面向新工科和工程教育認證的材料科學與工程專業(yè)實踐教學體系探析*

許 瀚，陳 沙，廖媛媛，胡進波

(中南林業(yè)科技大學材料科學與工程學院，湖南 長沙 410004)

當今時代，隨著全球化競爭的日益加劇，新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)結構升級正在不斷推進。面對當前全球科學技術的迅猛發(fā)展，世界各國正積極進行產(chǎn)業(yè)結構調整與優(yōu)化，轉變經(jīng)濟增長的發(fā)展方式。贏得新一輪產(chǎn)業(yè)革命發(fā)展先機和市場主動權己經(jīng)成為我國所面臨的一項十分艱巨且迫切的國際挑戰(zhàn)和歷史任務。而專業(yè)人才作為促進我國科學技術發(fā)展的第一資源，主動加強面向未來科技領域的專業(yè)人才培養(yǎng)，是推動我國由一個勞動力大國向人才資源強國邁進的強大智力保障。高等教育作為我國專業(yè)技術人才培養(yǎng)的主陣地，要順勢而為、迎難而上，主動抓住當今契機，承擔起自身培才育人的重大歷史使命，培育出能夠適應我國科技發(fā)展新格局、滿足科學技術發(fā)展創(chuàng)新要求的具有基礎知識扎實、創(chuàng)新能力強、實踐能力突出的創(chuàng)新應用型人才。

1 對于新工科和工程教育認證的認識

面對全球產(chǎn)業(yè)升級與競爭加劇的挑戰(zhàn)，如何培養(yǎng)出符合國家戰(zhàn)略發(fā)展需求、滿足行業(yè)需要和支撐我國產(chǎn)業(yè)結構升級改造的創(chuàng)新應用型人才是當前高等教育面臨的主要任務之一。但是目前我國工程教育培養(yǎng)的人才大部分難以滿足企業(yè)需求，缺乏應對未來科技發(fā)展挑戰(zhàn)的知識儲備，尤其表現(xiàn)在學生創(chuàng)新實踐能力不足。為滿足創(chuàng)新應用型人才的培養(yǎng)需求，支撐服務創(chuàng)新驅動發(fā)展、我國主動實施了“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“網(wǎng)絡強國”、“一帶一路”等一系列國家戰(zhàn)略，提出了“新工科”建設號角，開始了我國工程教育領域的改革。2017年教育部先后形成了“復旦共識”、“天大行動”、“北京指南”，再到有關《新工科研究與實踐》《新工科建設指南》等相關通知文件的發(fā)布，標志著基于“新工科”建設的工程教育改革進入了新的階段[1]?！靶鹿た啤苯ㄔO強調以學生為本，以立德樹人為引領，圍繞培育引領未來科技和工程發(fā)展的人才，使培養(yǎng)的人才不僅具有解決工程問題的專業(yè)知識、技術儲備，同時還具有全球視野、人文精神和創(chuàng)新能力[2]。新工科的建設指通過信息化、智能化的滲透改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，創(chuàng)設符合國家和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的新興工科專業(yè)，加快培養(yǎng)適應國家和未來科技領域發(fā)展需求的高層次工程技術創(chuàng)新人才[3]。“新工科”的建設不能只以專業(yè)理論知識為基礎，同時還要注重未來市場需求，這與工程教育認證的核心理念相一致。工程教育專業(yè)認證是指針對高等院校開設的工程類專業(yè)教育實施的專項認證，它既是國際上普遍通行的工程教育質量保障體系，又是建立和實現(xiàn)工程類專業(yè)教育成果國際認證互認和工程師資格國際互認的重要依據(jù)[4]。我國全面的工程教育專業(yè)認證工作開始于2006年3月。中國工程教育專業(yè)認證學會隸屬于中國科學技術協(xié)會，是在中國科協(xié)領導下、經(jīng)教育部授權在中國大陸地區(qū)開展工程教育認證的唯一合法組織[5]。2013年，我國加入《華盛頓協(xié)議》成為了預備成員，2016年6月，中國成為第18個《華盛頓協(xié)議》正式成員，這標志著我國工程教育專業(yè)認證正式實現(xiàn)了多邊國際互認。工程教育認證標準的核心在于以學生為中心，強調以成果(目標)導向、持續(xù)改進為機制的教育理念[6-7]。

2 雙重背景下對材料科學與工程專業(yè)實踐教學體系的新要求

材料科學與工程專業(yè)作為我國工程教育領域中主要專業(yè)之一，肩負著培養(yǎng)具有堅實的自然科學基礎，且具有較強的工程技術素質、實踐能力、創(chuàng)新能力的高素質應用型人才[8]。實踐教學是高校培養(yǎng)應用型人才的重要組成部分，是將所掌握的理論知識上升到創(chuàng)新實踐能力的重要途徑[9]。在工程教育專業(yè)認證和“新工科”建設背景下，材料科學與工程專業(yè)實踐教學體系的建設應始終貫徹工程教育專業(yè)認證理念，以成果為導向反向設計實踐教學體系，在設計實踐教學體系時還應將“課程思政”融入其中，注重培養(yǎng)學生適應、引領新經(jīng)濟發(fā)展的能力以及對學生人生觀、價值觀和世界觀的引導。通過校內(nèi)外評價和畢業(yè)生跟蹤反饋，建立以培養(yǎng)達成度為基礎的評價機制，持續(xù)改進實踐教學體系。隨著科技日新月異的發(fā)展，材料科學與工程專業(yè)實踐教學體系也面臨著升級優(yōu)化的趨勢，在持續(xù)改進實踐教學體系時，應對專業(yè)實踐教學體系進行前瞻性調整，同時應關注專業(yè)前沿和未來發(fā)展趨勢以及注重培養(yǎng)學生對于新型工程問題的解決能力。

3 雙重背景下材料科學與工程專業(yè)實踐教學體系的構建

(1)以市場需求與能力產(chǎn)出為導向反向構建材料科學與工程專業(yè)實踐教學體系。通過與學科任課教師訪談、與在校生走訪交談、對畢業(yè)生進行問卷調查、到企業(yè)考查、用人單位回訪等方式，發(fā)現(xiàn)當前專業(yè)實踐教學體系存在與課程設置單一，綜合性不足，且大部分專業(yè)實踐課程的設置脫離企業(yè)實際需求等問題。同時，在傳統(tǒng)的教學模式中，實踐教學往往只是某門專業(yè)理論課程的補充與延伸，缺乏綜合性和獨立性，不利于學生對專業(yè)理論知識的融會貫通以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對標工程教育認證理念以及“新工科”建設的要求，新構建的實踐教學體系包含了實驗教學、實踐教學以及創(chuàng)新實踐教學。其中優(yōu)化了實驗教學內(nèi)容，在理論教學的基礎上對實驗教學內(nèi)容做了提升，使其不再只是理論課程的簡單補充與延伸，實驗教學內(nèi)容融入了現(xiàn)代材料科學與工程領域的最新研究方法與相關的“課程思政”元素。例如，在材料近代測試分析技術課程實踐過程中，在常規(guī)測試分析技術的基礎上，借助學?，F(xiàn)有實驗平臺和網(wǎng)絡資源，適當增加先進的原位表征技術的實踐內(nèi)容，比如：原位拉曼光譜、原位X射線衍射、原位X射線吸收光譜、原位透射電子顯微鏡、原位掃描電子顯微鏡等，可以為學生今后從事相關的科研工作奠定基礎。同時，在實驗類型安排上減少了單獨的驗證性實驗，增加了綜合性實驗。在綜合性實驗的設計過程中，整合了中南林業(yè)科技大學材料科學與工程學院材料類相關任課老師的專業(yè)特長以及材料類相關企業(yè)實際需求，從材料的制備、物化性質表征、應用及性能測試等方面設置了五至六個綜合性實驗，在學生已基本完成專業(yè)基礎課程的學習任務以后，學生可根據(jù)個人興趣選擇一個綜合性實驗開展實驗設計。此舉針對材料科學與工程專業(yè)中的復雜材料工程問題，有利于培養(yǎng)學生設計滿足特定需求的材料或工藝流程的能力，并能夠在設計環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。此外，盡可能激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能，強化學生對專業(yè)知識的整合能力。對接“新工科”建設要求，在常規(guī)的實驗教學和認知實習、生產(chǎn)(畢業(yè))實習等實踐教學基礎上，增加學科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等創(chuàng)新實踐教學內(nèi)容，實現(xiàn)實踐教學體系從傳統(tǒng)的單科課程、程序化課程實驗向多學科、課程群、開放性實驗實踐轉變，更好的培養(yǎng)學生的綜合實踐創(chuàng)新應用能力。

(2)在新的實踐教學體系中進一步加強校內(nèi)和校企合作，構建多元實踐教學平臺。校內(nèi)對學院現(xiàn)有的實驗教學示范中心進行資源整合，合理安排各實驗示范中心的使用時間，提高使用效率。依托學院各國家級/省級重點實驗室以及中南林業(yè)科技大學大型儀器共享平臺指導材料科學與工程專業(yè)學生開展綜合性實驗和創(chuàng)新實踐。加強與材料類企業(yè)的合作，以培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才為目標，與企業(yè)建立全方位、多層次的合作辦學，探索產(chǎn)教融合的校企合作新模式，與合作企業(yè)建立了“校企共同體”的材料科學與工程專業(yè)育人新模式，在此新模式中，高校和企業(yè)雙方全流程參與到學生實踐教學過程，通過建立校企合作專業(yè)實訓基地和研發(fā)中心等方式，為學生提供參與企業(yè)實際研發(fā)需求的機會，提高學生實踐動手能力和解決實際問題的能力，為學生在畢業(yè)后能更快適應行業(yè)需求奠定實踐基礎。同時，針對目前高校普遍存在從事實踐教學的老師缺少企業(yè)工作和工程實踐訓練經(jīng)歷的問題，借助新型校企合作模式，聘請相關合作企業(yè)中具有豐富材料工程實踐經(jīng)驗的工程師或行業(yè)專家作為兼職教師走進學校課堂，這些兼職教師可以為學生帶來材料行業(yè)最新需求和發(fā)展動態(tài)，能讓學生更好的明確自己未來的發(fā)展方向。例如在材料制備科學與技術課程實踐過程中，通過積極對接株洲醴陵旗濱玻璃有限公司，讓企業(yè)專業(yè)骨干人員走進課堂，以“教師”的身份向學院材料科學與工程專業(yè)學生講解浮法玻璃生產(chǎn)工藝，通過具體案例來分析玻璃生產(chǎn)過程中所遇到的技術難題的理論解決途徑與企業(yè)實際采取的解決方案之間的差別，進一步強化了學生理論聯(lián)系實際的能力。同時通過與學生分享目前玻璃制造行業(yè)的行業(yè)前景、技術特點與發(fā)展方向，讓學生對課堂所學知識有了更進一步的了解，豐富了學生前期企業(yè)認知實習的學習內(nèi)容和學習成果，使學生未來的職業(yè)規(guī)劃更加清晰，企業(yè)專家型課堂也激發(fā)了同學們對材料類專業(yè)極度的熱情和濃厚的學習興趣。此外，指派校內(nèi)從事實踐教學的專職教師進企業(yè)接受培訓，安排材料行業(yè)專家和具有豐富實踐經(jīng)驗的培訓導師，結合產(chǎn)業(yè)最新技術和高校實踐課程建設的實際需求，采用傳統(tǒng)講座式培訓結合實操演練和小組評選等方式，重點提升實踐教學專職教師的企業(yè)實踐經(jīng)驗，切實提高教師自身的材料工程實踐能力，不斷改進教師的實踐教學方法，使其能更好的符合材料行業(yè)的發(fā)展趨勢。

(3)完善材料科學與工程專業(yè)實踐教學質量保障與評價體系，依據(jù)“新工科”建設要求和工程教育認證理念，修訂專業(yè)實踐教學的課程體系，建立與之匹配的科學合理的實踐教學質量管理、考核評估與控制機制。通過院校兩級教學督導、教師互評、學生評價、畢業(yè)生和用人單位的調查反饋對實踐教學體系的每個環(huán)節(jié)進行監(jiān)督與評價，持續(xù)推動對實踐教學內(nèi)容、實踐教學方式、師資隊伍以及實踐平臺的改進與優(yōu)化，更好的培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，使學生發(fā)展成社會滿意的高素質工程人才。

4 結 語

在當前“新工科”建設和工程教育專業(yè)認證背景下，培養(yǎng)具備多學科、多層面交叉融合知識結構、可持續(xù)發(fā)展能力以及高尚道德品性的高素質應用型人才是高等教育的一個重要發(fā)展方向和發(fā)展目標。本文以材料科學與工程專業(yè)實踐教學體系的構建與優(yōu)化為例，針對雙重背景下對專業(yè)實踐教學提出的新要求，提出了專業(yè)實踐教學體系的優(yōu)化與構建思路，有利于提升專業(yè)學生的創(chuàng)新實踐能力，使其能更好的適應國家和未來科技發(fā)展的需求。