，學(xué)院積極組建材料成型及控制工程專業(yè)本科生團隊參加“中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計大賽”“材料熱處理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)賽”“全國大學(xué)生焊接創(chuàng)新大賽”和“智能制造大賽”等國家級專業(yè)競賽，在全國范圍內(nèi)進行科研競賽和學(xué)術(shù)交流，擴展參賽本科生的科研視界和科研實踐能力，提升和增強本科生的科研創(chuàng)新能力。近三年來，吉林大學(xué)料成型及控制工程專業(yè)本科生在國家級競賽中獲獎30余人次。

2.3 學(xué)科交叉實施科研創(chuàng)新

材料成型及控制工程專業(yè)以材料科學(xué)為基礎(chǔ)，與機械、汽車、微電子以及物理和化學(xué)等學(xué)科均有一定學(xué)科交叉。因此，本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)不應(yīng)該僅僅局限于本專業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)鼓勵和注重學(xué)生開展、實施多學(xué)科交叉和協(xié)作創(chuàng)新。新工科背景下，學(xué)科交叉往往產(chǎn)生新的科學(xué)前沿和創(chuàng)新點，鼓勵學(xué)生基于本專業(yè)大膽地拓展科研思維并打破學(xué)科思維壁壘，聯(lián)合不同專業(yè)的本科生開展科研活動，是實施科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑。

以吉林大學(xué)為例，在指導(dǎo)教師的支持下，材料成型及控制工程專業(yè)本科生與機械制造專業(yè)本科生聯(lián)合開展“金屬增材制造”的研究，與車身工程專業(yè)的本科生聯(lián)合開展“輕量化車身結(jié)構(gòu)設(shè)計和焊接”的研究，與仿生工程專業(yè)的本科生聯(lián)合開展“金屬仿生表面的制備和性能”的研究，以及與化學(xué)學(xué)院的本科生聯(lián)合開展“金屬材料腐蝕機理”的研究，等等。近幾年來，材料成型及控制工程專業(yè)本科生與其他不同專業(yè)的本科生聯(lián)合開展創(chuàng)新科研項目50余項。吉林大學(xué)為發(fā)揮學(xué)校綜合性大學(xué)學(xué)科齊全的優(yōu)勢，推動和鼓勵本科生進行科研實踐，培養(yǎng)本科生的科研創(chuàng)新能力，學(xué)校每年均開展交叉學(xué)科培育項目資助工作，申報項目組要求有不同學(xué)科的本科生。在學(xué)院和學(xué)校的重視和支持下，材料成型及控制工程專業(yè)本科生從事學(xué)科交叉科研工作的積極性得到了充分調(diào)動，已成為本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵途徑。

2.4 校企融合助力科研創(chuàng)新

新工科建設(shè)的關(guān)鍵是培養(yǎng)造就一大批能適應(yīng)新時代發(fā)展需求的多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，材料成型及控制工程專業(yè)本科生在專業(yè)基本理論和實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，如果能有更多機會到企業(yè)進行與專業(yè)相關(guān)的實習(xí)、實訓(xùn)或參與校企聯(lián)合開發(fā)的科研課題，有助于學(xué)生結(jié)合工程實際發(fā)現(xiàn)和提煉技術(shù)難題。通過學(xué)校教師和企業(yè)工程師的聯(lián)合指導(dǎo)，進而創(chuàng)新性提出解決技術(shù)難題的方法，通過專業(yè)理論與企業(yè)生產(chǎn)實踐的緊密結(jié)合，實現(xiàn)在實踐培養(yǎng)中提高本科生科研創(chuàng)新能力。

以吉林大學(xué)為例，吉林大學(xué)所在的長春市是東北老工業(yè)基地，擁有第一汽車集團公司、中車長客軌道交通有限公司等大型企業(yè)，材料成型及控制工程專業(yè)與企業(yè)的主要技術(shù)工作高度匹配。因此，多年來，吉林大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)積極與本市相關(guān)企業(yè)進行校企共建和技術(shù)聯(lián)合開發(fā)，為本科生科研創(chuàng)新提供平臺和舞臺。通過校企融合共建，培養(yǎng)了一大批本科生的科研創(chuàng)新能力，其中一部分本科生畢業(yè)后進入融合共建企業(yè)參加工作，為企業(yè)提供了創(chuàng)新性工程科技人才。

3 結(jié)語

綜上所述，材料成型及控制工程是現(xiàn)代工業(yè)和國民經(jīng)濟重要的專業(yè)支撐，新工科背景下，要實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)，必須大力加強該專業(yè)本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以學(xué)生為中心，通過培養(yǎng)本科生的科研創(chuàng)新意識、構(gòu)建科研創(chuàng)新平臺體系、學(xué)科交叉實施科研創(chuàng)新、校企融合助力科研創(chuàng)新等培養(yǎng)模式的探索和實施，有效地提高了本科生的科研創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為企業(yè)和社會培養(yǎng)了一大批具備創(chuàng)新能力的工程師和人才，助力吉林大學(xué)的“雙一流學(xué)科”建設(shè)和我國的高等教育強國建設(shè)。