“金屬材料工程專業”卓越工程師培養課程體系的構建與實踐

楊弋濤　朱麗慧

摘要：作為第一批教育部“卓越工程師教育培養計劃”批準的本科專業，我校金屬材料工程專業通過轉變教育理念，在吸取企業專家意見的基礎上，構建了符合工程教育規律的、多層次、立體化的專業課程體系。同時改革教學內容、教學方法、教學手段、教學考核與評價標準，實現“課上、課下互動”、“課內、課外互補”。加強學生的工程實踐環節，培養學生的創新性和工程實踐能力。形成了有鮮明特色的金屬材料類專業卓越工程師培養課程體系。

關鍵詞：金屬材料工程專業；卓越工程師；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0022-03

目前，我國高等工程教育的重點：一是要更加重視工程教育服務國家發展戰略；二是要更加重視與工業界的密切合作；三是要更加重視學生綜合素質和社會責任感的培養；四是要更加重視工程人才培養國際化。為此，教育部提出“卓越工程師培養計劃”，旨在培養造就一批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。在這一思想指導下，為培養卓越工程師后備人才，瞄準面向工業界、面向世界、面向未來技術人才的培養目標，上海大學金屬材料工程專業有幸獲準成為第一批“卓越工程師教育培養計劃”批準的本科專業。自2010年按照卓越計劃要求，立足于“卓越工程師項目”的主旨與重點，以提升學生的社會責任感、創新能力和工程實踐為核心，強化工程能力和創新能力，通過“課內學習與課外活動”相結合、校企聯合培養、加強國際交流等途徑，在培養適應國家建設需要的高水平金屬材料專業卓越工程師方面進行了大膽探索和實踐。特別是通過轉變教育理念，在聽取企業專家意見的基礎上，建立與卓越工程師培養相適應的課程體系，同時改革教學內容、教學方法、教學手段、教學考核與評價標準，旨在形成特色鮮明的金屬材料類專業卓越工程師培養課程體系。

一、多層次、立體化的專業課程體系的建立

我們的培養目標是使學生知識面廣、具有扎實的專業知識，在創新和工程實踐等方面的能力得到加強，同時，富有極強的社會責任感，并具有國際化的視野。為此，我們構建了符合工程教育規律的、多層次、立體化的專業課程體系，如圖1所示。

該體系的特點在于以下幾方面。

1.夯實學科基礎，強化工程文化，加強綜合素質教育。

2.增加實踐性和研討性課程比例，擴大開放性實驗、實訓，強化實踐教學，突出以工程項目為載體任務拉動式的研討性和實踐性環節設置。

3.引入“校企、科研院所聯合培養”的機制，與企業共建課程，選擇性地引入一些知名企業的崗前培訓課程，邀請企業專家對本科生進行職業生涯培訓，聘請企業專家走進課堂主講專業前沿講座課程，充實授課內容。

4.增加企業學習環節，鼓勵學生進入企業學習，參與企業的課題研究，使學生在工程環境中接受熏陶，激發學習興趣，實現知識到能力的轉化，增強工程意識，提升工程素質和能力；以工程項目為載體，聘請企業專家指導學生的工程訓練，指導畢業設計，參與學生的培養。

5.加強課外培養環節，鼓勵和指導學生參加材料熱處理工程師的培訓與資格證書考試，以及大學生創新項目和大賽，進一步強化、提升學生的工程能力和創新能力。

6.通過與國外高校、科研院所互派學生訪問交流，到海外大學或企業參加交流學習或短期實習，在國際聯合實驗室和海外實習基地參加實踐等活動，認定學分，鼓勵支持學生走向海外、拓寬視野，注重以國際化的理念培養學生的創新能力和工程實踐能力。

該課程體系共分以下三個層次：第一層次：以激發專業學習興趣，提高專業的認知為目的，主要包括《教授論壇》、《校友講壇》和《新生研討課》。《材料起源、發展及未來（教授論壇）》是由學院資深教授、院士以講座的形式介紹材料的起源、發展和對社會進步所起的作用，以及材料科學的發展方向，通過講授創新思維與創新方法等實例，激發同學的專業興趣，培養學生的創新理念、方法和創新能力。“現代冶金與新材料校友講壇”通過邀請材料學院畢業的校友以及其他在不同行業、不同領域取得不俗成績的名家，向新生講述自己大學成長的心得、成功的經驗等。“新生研討課”則以小班研討的形式，通過精心設計研討問題，采用討論、辯論、會議、實驗、實踐等靈活多樣的方式展開教學。新生研討課改變傳統的教學方式，學生成為課堂主體，使教師主導的課堂成為師生共同探究的場所，授課過程成為教授和學生共同從事創造性活動的過程。第二層次：以積累專業知識，夯實專業基礎，逐步培養學生創新能力和實踐能力為核心，主要由“主干課程”、“專題研討課”、“設計類課程”和“實踐類課程”組成。新的課程體系倡導在教師指導下，學生自主選擇專業、自主選擇課程等自主學習模式；通過啟發式、探究式、討論式、參與式教學，實現學生與教師課堂的上下互動交流。充分發揮學生的學習主動性，加強學生課外自主學習和參與課外實踐的主動性，實現“課上、課下互動”、“課內、課外互補”。為加強學生的動手能力，特別開設了《金屬材料工程實驗技術（1-3）》和《大學生科技實踐》等實踐類課程，重點培養學生在金屬材料的制備、宏觀及微觀組織與性能基本測試方法以及實驗技術等方面的技能，以及與時俱進的高科技實驗和計算機模擬在內的多項實驗，要求每個學生獨立系統地完成實例操作和結果分析，以書寫小論文和現場答辯的形式作為對學生學習的評價手段，先進的教學手段、方法和理念，對提高金屬材料工程專業本科生的社會競爭能力，從研究型和工程型兩個方面均打下堅實的基礎。第三層次：通過企業共建課程和在企業的工程實踐，進一步提升專業知識的應用水平和工程實踐能力。為加強工程實踐教育，我們聘請一部分具有工程實踐經驗的企業專家擔任兼職教師，通過聘請企業專家授課、指導學生實踐和畢業設計等形式，參與金屬材料工程專業卓越工程師的培養，與企業共同實施人才培養過程。特別是與企業共建了一系列課程，聘請具有豐富經驗的行業或企業專家走進課堂為本科生授課，參與課堂教學活動。目前，在建的有《材料科學概論B》、《材料表征技術A》、《熱處理工藝學A》、《金屬塑性成型工藝A》、《現代冶金與新材料（校友論壇）》、《材料類專業職業生涯培訓》等課程。

以《熱處理工藝學A》課程為例。我們邀請了上海熱處理學會理事長顧曉文先生作“熱處理新技術和熱處理行業動態”的專題報告。報告圍繞熱處理技術的現狀及發展趨勢主題，講述工件熱處理的發展目標、技術要求以及考核指標，同時介紹我國與先進國家在熱處理工藝、設備以及操作人員等方面的差距，對我國當今先進熱處理發展趨勢進行展望。同時，邀請上海大學兼職教授艾伯納工業爐（太倉）有限公司董事總經理王稼生和中國區人力資源總監吳飛先生分別作“熱處理工業爐行業動態和大型熱處理設備”以及“熱處理工業爐行業發展對人才的需求”的專題報告。這些報告讓同學們更多地了解企業的技術現狀、未來的技術需求和金屬材料專業人才市場需求，拓寬了材料學子的視野，加深了對學科發展的領悟。企業專家結合工程實際中的案例具體分析，能更有效加強學生的工程實踐能力，對高校課堂的教學內容是有力的補充。

《材料類專業職業生涯培訓》是針對材料類高年級本科生開設的職業生涯培訓課程。該課程通過聘請外企（如刀具行業世界第二大公司美國Kennametal公司）資深專家和有豐富經驗的部門經理擔任主講，同時為部分優秀學生提供進入公司實習的機會。讓學生更接近企業，提高學生的職業素養和競爭力，為今后更快地適應從學生到職員的角色轉換提前做好準備。經過4年的課堂教學實踐，已逐漸形成自身的特色（教學內容豐富、實用性強；教學形式多樣，教學手段先進；理論學習與社會實踐、工程實踐應用結合緊密等），取得了優異的教學效果。

二、教育教學方法的改革

除課程體系的整合外，結合卓越計劃的培養方案及對企業聯合培養等的要求，還相應地改變了傳統的教學方式，更新了授課內容，改革了教學手段、教學考核與評價標準，以適合金屬材料專業卓越工程師培養的要求。主要體現在以下幾點：（1）以項目為載體任務拉動式教學模式貫穿于課程教學的全過程，以工程實例為核心，把知識點與工程應用有機地聯系起來。（2）理論與實踐教學相結合，重視案例教學、基于項目的教學和工程實踐教學，培養工程能力和素質。（3）倡導在教師指導下的學生自主學習模式，通過啟發式、探究式、討論式、參與式教學，實現學生與教師課堂的上下互動交流。（4）充分發揮學生的學習主動性，實現“課上、課下互動”、“課內、課外互補”。（5）改革考試方法和考核機制，注重學習過程考查和學生能力評價，加強學生課外自主學習和參與課外活動的主動性，培養學生的創新性和工程實踐能力。

卓越工程師培養中一個重要的方面是學生能力和道德的培養，要求學生具有有效的溝通與交流能力，良好的職業道德和對職業、社會、環境的責任心。具體為：具有良好的溝通與交流能力，更好地適應社會能力，自信、靈活地處理新的和不斷變化的人際環境和工作環境，增強團隊合作精神，具備一定的協調、管理、競爭與合作的初步能力；掌握一定的職業健康安全、環境的法律法規、標準知識，遵守職業道德規范和職業行為準則；具有良好的質量、安全、服務和環保意識，并承擔有關健康、安全、福利等事務的責任；為保持和增強其職業能力，檢查自身的發展需求，能制定并實施繼續職業發展計劃。這些能力和道德規范不是僅僅通過課堂的灌輸就能得到培養和加強的。我們通過聘請有影響的外企、國企、民企和自主創業企業的校友，在《現代冶金與新材料（校友論壇）》、《材料類專業職業生涯培訓》等課堂上談社會需求的人才需具備的素質，講授一些基本的溝通、演講等理論知識。而學生的溝通與交流能力、團隊合作精神和良好的職業道德則通過在課外的實踐活動中進一步培養和加強。如：組織學生參與“校友尋訪活動”，通過對校友的訪問，不僅可以使他們了解實際工作中應具備的基本職業素養和能力，鍛煉學生的溝通與交流能力、團隊合作精神和良好的職業道德，還可以使他們了解金屬材料專業的發展現狀和未來前景，從而激發他們的專業學習熱情。

針對“對學生的創新教育和訓練重視和投入不足”，在專業課程教學過程中加強學生創新能力和工程實踐能力的培養。大多數課程的教學過程中引用了大量的工程實例，采用課堂理論教學及討論、實驗室驗證實驗及與項目實踐相結合的多樣化的教學模式。如：在《材料科學基礎》課堂教學過程中，通過討論、資料查閱、實例分析，使學生了解提高金屬材料強韌性的思路和方法，培養學生用所學理論對一些現象進行分析的能力。《固態相變》課程，在計算機機房中授課，在課堂中進行導讀和總結，以多媒體技術輔助教學，并且增設綜合實驗以加強實踐環節的培養。綜合實驗中“教”、“學”互動，按照“擬題→設計方案→審核方案→實驗→討論分析→完成報告”的模式進行。采用以上多層次的教學手段，不僅加深了學生對該課程基本原理的理解與認識，而且對于培養學生進行材料研究的能力與素質也大有裨益。再如：《金屬物理性能》課程設置基于“熱膨脹法測鋼鐵材料相變點”的項目訓練及討論環節，讓學生制訂研究方案，通過熱膨脹測量、金相制樣及觀察、顯微硬度分析等手段，實現對所提供材料的相變特點及組織結構分析，提高綜合運用知識的能力。

本專業對卓越工程師的培養，還特別注重通過學科的交叉和多門已修課程的相結合的過程，提高學生的綜合分析問題和解決問題的能力，教學中力求在圍繞大綱和教材的基礎上，將工程應用、科研前沿和理論進展與課程教學結合起來。例如，《材料表面工程技術》課程，把本教研室的感應表面處理的科研實例與教材中的“表面熱處理”章節的講解相結合，讓學生不僅僅學習書本上抽象的理論知識，還可以把活生生的應用實例以及部分研究思路的細節和學生們一起分析、探討，激發學生的學習興趣，培養學生的思考和解決問題的能力，擴大學生的專業視野。

三、企業的工程實踐

在企業的工程實踐是“金屬材料工程專業”卓越工程師培養最重要的環節。我們選擇了一批在行業領域頗具影響的外企（如：山特維克材料科技公司、肯納飛碩金屬有限公司、艾伯納工業爐有限公司等）、國企（如：寶鋼、上海匯眾汽車制造有限公司、上海工藝研究所等）作為“金屬材料工程專業”卓越工程師培養的實踐基地。這些企業不僅為學生提供了各類有效的培訓，同時為學生提供了深入生產和工作一線的機會。通過在企業的實踐活動，一方面，學生們鍛煉了自己的專業技能，在實踐中成長；另一方面，學生們為企業做出了自己的貢獻，不同程度地體現了自身的價值。在企業的工程實踐活動，讓同學們深刻體會到，在大學里學的不僅是知識，還有自學的能力。在企業中實踐，加深了同學們與社會各階層人的感情，拉近了他們與社會的距離，使他們在實踐中開拓了視野，增長了才干，進一步明確了自身的成才之路與肩負的歷史使命，使他們較為深刻地領悟到，社會才是學習和受教育的大課堂，在與社會的接觸過程中，減少磨合期的碰撞，加快融入社會的步伐，才能在人才高地上站穩腳跟，才能揚起理想的風帆，駛向成功的彼岸。雖然在實踐過程中，同學們也表現出了經驗不足，處理問題不夠成熟、書本知識與實際結合不夠緊密等問題。但這些經歷恰好鞭策了同學們回到學校后更加珍惜在校學習的時光，努力掌握更多的知識，并不斷深入到實踐中，檢驗自己的知識，鍛煉自己的能力，為今后更好地服務于社會打下堅實的基礎。

我們對經過“卓越工程師教育培養計劃”培養的學生進行了問卷調查。學生普遍認為：目前的課程體系對培養優秀的工程師是有前途的，更是一個有效的“培養全面發展的人”的手段。