新工科建設(shè)背景下傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)轉(zhuǎn)型改革初探

譚俊華　朱開金　白改玲　趙彥亮　劉菲

［摘 要］開展新工科建設(shè)是傳統(tǒng)工科專業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的重要途徑。文章通過全面分析無機非金屬材料工程專業(yè)建設(shè)面臨的優(yōu)勢和劣勢，依托山西省區(qū)域產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，根據(jù)人才培養(yǎng)“六新”理念要求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，同時通過改革課程體系和教學(xué)方法、推進(jìn)產(chǎn)教融合協(xié)同育人、加強基層教學(xué)組織建設(shè)等措施，進(jìn)一步強化專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

［關(guān)鍵詞］新工科；無機非金屬材料工程；專業(yè)轉(zhuǎn)型改革；“六新”理念；人才培養(yǎng)模式

［中圖分類號］ G64 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）14-0022-04

開展新工科建設(shè)是國家實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求，能有助于改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和培育壯大新興產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才的有效引擎和典型范式[1]。1998年，無機非金屬材料工程專業(yè)被正式列入普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中，筆者根據(jù)多個官網(wǎng)的相關(guān)記錄統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，目前全國開設(shè)該專業(yè)的高校有200多所，是人才培養(yǎng)模式相對穩(wěn)定的工科專業(yè)，大多數(shù)院校的培養(yǎng)方向為水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等傳統(tǒng)無機非金屬材料。隨著信息技術(shù)、新能源、新材料和生物技術(shù)等重要領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步和交叉融合引發(fā)了新一輪產(chǎn)業(yè)變革，無機非金屬材料已經(jīng)從傳統(tǒng)品類衍生迭代出許多新型無機材料，如半導(dǎo)體、先進(jìn)陶瓷、新型功能玻璃、特種膠凝材料、光電功能晶體、新能源材料、低碳及二維材料等，應(yīng)用領(lǐng)域也從建材、冶金、化工擴(kuò)展到新能源、環(huán)保、信息通訊等高新技術(shù)領(lǐng)域[2-3]。

太原工業(yè)學(xué)院（以下簡稱我校）堅持“立足行業(yè)、面向社會、強化應(yīng)用、突出實踐”的人才培養(yǎng)思路，以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，著力建成工程應(yīng)用特色鮮明和在區(qū)域（行業(yè)）有重要影響的應(yīng)用型本科院校。我校實施專業(yè)動態(tài)調(diào)整和特色發(fā)展計劃，優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)布局，積極推動改造傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)，強化專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)。本文以無機非金屬材料工程專業(yè)為例探索新工科建設(shè)背景下地方應(yīng)用型本科院校傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)轉(zhuǎn)型改革實踐具有重要意義。

一、專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀和存在的突出問題

無機非金屬材料工程專業(yè)作為我校的一流專業(yè)，堅持以服務(wù)區(qū)域和行業(yè)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展為導(dǎo)向，積極調(diào)整和優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，不斷深化教學(xué)改革和充實師資力量，匯聚了一批教學(xué)經(jīng)驗豐富、學(xué)術(shù)水平較高的高職稱教師，已為國家和地方培養(yǎng)了千余名高級技術(shù)人才和管理人才，為山西省及其周邊地區(qū)的材料產(chǎn)業(yè)鏈提供了技術(shù)和人才支撐，與此同時，本專業(yè)建設(shè)還存在一些突出問題。

（一）專業(yè)培養(yǎng)方向與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求不夠吻合，人才培養(yǎng)目標(biāo)不夠清晰

山西省的無機礦產(chǎn)儲量豐富，無機工業(yè)固廢物堆存量大，綜合利用率不高，因此本專業(yè)開設(shè)初期將專業(yè)方向定為水泥基建材料。然而，隨著社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾突出，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，急需進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級。2021年，山西省人民政府印發(fā)的《山西省“十四五”新材料規(guī)劃》明確提出要聚焦發(fā)展新型無機非金屬材料等7個重點領(lǐng)域，通過不斷優(yōu)化材料產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑全省高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的新優(yōu)勢新引擎。筆者根據(jù)多個官網(wǎng)的記錄統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2022年，山西省新建的無機新材料公司有十幾家，涉及光伏玻璃、硅基材料、玻璃纖維、氮化硅等無機非金屬材料，專業(yè)人才需求量持續(xù)增長，在此背景下專業(yè)人才培養(yǎng)方向亟須修訂完善。

專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是專業(yè)人才培養(yǎng)的總綱，是構(gòu)建專業(yè)知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)，形成課程體系和開展教學(xué)活動的基本依據(jù)[4-5]。然而，由于缺乏對行業(yè)和市場的有效調(diào)研，目前專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)表述較籠統(tǒng)，對學(xué)生畢業(yè)能力要求不明確，相近專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)差別不大，專業(yè)特色不明顯，同時還存在課程體系對畢業(yè)能力培養(yǎng)和培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的支撐有效度難以進(jìn)行量化和評估等問題。

（二）實踐教學(xué)的方法較傳統(tǒng)，企業(yè)參與度不高

實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。在無機非金屬材料工程專業(yè)教學(xué)計劃中，實踐教學(xué)的學(xué)分在總學(xué)分中的占比達(dá)30%左右，學(xué)時比例大幅度增加。專業(yè)實驗項目按“原料預(yù)處理—粉體制備—制品成型—燒成—性能測試”的工藝順序進(jìn)行，有利于學(xué)生全面理解無機材料制備與性能。然而，由于信息技術(shù)手段利用不足，其教學(xué)方法仍與理論教學(xué)相類似，對學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)不夠。企業(yè)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)則存在企業(yè)參與積極性不高，實習(xí)內(nèi)容的深度不足；校內(nèi)導(dǎo)師因缺乏工程經(jīng)歷和實踐經(jīng)驗而難以在實踐現(xiàn)場給予學(xué)生具體有效的指導(dǎo)；實習(xí)過程管理簡單，重實習(xí)報告撰寫輕實踐現(xiàn)場操作與考核，學(xué)生實習(xí)效果受到影響。

二、無機非金屬材料工程專業(yè)轉(zhuǎn)型改革的措施

（一）凝練特色，精準(zhǔn)定位，構(gòu)建基于產(chǎn)出導(dǎo)向的OBE人才培養(yǎng)模式

2019年，天津大學(xué)新工科建設(shè)方案提出了人才培養(yǎng)體系的“六新”理念[6]（其具體關(guān)系見圖1），有助于理解新工科建設(shè)的內(nèi)涵和建構(gòu)邏輯，為新工科專業(yè)轉(zhuǎn)型改革指明了方向。無機非金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)型應(yīng)按照“六新”理念展開，定期修訂培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，優(yōu)化培養(yǎng)模式，改革課程體系和教學(xué)方法，更新教學(xué)內(nèi)容，建立評價和持續(xù)改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，有序推動工程教育創(chuàng)新發(fā)展，同時積極探索高分子材料和新能源材料等專業(yè)在化學(xué)建材、碳基新材料、相變儲能等方向的交叉融合，打通專業(yè)壁壘。

無機非金屬材料工程專業(yè)基于OBE產(chǎn)出導(dǎo)向理念，通過充分調(diào)研行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展新需求和新材料交叉融合發(fā)展的新趨勢，全面分析近幾年的就業(yè)質(zhì)量報告，結(jié)合畢業(yè)生、在校生和用人單位滿意度問卷調(diào)查結(jié)果，分析專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度以及專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與社會需求的適應(yīng)度，形成專業(yè)人才培養(yǎng)方案的調(diào)研論證報告?；谡{(diào)查結(jié)果，專業(yè)建設(shè)委員會反復(fù)研討，明確專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成要求，優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置，完成專業(yè)人才培養(yǎng)方案的修訂。專業(yè)人才培養(yǎng)方案增設(shè)了一定數(shù)量的創(chuàng)新課程和企業(yè)課程，整合了部分專業(yè)選修課程，分模塊開設(shè)，供學(xué)生自主選擇，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和工程應(yīng)用能力，體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教育理念。

（二）構(gòu)建基于畢業(yè)能力培養(yǎng)的模塊化課程體系，實施混合式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐

無機非金屬材料工程專業(yè)進(jìn)一步明確畢業(yè)能力達(dá)成與課程體系之間的對應(yīng)關(guān)系，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，構(gòu)建模塊化課程體系，如圖2所示。

為提升畢業(yè)生的綜合素養(yǎng)，增設(shè)智能材料設(shè)計和制造工藝、“互聯(lián)網(wǎng)+”工業(yè)技術(shù)以及低碳社會與材料等面向工業(yè)智能化和可持續(xù)發(fā)展的課程，使學(xué)生了解工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然性，樹立科技創(chuàng)新意識。

教育信息化是支持高等教育改革創(chuàng)新的有效途徑[7]。無機非金屬材料工程專業(yè)利用超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，有效推動課程教學(xué)改革，其改革內(nèi)容不僅包括豐富的教學(xué)手段、全面的課程教學(xué)資源，還有多元化的教學(xué)評價方式和即時性的學(xué)情反饋等，充分調(diào)動學(xué)生的參與主動性。實施以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。開展基于課程目標(biāo)達(dá)成度的BOPPPS教學(xué)設(shè)計，即學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成了解學(xué)習(xí)目標(biāo)、預(yù)習(xí)、前測、參與式學(xué)習(xí)匯報和反饋、后測、作業(yè)等教學(xué)環(huán)節(jié)，采用任務(wù)式、項目式、案例式等多種教學(xué)方式，將教師課堂教學(xué)與學(xué)生課外自學(xué)結(jié)合起來，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

然而，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實施過程中普遍存在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計較為簡單，要求學(xué)生完成任務(wù)的時間較短，使得學(xué)生預(yù)習(xí)的積極性不高，完成效果不佳，直接影響翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂本質(zhì)上是把知識的直接教學(xué)移到課外，讓學(xué)生自定步驟異步完成，從而把同步的、面對面的時間解放出來用于進(jìn)行深層的有意義學(xué)習(xí)[8]。因此教師在設(shè)計每個環(huán)節(jié)時都應(yīng)有一定的彈性。比如在課前預(yù)習(xí)的環(huán)節(jié)，預(yù)習(xí)內(nèi)容既可以是視頻資料，也可以是為完成某個項目討論某個話題、解決某個問題等?？砂杨A(yù)習(xí)環(huán)節(jié)以課時為單位的安排改為以章節(jié)（或主題）為單位，給學(xué)生充足的時間進(jìn)行消化和理解。

（三）構(gòu)建遞進(jìn)式應(yīng)用能力培養(yǎng)實踐體系

構(gòu)建由學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)綜合和創(chuàng)新實踐三部分組成的遞進(jìn)式應(yīng)用能力培養(yǎng)實踐體系，形成工程實踐訓(xùn)練鏈（如圖3所示）。

依托學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)綜合實踐平臺培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識和應(yīng)用能力。實踐項目更貼近實際應(yīng)用，融入職業(yè)素養(yǎng)和崗位訓(xùn)練，通過引入企業(yè)實訓(xùn)項目以及將教師的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，開展項目化、工程化和任務(wù)化實踐教學(xué)。突出培養(yǎng)學(xué)生作為未來材料工程師應(yīng)具備的材料的配方方案設(shè)計、改性工藝、成型制備工藝、性能檢測分析等方面的基本能力。無機非金屬材料工程專業(yè)的綜合實訓(xùn)項目和綜合設(shè)計性實驗項目分別見表1和表2。

學(xué)生既可以依托創(chuàng)新實踐平臺開展自主實踐活動，包括大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、專業(yè)學(xué)科競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”競賽等，也可以參與教師科研項目，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。大二開始，學(xué)生根據(jù)自己的興趣、能力和教師的研究方向自主選擇課題組，每位教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)若干名學(xué)生，高低年級學(xué)生混合，形成以項目為紐帶的科研小組，高年級學(xué)生指導(dǎo)低年級學(xué)生開展課題的文獻(xiàn)查閱、設(shè)備操作和測試等工作，有效提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作和科學(xué)研究能力。

構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用深度融合的實踐機制，充分發(fā)揮企業(yè)作為創(chuàng)新主體的優(yōu)勢，引進(jìn)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、培訓(xùn)等資源，更新實習(xí)講義。開展任務(wù)驅(qū)動式實踐活動，學(xué)生在真實生產(chǎn)環(huán)境中認(rèn)識真實的生產(chǎn)崗位，學(xué)習(xí)最新產(chǎn)業(yè)技術(shù)。比如山西利虎玻璃（集團(tuán)）有限公司的光伏玻璃生產(chǎn)工藝、泰山玻璃纖維智能制造生產(chǎn)工藝，富思特新材料科技發(fā)展股份有限公司的外墻保溫材料選擇指標(biāo)和內(nèi)置鋼絲網(wǎng)架保溫結(jié)構(gòu)一體板施工方式，山西博奧檢測股份有限公司的玻璃幕墻性能檢測及裝配式混凝土套筒灌漿技術(shù)，山西建投遠(yuǎn)大建筑工業(yè)股份有限公司的裝配式混凝土施工技術(shù)和BIM技術(shù)等。通過與本地企業(yè)的深度產(chǎn)教融合、協(xié)同育人不斷提升學(xué)生的工程實踐能力。

（四）加強基層教學(xué)組織和師資隊伍建設(shè)

采用目標(biāo)管理辦法積極開展“互聯(lián)網(wǎng)+”教研活動，教研室每月定期發(fā)布教研主題并附上參考資料，教師們一周后上傳學(xué)習(xí)心得和建議，再經(jīng)現(xiàn)場交流研討，將好的建議直接應(yīng)用于課堂教學(xué)和教研室建設(shè)中。增加教研成果在教師績效考核中的權(quán)重，激發(fā)教師參與教研室活動的熱情，開展更高階的教研活動，切實提高教學(xué)質(zhì)量。

采用多種方式助力教師提升業(yè)務(wù)素質(zhì)。要求專業(yè)教師到相關(guān)實習(xí)企業(yè)進(jìn)行每年不少于一個月的觀摩參觀、頂崗實踐或項目合作研發(fā)等工作，豐富實踐經(jīng)驗。定期舉辦科研沙龍，如博士論壇、教授講堂等，促進(jìn)教師間的科研交流，鼓勵教師每年參加學(xué)術(shù)會議或者去國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)交流學(xué)習(xí)，幫助教師開闊學(xué)術(shù)視野。

（五）建立全面的教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控及改進(jìn)體系

實施校企、師生全員參與的教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控體系，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量管理機制，制定教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量控制體系和教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)評價體系。修訂完善培養(yǎng)目標(biāo)合理性和達(dá)成度評價制度以及畢業(yè)生跟蹤反饋與社會評價機制等。每年進(jìn)行一次關(guān)于畢業(yè)生專業(yè)滿意度、在校生專業(yè)認(rèn)同度、用人單位對專業(yè)建設(shè)滿意度等方面的問卷調(diào)查，對專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)狀況進(jìn)行多角度持續(xù)評估和改進(jìn)。保證專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成是教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的核心任務(wù)。建立二級單位教學(xué)管理體系和質(zhì)量監(jiān)控體系， 包括質(zhì)量監(jiān)控隊伍、教學(xué)管理制度、教學(xué)工作的溝通及信息反饋渠道等，形成由目標(biāo)監(jiān)控、過程監(jiān)控、結(jié)果監(jiān)控構(gòu)成的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系（見圖4）。將教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)情況納入年底績效考核評比指標(biāo)， 促進(jìn)教研室和教師個人持續(xù)改進(jìn)教育教學(xué)和提升教育教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)語

為滿足山西省建材行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、新興材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的需求，無機非金屬材料工程專業(yè)基于OBE產(chǎn)出導(dǎo)向理念，從設(shè)置模塊化課程體系、采用混合式教學(xué)形式、構(gòu)建遞進(jìn)式應(yīng)用能力培養(yǎng)實踐體系、建立教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控及改進(jìn)體系等方面著力保障專業(yè)轉(zhuǎn)型改革質(zhì)量。然而，專業(yè)的轉(zhuǎn)型是一個循序漸進(jìn)的過程，今后的發(fā)展應(yīng)針對專業(yè)建設(shè)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時整改，不斷深化工程教育改革，培養(yǎng)符合新時代工業(yè)發(fā)展要求的新型應(yīng)用型工程人才。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：龐丹丹］