“新工科+工程認證+雙一流”背景下地方高校材料卓越工程師培養(yǎng)實踐教學(xué)體系構(gòu)建

宋 強，胡亞茹，楊 媛，尚晉謙，朱繪美，肖國慶

(西安建筑科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710055)

西安建筑科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)以無機非金屬材料為特色，涵蓋傳統(tǒng)的耐火材料、陶瓷材料、水泥及混凝土等多個方向。擁有材料科學(xué)與工程一級學(xué)科博士點，博士后流動站，是教育部無機非金屬材料專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員單位(2013—2017 年)。現(xiàn)有國家級實驗教學(xué)示范中心、國家重點實驗室和國家地方聯(lián)合工程研究中心等國家級平臺。材料科學(xué)與工程專業(yè)為國家級、省級特色專業(yè)和省級“名牌專業(yè)”，2010 年首批進入國家卓越工程師培養(yǎng)計劃試點專業(yè)，2015 年通過教育部工程教育專業(yè)認證，2017 年入選陜西省“一流專業(yè)”建設(shè)項目，第四輪學(xué)科評估結(jié)果為B(20%～30%)，2018 年通過工程教育專業(yè)認證復(fù)評。2020 年7月首次進入基本科學(xué)指標數(shù)據(jù)庫(ESI)全球前1%。

歷經(jīng)多年建設(shè)，材料科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師在人才培養(yǎng)模式改革、平臺建設(shè)、校企合作教育、教師隊伍建設(shè)和工程教育面向世界等方面取得了一些成果，先后獲國家教學(xué)成果二等獎2 項，但與國內(nèi)雙一流院校相比，仍然存在顯著差距。如何對傳統(tǒng)無機非金屬材料工科現(xiàn)有的(舊)學(xué)科轉(zhuǎn)型、改造和升級，以產(chǎn)業(yè)鏈的整合替代傳統(tǒng)學(xué)科專業(yè)化的分工；優(yōu)化地方高校區(qū)域性一流學(xué)科建設(shè)路徑，提升學(xué)科在地區(qū)乃至全國的影響力和競爭力；促進工程實踐教育，提高工程教育的質(zhì)量，建設(shè)滿足工程教育專業(yè)認證的實踐教學(xué)模式是地方高等院校傳統(tǒng)工科建設(shè)的重要任務(wù)。

在上述背景下，為適應(yīng)新工科建設(shè)要求，保持學(xué)科辦學(xué)特色以滿足地方和行業(yè)對無機非金屬材料專業(yè)人才的需求，著力培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、強能力和高素質(zhì)拔尖人才，教研室大幅度修訂卓越工程師培養(yǎng)計劃和課程方案，提出了全面、完整且詳實的，可支撐工程教育專業(yè)認證和新工科學(xué)生實踐能力要求的卓越工程師實踐教學(xué)方案。

一、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，大幅度修訂了卓越工程師培養(yǎng)方案，探索了以科研任務(wù)為目標的實踐教學(xué)方案

2018 年教育部高等教育司發(fā)布了由高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會研究制定的《普遍高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》，是各專業(yè)應(yīng)達到的質(zhì)量標準，是設(shè)置本科專業(yè)、指導(dǎo)專業(yè)建設(shè)和評價專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的基本依據(jù)。依據(jù)該標準，卓越工程師教研室培養(yǎng)計劃在原有基礎(chǔ)上進行修訂。卓越工程師培養(yǎng)計劃中原來的實踐教學(xué)工作主要由粉體教研室承擔(dān)，實踐教學(xué)內(nèi)容也以“水泥”相關(guān)實驗、實習(xí)和設(shè)計為主。修訂后的培養(yǎng)計劃大幅度縮減了“水泥”方向的內(nèi)容，將課程設(shè)置劃分為“水泥”“混凝土”“耐火材料”3 個方向，增加耐火材料和混凝土2 個方向的實踐教學(xué)內(nèi)容。在保證實踐教學(xué)總學(xué)分和時長增加不大的情況下，基本等量分配3 個方向的實踐教學(xué)內(nèi)容。具體做法：一是精選3 個方向有代表性的經(jīng)典實踐教學(xué)內(nèi)容作為卓越工程師實踐教學(xué)內(nèi)容；二是將卓越工程師班學(xué)生按照個人意愿分配到3 個方向的熱工設(shè)計、工藝設(shè)計等共性實踐教學(xué)任務(wù)中去。

針對課內(nèi)和獨立開設(shè)的實驗內(nèi)容相對陳舊，教師和學(xué)生熱情不高，當前學(xué)科國際前沿研究脫節(jié)等問題，在滿足教學(xué)目標和工程教育專業(yè)認證要求的前提下，支持代課教師將自己承擔(dān)的科研任務(wù)與實踐教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來，在這些實踐教學(xué)環(huán)節(jié)開展基于具體科研任務(wù)的科學(xué)實驗。新增材料制備及性能檢測綜合實驗、材料科學(xué)與工程創(chuàng)新實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)社會實踐調(diào)研等實踐教學(xué)課程。

二、新增了數(shù)個實習(xí)基地，構(gòu)建了校外定崗畢業(yè)設(shè)計模式

針對目前畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容陳舊，與工程設(shè)計實際相差較大的問題，改革了原來指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生只在學(xué)校開展畢業(yè)設(shè)計的模式。卓越工程師班的畢業(yè)設(shè)計選題全部按照設(shè)計題目要求，由企業(yè)技術(shù)人員與校內(nèi)指導(dǎo)教師擬定、學(xué)生根據(jù)自身深造和就業(yè)方向自由申請，指導(dǎo)教師按照學(xué)生成績和特點選擇確定。題目擬定必須結(jié)合生產(chǎn)實際，注重行業(yè)發(fā)展趨勢要求，傾向于新產(chǎn)品、新工藝設(shè)計和對現(xiàn)有工藝技術(shù)改造，同時考慮環(huán)保、安全等因素。對于保送研究生，則由將來的碩士導(dǎo)師根據(jù)主持課題擬定設(shè)計題目，經(jīng)過校內(nèi)畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師同意后立題，如圖1 所示。支持學(xué)生在就業(yè)單位開展畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生在就業(yè)單位開展畢業(yè)設(shè)計的相關(guān)工藝流程圖如圖2 所示，盡早熟悉工作環(huán)境，人事關(guān)系，企業(yè)(課題組)文化，職業(yè)道德要求。學(xué)生在校外開展畢業(yè)實習(xí)和設(shè)計過程中，通過視頻會議等方式開展每周匯報、每月總結(jié)、開題報告、中期匯報和檢查，返校參加畢業(yè)答辯等過程考核和成果評價。

圖1 保送研究生按照擬錄取碩士導(dǎo)師課題開展的畢業(yè)設(shè)計路線圖

圖2 就業(yè)學(xué)生在中國中材國際工程股份有限公司設(shè)計的水泥原料粉磨及廢氣處理車間工藝流程圖

同時為了配合上述改革內(nèi)容，與中國中材國際工程股份有限公司、新疆凱盛建材設(shè)計研究院和陜西凝遠新材料科技股份有限公司等12 家單位簽訂實習(xí)基地協(xié)議，確保每年有一定數(shù)量的四年級學(xué)生可在這些單位開展畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計。也為配合這一改革，調(diào)整了卓越工程師實踐教學(xué)基金使用辦法的相關(guān)內(nèi)容，在資金上保障了校外頂崗畢業(yè)設(shè)計的時長和效果。學(xué)院每年投入10 萬元與8 家單位開展了卓越材料工程師校外頂崗畢業(yè)設(shè)計，取得了較好的效果。

后續(xù)如何深化合作方式，如何在拓展合作企業(yè)，降低投入成本等方面開展進一步地優(yōu)化，讓學(xué)生有機會到企業(yè)第一線了解產(chǎn)品、工藝和行業(yè)，開拓學(xué)生的視野，激活學(xué)生的思維，也讓新工科人才培養(yǎng)體系更具針對性和有效性。

三、深化了校內(nèi)專職教師和校外兼職教師共同指導(dǎo)實踐教學(xué)的實踐教學(xué)模式

基于學(xué)校對教師專業(yè)技術(shù)職務(wù)晉升中工程實踐的要求，教研室通過內(nèi)部發(fā)掘和外部聘任的方式建立了有實踐教學(xué)經(jīng)驗的校內(nèi)外雙師型教師隊伍。院內(nèi)安排具有豐富工程實踐經(jīng)驗的高級職稱教師承擔(dān)卓越材料工程師的實踐教學(xué)任務(wù)。提出所有專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，必須有校外指導(dǎo)教師參與的要求。校外聘任一批具有現(xiàn)代企業(yè)實踐經(jīng)驗的行業(yè)領(lǐng)軍專家講授、指導(dǎo)專業(yè)課程和實驗，同時聘請一部分大型、知名企業(yè)的高級工程師承擔(dān)工程教育和校外實踐教學(xué)工作，建立行業(yè)領(lǐng)軍專家和校外實踐教學(xué)指導(dǎo)教師聘任、資助辦法(西安建筑科技大學(xué)卓越材料工程師校外指導(dǎo)教師聘任和管理暫行辦法)。聘任“全國工程設(shè)計大師”蔡玉良，江蘇省顆粒學(xué)會理事長葉旭初，以及豐田(澳大利亞)數(shù)據(jù)首席科學(xué)家程國堅等國內(nèi)外領(lǐng)軍專家為卓越工程師講授工藝設(shè)計概論、工藝學(xué)和材料工程進展等實操性、前沿性課程部分內(nèi)容。擇機邀請國家杰出青年基金獲得者等高層次人才就實踐創(chuàng)新、學(xué)科發(fā)展、經(jīng)驗感悟和敬業(yè)精神等職業(yè)素養(yǎng)開展講授和交流，以增強學(xué)生工程創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的理想信念。

聘請19 名校外具有高級職稱的業(yè)內(nèi)專家擔(dān)任校外頂崗畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師，與校內(nèi)指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)卓越工程師班學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計工作，校外指導(dǎo)教師聘書示意圖如圖3 所示，校外指導(dǎo)教師信息如圖4 所示。

圖3 校外指導(dǎo)教師聘書

圖4 校外指導(dǎo)教師信息截圖

四、探索了以潛在就業(yè)單位或深造留學(xué)為目標的畢業(yè)實習(xí)模式

為解決畢業(yè)生就業(yè)后角色轉(zhuǎn)換慢，工作上手慢，以及企業(yè)培訓(xùn)時間成本高等現(xiàn)實問題，支持畢業(yè)生在將來就業(yè)的單位開展頂崗畢業(yè)設(shè)計，鼓勵學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)在就業(yè)單位開展實習(xí)。2019 年3月支持堅純和張維康2 名學(xué)生赴中國中材國際工程股份有限公司開展畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，堅純同學(xué)順利簽約該單位(如圖5 所示)。2019 年7 月支持李朝、姬煥英和張迪3 名學(xué)生赴中國中材國際工程股份有限公司開展為期2 個月的生產(chǎn)實習(xí)(如圖6 所示)，李朝同學(xué)和姬煥英同學(xué)順利簽約該單位。

圖5 在中材國際畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計

圖6 在中材國際開展生產(chǎn)實習(xí)(2 個月)

同時，對于打算繼續(xù)深造或留學(xué)的學(xué)生，現(xiàn)有培養(yǎng)計劃實踐教學(xué)內(nèi)容不能囊括接收單位要求的情況，支持這些學(xué)生在完成教學(xué)計劃內(nèi)學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)上，開展實習(xí)實踐活動(如圖7 所示)。具體做法包括報銷往返路費，給與一定的生活補貼，以及利用教職工原有關(guān)系幫助聯(lián)系實習(xí)單位等。

圖7 在廣東蒙娜麗莎公司生產(chǎn)實習(xí)(2 個月)

五、建設(shè)和完善了生產(chǎn)實習(xí)課程在線學(xué)習(xí)平臺，探索了內(nèi)容差異化和評價規(guī)范化的生產(chǎn)實習(xí)模式

如第一章節(jié)所述，課題組改革現(xiàn)有實習(xí)內(nèi)容，將原有“水泥”方向?qū)嵙?xí)拓展到“水泥”“混凝土”“耐火材料”3 個方向?qū)嵙?xí)。3 個方向原來的實習(xí)在實習(xí)內(nèi)容、實習(xí)時長和實習(xí)方案等方面都有不同，為了適應(yīng)改革后的實習(xí)模式和考核方案，滿足工程教育專業(yè)認證等體系要求，制定了實習(xí)內(nèi)容差異化，過程管理和評價指標規(guī)范化的實習(xí)制度。

建立和完善了超過40 個微課視頻資料，超過10 項安全教育和崗位職責(zé)資料，35 項標準規(guī)范環(huán)保法規(guī)資料，以及130 個涵蓋整個水泥生產(chǎn)全過程的問題資料庫和其他辦法、方案(如圖8 所示)。

圖8 生產(chǎn)實習(xí)在線學(xué)習(xí)網(wǎng)站門戶截圖

六、結(jié)束語

項目在卓越工程師教育培養(yǎng)計劃、工程教育專業(yè)認證的基礎(chǔ)上，聚焦新工科建設(shè)要求，分析了材料專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀與問題，通過多元化組建實踐教學(xué)師資隊伍，現(xiàn)有實踐教學(xué)環(huán)節(jié)和模式優(yōu)化調(diào)整，以實際課題任務(wù)為依托的專業(yè)實驗課程設(shè)置，頂崗畢業(yè)實習(xí)和設(shè)計，以及外部資金支持保障等方面，構(gòu)建了面向新工科建設(shè)的卓越材料工程師實踐教學(xué)體系。

實踐教學(xué)是衡量學(xué)生理論基礎(chǔ)、實踐動手能力和解決問題綜合水平的標尺，既是專業(yè)課程知識的實踐運用，又是所學(xué)專業(yè)課程知識的檢驗。為契合工程教育專業(yè)認證和新工科建設(shè)要求，從師資隊伍建設(shè)入手，借助多個獎助學(xué)金平臺，緊密聯(lián)系教工科研課題與學(xué)生專業(yè)課程實驗，提升學(xué)生理論知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的能力和學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，增強學(xué)生實踐實習(xí)的主動性和參與性。項目研究緊密結(jié)合學(xué)校重要改革實踐，研究成果直接推動了卓越工程師實踐教學(xué)效果的提升和管理服務(wù)工作創(chuàng)新，組織制定和修訂了一系列相關(guān)教學(xué)管理制度，項目總結(jié)歸納和研究提出的教學(xué)管理若干運行機制，應(yīng)用于教學(xué)管理實踐中行之有效，形成了有利于大學(xué)生成人、成才的人才實踐教學(xué)培養(yǎng)體系，探索了培養(yǎng)“有創(chuàng)意、能創(chuàng)新、善創(chuàng)業(yè)”的卓越材料工程師的有效路徑。