“新工科”背景下高職院校材料成型與控制技術專業復合型技術技能人才培養的研究與實踐

于金程 姜敏鳳 陳玉平 周陸飛 徐年寶 田學鋒

摘? 要：文章介紹了國內外“新工科”建設的進程與目標，通過分析美國麻省理工學院“新工科”的變革舉措，以無錫職業技術學院為例，探討了高職院校材料成型與控制技術專業復合型技術技能人才培養的培養理念、課程設置、工程實踐條件和專業教師隊伍的革新舉措，為“新工科”背景下我國高職類材料成型與控制技術專業的人才培養提供有益的參考。

關鍵詞：新工科;復合型人才;技術技能人才;人才培養;材料專業

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）26-0169-05

Abstract： The development characteristics and targets of emerging engineering disciplines development have been introduced. The reform measures of new engineering education transformation in Massachusetts Institute of Technology have been analyzed. The updating explorations of talents training， course offering， engineering practical conditions and teaching staffs have been investigated based on material major in Wuxi Institute of Technology. These major constructions will provide beneficial reference for cultivating the talents majored in material forming and control technology in higher vocation institute under the background of emerging engineering disciplines.

Keywords： emerging engineering disciplines; multi talent; technical talent; talent development; material major

面對當下科學、技術日新月異的迅猛發展，產業的轉型升級與新產業形態的產生使得產業發展模式發生了深刻的改變，也對工程技術人才的知識結構提出了新的要求和挑戰。為了滿足國家高等教育發展和人才需求升級的戰略需求，教育部先在復旦大學召開了高校會議，發起了“新工科”建設的“復旦共識”[1]。從此，中國高等工程教育建設開啟了嶄新的一頁。緊接著，教育部又在天津大學召開“新工科”建設研討會，工程改變世界，行動創造未來，改革呼喚創新，“新工科”建設開始了“天大行動”[2]。之后，在北京，教育部成立了“新工科”研究與實踐專家組，專家組審議通過了《新工科研究與實踐項目指南》，“新工科”建設有了“北京指南”[3]。同一年，美國麻省理工學院也啟動了新一輪的“新工程教育轉型”計劃[4]。該計劃旨在重構其工程教育教學，從根本上對工程教育進行一次系統性反思和革新，革新的重點集中在學生的學習方式與內容，該計劃的目標是培養能夠引領未來產業界和社會發展的領導型工程人才[4]。目前，教育部又啟動第二批新工科建設研究與實踐項目，深化理念研究與實踐探索，主動應對新一輪科技革命和產業變革，持續優化工科專業設置。開展高職院校的“新工科”建設，以加強高職人才的技術技能培養，進而提升專業從業人員的工程素質，符合我國人力資源升級的內在需求。

一、“新工科”教育理念的特征與目標

“新工科”是一種與傳統工科專業建設和工程人才培養有所不同的新體系。“新工科”是對傳統工科內涵的深度補充和延伸[5]。具體來說，傳統工科以教授學生既有知識體系為主，而“新工科”則要面向科技前沿，以探索式、融合式的教學模式來對學生進行教學[6]。“新工科”的根本特征在于突破傳統工科的知識結構，重新構建新領域、新技術、新業態的新興學科知識體系，用以培養引領未來社會需求的卓越工程人才。“新工科”的本質仍然是工科，其關鍵內涵是高等工程教育與產業升級、國家重大戰略需求以及未來前沿科技的緊密結合。國家提出的“新工科”建設目標是：探索形成“新工科”建設模式，主動適應新技術、新產業、新經濟的發展;到2030年，形成中國特色、世界一流工程教育體系，有力支撐國家創新發展;到2050年，形成領跑全球工程教育的中國模式，建成工程教育強國，成為世界工程創新中心和人才高地，為實現中華民族偉大復興的中國夢奠定堅實基礎[1]。創新驅動是當前高等工程教育面臨的新變革，也是“新工科”建設的內在要求。“新工科”的研究和實踐需要高職院校把握新方位，確立新標準，優化新要素，構建新平臺，展現新價值[7]。

二、我校材料專業復合型技術技能人才培養現狀

我校材料成型與控制技術專業創辦于1959年，1985年成為原國家機械工業部鑄造、熱處理復合（鑄、熱復合）試點專業，2003年成為江蘇省特色專業[8]，2012年成為江蘇省高等學校重點專業，2019年入選中國特色高水平高職學校建設單位（A檔）數控技術專業群。經過60多年的發展歷程，我校材料成型與控制技術專業已形成了鑄造與熱處理兩種技術相復合的專業特色。在“金平果”機構發布的2020版高職專業排行榜中，我校材料成型與控制技術專業，名列國內高職材料成型與控制技術專業第三名。第三方調研機構麥可思發布的無錫職業技術學院應屆畢業生培養質量評價報告（2018年）顯示，我校材料成型與控制技術專業的畢業生實際從事的主要職業為材料技術員，實際就業的行業為鑄造行業和熱處理行業[8]，用人單位類型主要是無錫及周邊地區的民營企業，部分評價報告數據如表1所示。通過與本校平均水平對比可以發現，我校材料成型與控制技術專業畢業生在月收入方面基本高于本校平均水平，反映出本專業在薪資待遇上是具有一定吸引力的，并且當年的畢業生就業現狀滿意度也高出本校平均水平，但是從2015屆到2017屆畢業生月收入基本維持不變。而在對教學滿意度、對母校滿意度方面，本專業與本校平均水平基本持平（見表1）。

三、“新工科”復合型技術技能人才培養模式的研究與實踐

“新工科”的新，是相對于傳統工科而言，為了培養材料成型與控制技術專業的復合型技術技能人才，需要在人才培養理念、課程設置、工程實踐條件和專業教師隊伍構建方面進行革新。

（一）復合型技術技能人才培養理念的革新

“新工科”的人才培養目標，應該既要符合工程人才培養的規律，同時又要突出學科技術前沿和引領行業未來的特色。美國麻省理工學院認為未來的新興產業將會更加注重工程人才的思維能力，過去的強調知識獲得與認知能力訓練為重點的舊工程教育理念亟待被革新。“新工科”復合型技術技能人才的培養應更注重對思維能力的培養，使得學生能在具體工程實踐中可以運用恰當的思維能力來解決實際問題。由此，美國麻省理工學院提出“新工科”人才應具備12種思維，如圖1所示。

為了突出智能制造背景下復合型技術技能人才的應用性和具備各種思維能力的復合性，在秉承鑄造、熱處理相復合的專業特色基礎上，我校材料成型與控制技術專業對人才培養目標進行了修訂。其修訂后的復合型技術技能人才培養目標是：

1. 具有良好的職業道德和較高的職業規范素養，德、智、體、美、勞等方面全面發展。

2. 具有勝任熱處理（中級以上）操作、鑄造操作（中級以上）等崗位的基本素質和能力，從業2～3年后，能獨立從事鑄造工藝設計、熱處理工藝設計、鑄造質量檢驗、金相檢驗、力學性能檢驗、機械產品銷售等工作。

3. 根據企業用人要求，畢業生具有向熱處理車間生產技術管理、鑄造車間生產技術管理、產品質量檢驗技術管理等崗位遷移的能力。

4. 能夠在相關工程實踐與研究活動中與團隊良好溝通、有效交流并具有對項目小組進行管理的能力。

5. 能夠在金屬材料相關領域取得良好的職業發展及具備終身學習能力。

上述新的材料成型與控制技術專業人才培養目標涵蓋了MIT提出的“新工科”復合型技術技能人才應具備12種思維。

（二）課程設置的革新

材料成型與控制技術專業是通過控制材料外部形狀和內部組織結構將材料加工成特定形狀和性能零部件，解決成形制造領域中材料加工工藝優化、模具設計及設備開發的技術和工程問題，是保障智能制造產業發展的重要科學基礎和技術支撐。在知識結構方面，本專業以金屬材料制備與加工、組織結構與成分、性能及應用等四要素及其關系構成的材料學科共同基礎知識作為重要的教學內容，構筑理論教學、實踐教學、科學研究三個維度基本框架的新型課程體系，通過三個維度相互交叉、有機結合構建新型的課程設置[9]。

美國麻省理工學院此次的“新工科”改革采取了整合學科邏輯與心理邏輯的策略，整合的路徑體現為“學科串”的應用[10]。“學科串”是指學生在大二開始學習的跨學科路徑，從圍繞驅動現代產業的實踐和研究方法，構建機械、材料和系統科學的跨學科“學科串”。“新工程教育轉型”計劃目前的“學科串”主題如圖2所示。每個“學科串”能夠為學生提供不同的跨學科課程項目，并讓學生能獲得所選專業的學位。“新工程教育轉型”計劃不僅是簡單的知識獲取，更注重培養學生應用知識的能力。

美國麻省理工學院對傳統工程教育的課程設置進行變革時，強調以學生為主體，在開展教學活動主要是引導和激發學生的主動探究興趣與提升自我學習能力，并開展項目式學習、小組式學習、團隊協作、智慧學習等手段，為學生成長為引領未來產業界和社會發展的領導型工程人才奠定基礎[10]。其課程內容的制定采用倒推的方式，瞄準未來十至十五年后的學術前沿及高新技術方向來確定未來的研究訓練方向，并以此對現有課程設置內容進行動態更新。

我國的“新工科”建設應突出新領域、新技術、新業態的產業特點，從產業實際需求出發，采用繼承與創新、交叉與融合、協調與共享的方式，逐步實現引領未來產業界和社會發展的領導型工程人才的培養[6]。“新工科”的課程設置，也要發揮各個高等職業學校的自身優勢，在面向未來產業需求同時，用可持續發展的視角來進行“新工科”的課程建設。這也需要高等職業學校應具有快速的應變能力，以確保傳統工科教育模式下的教學大綱和課程內容能夠不斷得到更新變化。“新工科”的課程設置更要突出改進和創新，加入更多的綜合實踐環節，特別是一些來自企業的實踐項目。在實踐課程項目上進行學科交叉與“復合”，從而著重提升學生的研究能力和實踐水平。我國材料產業目前以特種金屬功能材料、高性能結構材料、功能性高分子材料和先進復合材料為發展重點，加快研發先進熔煉、凝固成型鍵技術等新材料制備裝備，加強基礎研究和體系建設，突破產業化制備瓶頸，實現綠色輕量化材料的生產。以上國家戰略重點均與本專業密切相關，下一步工作中，將新材料的制備技術和增材制造（3D打印）部分內容融入到本專業的課程建設中去，重點關注金屬材料的3D打印科技，將金屬3D打印的相關成形原理、金屬3D打印相關的材料體系、金屬3D打印的前沿技術等內容融入到項目式課程中去，計劃在畢業設計環節增加金屬3D打印等方面的畢業設計課題。此外，本專業還將依托我校物聯網學院，為我校材料成型與控制技術專業的學生增加物聯網信息技術方面的項目課程，如工業物聯網基礎等課程;依托控制技術學院，為我校材料成型與控制技術專業的學生增加工業機器人技術方面的項目課程，如智能制造、工業機器人等課程。這些跨學科的課程設置，為我校材料成型與控制技術專業培養具有數字化能力、符合智能制造產業發展方向的復合型技術技能專業人才探索了新的培養路徑。

（三）工程實踐條件的革新

高職院校的材料成型與控制技術專業是工程實踐性較強的工科專業，在“新工科”復合型技術技能人才培養過程中，需要著力培養學生的工程實踐和動手能力。工程實踐和動手能力是培養復合型技術技能人才的關鍵途徑[11]。對于高職院校的材料成型與控制技術專業，如何高效利用現有教學資源來支撐學生的實踐與動手能力是亟待解決的問題。在過去我國高職院校的工程實踐技術環境的整體水平是普遍高于企業的，但是近年來，由于生產企業技術生產裝備的不斷更新換代，高職院校工程實踐整體水平逐漸落后于生產企業的問題越來越突出。高職院校工程實踐實驗（訓）室的先進設備欠缺，高水平實驗（訓）教師隊伍培養建設不足，以及學生自身參與創新探索實驗動力不足等原因，使得我國高職院校工科專業學生在動手實踐能力和創新能力培養方面亟待提高[12]。

為了切實培養復合型技術技能人才的工程實踐能力和創新探索精神，我校材料成型與控制技術專業近幾年來對校內工程實踐場所進行了大力的改造升級。既對原有的熱處理實驗（訓）室、金相分析實驗（訓）室和理化分析實驗（訓）室進行了環境改造和實驗設備更新，又完成了材料成型實驗（訓）室和材料性能實驗（訓）室兩個新實訓場所的建設。其中材料成型實驗（訓）室可為學生提供合金熔煉、熔體處理、鑄造成型、快速成型等方面的工程訓練內容;材料性能實驗（訓）室能夠對不同工程材料的各種機械性能進行測試和數據采集，可以為學生提供性能檢測項目類實驗、工程項目類實訓、畢業設計、創新工程技術研發等工程訓練內容。在國家“雙高”計劃的建設資金支持下，為了繼續強化實踐環節，我校材料成型與控制技術專業將充分瞄準學術前沿及高新技術發展方向，進一步整合現有實驗（訓）資源，未來4年中圍繞智能制造的發展主題，還將繼續完善和打造6個實驗（訓）室，分別為精密鑄造實驗（訓）室、精密熱處理實驗（訓）室、精密塑性變形與動態性能實驗室、增材制造（金屬3D打印）實驗（訓）室、復合材料成型實驗（訓）室以及材料先進分析與表征實驗室。這些高水平實驗（訓）室的建設，將使得學生能在設備先進、臺套齊全、信息化程度高的現代實驗（訓）室中進行工程實踐與創新探索研究，也將有力支撐我校材料成型與控制技術專業復合型技術技能人才的培養。

（四）專業教師隊伍的革新

為適應“新工科”人才培養方式的變革，現有的專業教師隊伍也需要不斷提升與更新。“新工科”下的高職院校的教師不能再像過去，僅憑借一門課程或一門技術就可以“一勞永逸”，教師隊伍必須緊跟時代步伐，不斷完成本專業知識的更新換代。以產業需求為導向的“新工科”人才的培養還必須加強高水平“雙師”型教師隊伍的建設[13]。在教師隊伍革新方面，我校材料成型與控制技術專業專任教師有1人在我國的臺灣訪學，有1人在江蘇大學攻讀博士學位，多位教師積極參與企業橫向課題科研攻關合作，積極創造教師發展的良好氛圍，引導教師在專業改革上投入更大的精力，從教師工程能力提升、教育理念及教學方法更新等方面更新好專業教師隊伍。

為了主動連接產業前沿知識，豐富具有一線工程經驗的專業教師來源途徑，本專業還從企業專門聘請了兼職教師，包括來自無錫威孚高科技集團股份有限公司、江蘇一汽鑄造有限公司、無錫蠡湖葉輪制造有限公司等行業知名企業的（高級）工程師。企業工程師的加入對“新工科”教師隊伍起到了良好的優化補充作用，同時也對青年教師的工程背景培養提供了很好的支撐。本專業也將完善“校企雙主體協同，德技融合、專創融合，多通道發展”的“雙主體兩融合多通道”人才培養模式，將繼續深化校企合作，與相關企業開展“雙師型”教師培養培訓基地的建設和企業實踐基地建設，帶動教師工程素質的提升，也讓學生在解決實際工程問題中進行創新型工程能力強化，從而形成“新工科”背景下材料專業復合型技術技能人才創新能力培養的機制。

四、結束語

在“新工科”的教育背景下，結合MIT最新的工程教育理念，通過對我校材料成型與控制技術專業的人才培養理念、課程設置、工程實踐條件和專業師資隊伍的革新與實踐，初步完成了“新工科”高職類材料成型與控制專業復合型技術技能人才培養的建設任務。“新工科”建設是一項具有探索性的工作，也是一個不斷完善的過程。為了適應新時期的復合型技術技能人才培養需求，必須從大工程材料的高度去重建課程體系，關注新材料、新技術和新方法，不斷更新和優化教學內容，不斷創新課程的教學方法，增加課程實踐內容，才能切實滿足新工科專業的要求，培養出具有較強工程實踐能力的“新工科”復合型技術技能人才。

參考文獻：

[1]“新工科”建設復旦共識[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[2]“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[3]新工科建設指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

[4]MIT School of Engineering.NEET New Engineering Education Transformation [EB/OL]. [2019-04-25]. http：//neet.mit.edu/.

[5]顧佩華.新工科與新范式：概念、框架和實施路徑[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

[6]馬坤，郭炳暉，鄭志明.基于“新工科”建設的人才培養挑戰與機遇[J].大連理工大學學報（社會科學版），2019，40（5）：109-113.

[7]于海峰，趙紅梅.新工科背景下地方高校實踐教學質量評價體系的改進[J].輕工科技，2019（6）：185-186.

[8]于金程，姜敏鳳，陳玉平，等.德國職業教育4.0對高職院校材料成型與控制技術專業建設的啟示[J].鑄造技術，2018，39（12）：2905-2910.

[9]萬明攀，向嵩，張曉燕，等.新工科背景下材料科學與工程專業建設路徑思考[J].教育教學論壇，2019（33）：197-198.

[10]MIT School of Engineering.New Engineering Education Transformation Charter [EB/OL]. [2019-04-25].http：//neet.mit.edu/.

[11]張鳳英，陳永楠，袁戰偉，等.“新工科”背景下材料類創新型人才培養模式探索——以長安大學材料科學與工程學院為例[J].大學教育，2019（6）：28-30.

[12]呂珺，程繼貴，魯穎煒，等.新工科背景下基于“校企合作”材料類專業人才創新創業能力培養機制研究[J].教育現代化，2019，6（A0）：10-11.

[13]趙德剛，王琦.新工科建設背景下材料類專業綜合改革與實踐探索——以濟南大學材料科學與工程專業為例[J].教育教學論壇，2018（13）：205-206.