“新工科”背景下復合材料與工程專業應用型人才培養模式研究*

王 靜，熊需海，盧少微，李 偉，馬克明，任 榮，于 祺，金保宏，王柏臣，高 禹

(沈陽航空航天大學 材料科學與工程學院，遼寧 沈陽 110136)

第四次工業革命已露端倪，以信息化和工業化“兩化融合”發展為特征的智能制造和智慧生活逐漸成為下一階段的社會新常態；為了主動應對新一輪科技革命與產業變革挑戰，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，必須對傳統工程教育模式進行深化改革和持續賦能，加快培養適應和引領新一輪科技革命和產業變革的卓越工程科技人才，打造世界工程創新中心和人才高地，提升國家硬實力和國際競爭力[1-2]。

“新工科”( Emerging Engineering Education，3E) 概念是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的[3]。沈陽航空航天大學辦學目標是高水平應用型大學，近些年來，我校核心工作之一即是依據“新工科”的要求，推動各專業的工程質量認證，推進新時代高水平應用人才培養模式的改革。我校是以航空航天為特色的高校，復合材料是航空航天、國防軍工領域不可或缺的高性能軍工材料，是現代化先進航空航天器及尖端武器裝備發展的重要物質基礎；近年來，軍民融合戰略的推動下，復合材料也用于制造軌道交通、高壓輸電、風力發電、石油化工等領域的高技術產品，因此，加強“新工科”背景下應用型復合材料人才培養模式探索顯得至關重要。早期國內只有武漢理工大學、哈爾濱工業大學、西北工業大學、華東理工大學等少數幾個學校開設了該專業；截止2019年，全國僅有武漢理工大學、華東理工大學、南京工業大學和江蘇大學等高校的復合材料與工程通過了專業工程認證。在借鑒兄弟院校培養模式的基礎上，強化我校復合材料專業特色性、應用型和卓越性的挖掘；針對航空航天工業與遼寧區域經濟發展對工程技術人才需求的特殊要求，進一步深化培養模式的改革研究。

1 依據培養目標，重構培養方案

人才培養方案的核心是培養目標。本專業遵循“適應面寬、基礎扎實、實踐能力強、有創新意識”的培養原則，緊緊圍繞航空航天工業和區域經濟發展對應用創新型人才的需求，培養德智體美勞全面發展，適應航空航天工業和區域經濟發展需求，具備良好人文科學素養、社會責任感和職業道德，掌握扎實基礎理論、專業知識與技能，富有較強創新意識和工程實踐能力，能有效解決復合材料設計與制造工業領域的復雜工程技術問題，勝任航空航天等領域復合材料及制品設計開發、質量檢測、生產管理等方面工作的高水平應用型人才。經過5年左右的工程實踐，能夠綜合運用所掌握的基礎理論知識、專業技能和實踐經驗，解決復合材料產品的結構設計、材料設計、工藝設計及生產管理等過程中的復雜工程技術問題，在工程實施和管理中表現出良好的科學思維、創新意識和決策能力；熟悉所從事工程領域的相關法律、法規及標準；能夠在綜合考慮法律、環境與可持續發展等因素的基礎上解決工程技術問題，保證產品質量、降低工程能耗、節約制造成本；具備良好科學人文素養、濃厚家國情懷和強烈社會責任感；愛崗敬業，熟悉并遵守所從事領域工程師的職業道德規范；具備跨文化溝通能力、協作精神和國際視野；在國內外或多科性聯合工程項目實施中，能夠有效溝通與合作，發揮骨干作用；具備自主學習、終身學習和適應發展的能力。

2 優化課程體系，體現專業特色

優化調整各模塊學分分配比例，使公共基礎課、專業基礎課、專業課、實踐教學所占比例合理，充分體現“適應面寬、基礎扎實、實踐能力強、有創新意識”的原則。

(1)開設材料科學與工程導論課，提高學生的專業認知水平和專業學習興趣。該課程是面向材料科學與工程學院二年級全體學生開設的學科基礎選修課，主要講授材料的基本概念、材料科學在人類社會發展中的作用以及材料科學與工程學科的形成歷史與發展趨勢；并以我校材料科學與工程學科各專業的特色為案例，講授材料的結構、性能、加工和使用等四要素及相互關系。通過本課程的學習，旨在使學生建立材料設計、組織控制、制備加工、性能評價到工程應用的概念體系；掌握材料科學的共性規律和特點，理解材料科學與工程的內涵；熟悉不同材料專業的優勢，提高學生對專業的熱愛和認同感，增強學習自信；培植科技強國情懷。

(2)優化課程體系。結合社會需求和自身優勢與特色，以培養學生在復合材料結構設計、復合材料成型工藝和復合材料產品研發三方面能力為目標，筑牢專業基礎課程，加強理論與實踐協同，突出能力培養。首先，增設了《材料科學基礎》課程，加強學生基礎理論知識的學習和運用；其次，構建了一體化、多層次的實踐課程體系，包括《專業技能實驗》、專業基礎實驗1(材料)和專業基礎實驗2(工藝)，《綜合實驗》等實踐環節，使學生將理論知識與實踐融會貫通，提高工程實踐能力和創新意識；再次，新增加了《復合材料力學及結構設計》和《復合材料成型工藝與設備》兩門理論課對應的課程設計，有助于提升學生使用CAE軟件、對復合材料產品進行設計的能力；最后，結合專業教師科研方向開設了多門專業特色選修課程，滿足不同興趣的學生學習和選擇，進而達到差異化、個性化的人才培養模式。

3 充分利用專業教學科研平臺，提高學生創新實踐能力

實踐教學是工科類本科專業教學的關鍵，是深化課堂教學的重要環節，是鞏固理論知識、加深對理論認識理解的有效途徑[4]。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要( 2010—2020年)》明確指出“支持學生參與科學研究，強化實踐教學環節”，而后，《教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》提出“要強化實踐教學環節，深化實踐教學方法改革，力求實踐教學工作取得新突破”。實驗教學是實踐教學內容體系基礎實踐層次中的核心，綜合性、設計性和創新研究性實驗的開設是實驗教學改革的必然選擇，是優化整合實驗教學內容的重要途徑[5]。本專業擁有復合材料設計制備、成型工藝、表征分析等實驗室、依托遼寧省高性能聚合物基復合材料重點實驗室、遼寧省光纖傳感工程技術中心等科研平臺開展實踐教學活動。充分利用專業教學科研平臺，吸納本科生盡早進入專業實驗室，申報參與大學生創新創業訓練項目和專業科技競賽，不斷提高學生創新實踐能力，截止目前，本專業學生近50%學生參與到專業教師的科研項目中。

4 結 語

復合材料與工程專業是材料學、物理、化學和力學等多學科交叉融合的新專業，結合我校辦學定位、學科特色和服務面向等，及時調整人才培養方案課程體系勢在必行。按照“適應面寬、基礎扎實、實踐能力強、有創新意識”培養原則，以培養具有工程創新能力的高級應用型人才為目標，充分利用科研教學實驗平臺，提高學生創新實踐能力，優化專業課程體系和教學內容，加強實踐教學環節設置，形成與社會需求和行業發展相適應的復合材料與工程專業人才培養課程體系。為社會培養高級應用型人才是我們肩負的責任和使命。