材料成型及控制工程專業創新型人才培養模式探索

［摘 要］隨著裝備制造業的轉型發展，我國對擁有材料專業背景的制造業創新型人才的需求不斷增加，因此，材料成型及控制工程專業需要不斷改革人才培養模式，以適應這種類型人才培養的需要。該研究從材料成型及控制工程專業所需知識、能力和素質的結構組成，課程體系對其支撐及設置，實現知識、能力和素質培養的途徑等方面進行了探索與實踐，為西安工程大學創新型人才培養奠定了基礎，也為其他院校完善人才培養體系提供了借鑒。

［關鍵詞］材料成型及控制工程;創新型人才;人才培養模式;課程體系

［中圖分類號］ G642;TB30-4 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）12-0213-04

目前，我國已成為世界制造業基地，但是原創科學技術缺乏，科技創新不足，尤其是制造業的基礎——工程材料的科技水平不高，即制造業加工的對象和制造加工設備的關鍵材料科技含量不足。材料既是科學技術的物質載體，也影響著科學技術的發展。材料科學技術發展程度的不足，是我國離制造業強國還有一定差距的一個原因。隨著國家自主創新戰略的深入實施，我國制造業領域正在引發一場影響深遠的產業變革，急需一批擁有材料專業背景的裝備制造業人才來實現行業的轉型發展[1]，而材料成型及控制工程專業正是培養擁有材料科學與機械工程雙學科背景人才的專業[2]，因此對材料成型及控制工程專業人才培養模式進行改革與實踐尤為迫切。

樹立合理的知識、能力、素質目標是培養出合格人才的關鍵，在工程教育專業認證和“新工科”[3]等教育理念的落實和引領下，西安工程大學（以下簡稱“我校”）材料成型及控制工程專業圍繞如何培養出具有創新能力的高素質應用型人才開展了一系列改革，通過深入剖析和研究，明確了材料成型及控制工程專業所需的知識、能力及素質結構。

一、材料成型及控制工程專業知識、能力、素質的內涵及結構組成

我國的高等教育要致力于為我國社會主義建設培養高素質人才，專業教育只是人才培養工作的重要環節。現階段我國高等教育除了要培養出具有一定工程能力和技術特長的專業工程師，還要培養出能適應科技發展變化、滿足社會需求、就業口徑寬泛的“通才”。因此，從該角度出發，我校意識到完善材料成型及控制工程專業知識、能力、素質的內涵及結構以適應“通才”培養需要尤為重要。

知識結構是學生基本素質和能力培養的載體。材料成型及控制工程專業是材料科學、成型工藝與自動控制技術的綜合與交叉專業。該專業的知識結構具有材料與機械熱加工復合的特點，既需要扎實的材料科學基礎也需要機械熱加工原理與工藝知識[4]，要求學生能夠系統掌握自然科學、工程技術基礎的基本知識和基本原理，以及材料成型加工的專業基礎知識和基本原理等。此外，學生還應該具有豐富的人文社科知識以及市場經濟和管理方面的知識，能夠基于本專業知識對工程實踐的合理性進行分析，了解與材料生產、設計、研發相關的法律法規以及應當承擔的責任，能從社會、健康、安全、法律以及文化的角度評價材料成型及控制工程實踐產生的影響。材料成型及控制工程專業素質要求學生具有健全的人格、良好的科學文化素養、高尚的職業道德和強烈的社會責任感；具有團隊意識和溝通能力，能夠在多學科團隊或跨文化環境中團結協作，具有終身學習和自我完善的能力，能夠持續提高專業素養和自身素質，具有靈活處理問題的意識，能從容應對相關科技發展帶來的挑戰，不斷發展職業能力與素養。材料成型及控制工程專業所需的知識、能力、素質結構如圖1所示。

知識、能力與素質三者在材料成型及控制工程專業人才培養中各自發揮著重要的作用，它們相互影響、相互支持。我校材料成型及控制工程專業在人才培養中構建了以知識為基礎、能力為中心、素質為目標的知識、能力、素質三位一體的人才培養模式，并通過所安排的教育教學活動，使學生有明確的學習計劃和努力方向，去汲取專業知識，豐富知識體系，并具有整合知識的能力，構建合理的知識結構和能力結構，努力挖掘和發揮自身的智力潛能及創新力，再將知識和能力升華轉化為自身的內在素質，從而實現知識、能力與素質三者協調發展以及專業素養的提升。

二、材料成型及控制工程專業的課程體系對知識、能力和素質形成的支撐

材料成型及控制工程專業應用型人才在企業和研究單位主要從事實驗研究，產品的工藝設計、質量檢驗、運營管理以及新產品的設計、開發、制造等工作，因此需要具備以下三方面的知識、能力。其一，提升公共基礎素質所應具備的知識、能力和素質，主要包括：①較高的思想道德水準與人文素質水平，使學生具有較強的責任意識，正確的是非觀和道德觀，正確的人生觀和價值觀，良好的科學文化素養、人文素養和職業素養，以及身心健康并有積極樂觀的處世態度；②較強的表達和交流能力，使學生具備跨文化交流的口頭和書面表達能力，能在跨文化背景下就材料成型及控制工程領域的專業問題進行基本溝通和交流；③基礎較扎實的數學、計算機知識與信息檢索能力，使學生有一定的數學思維，能將具體工程問題轉化成數學模型，利用數學工具進行分析，熟練掌握計算機及其應用技術，能利用現代網絡技術獲取信息并幫助解決工程實際問題[5]。其二，完成材料分析、研究、改性所應具備的知識與能力。涵蓋化學、物理基本原理和基本實驗技能，材料學科基礎理論，材料合成與制備技術，材料微觀結構與性能，現代分析測試技術等。其三，專業核心知識與能力。從事材料成型領域的產品設計、工藝制作與優化、產品生產與管理所應具備的材料加工成型基礎知識。

材料成型及控制工程專業的課程體系對以上知識、能力和素質形成的支撐如圖2所示。

材料成型及控制工程專業是為裝備制造業培養人才的主要平臺，其課程設置必須以裝備制造生產過程為基礎。從機械制造工藝流程來看，材料成型及控制工程專業所需的知識與能力可用圖3表示。

知識與能力

三、材料成型及控制工程專業實現知識傳授以及能力、素質培養的途徑

我校作為一所地方院校，多年來一直以培養應用型人才為己任，為社會輸送了一批批面向一線的高素質人才。隨著社會的進步和科技的快速發展，我校的人才培養緊跟未來新興產業和新經濟的發展需要，培養具有較強實踐能力和創新能力以及國際競爭力的高素質復合型人才，以適應多變的國際環境和應對未來世界的挑戰。我校根據工程教育專業認證理念和“新工科”創新型人才培養的要求，突出實踐能力和創新精神的培養，重點通過開展以下六方面工作來實現學生知識傳授以及能力、素質培養。

（一）學習現代教育理念，牢固樹立“新工科”思想

不斷組織教師開展“新工科”教育理念的學習和交流，開展新興工科和傳統工科知識、能力和素質培養體系區別的辨析，用創新型、綜合化和全周期的新理念優化現有專業人才培養理念，指導全體教師深入探索“新工科”建設。

（二）制訂與實施科學合理的培養方案，為學生構建科學合理的知識體系

制訂科學合理的通識教育計劃，強化創新實踐教學環節，實施“理論為本、重在應用”的培養方案。重點加強通識選修課教學，涵蓋人文社會科學、科學技術、藝術素養和創新創業教育四個模塊，旨在拓寬學生視野，培養學生的綜合素養、社會責任感、人文情懷及藝術修養，滿足社會對人才的多元化需求。構建第一課堂（尤其是實踐教學環節）與第二課堂（學科競賽與大創項目等）有機結合的創新創業教育體系，鼓勵廣泛開展創新創業實踐，教賽結合，以賽促教，將創新創業教育融入人才培養的全過程。

（三）增強教師工程背景，培育具有創新能力的專業教學團隊

其一，實施“名師工程”。在省級、校級名師引領下，不斷提升專業教師隊伍整體教學科研水平。堅持要求專業任課教師到企業基層進行實踐鍛煉，提高教師的教學科研水平以及工程實踐能力。定期邀請相關行業的專家來校開學術講座，聘請國內知名專家擔任顧問或兼職教授，通過交流合作推動專業教師的教學科研能力不斷提升。其二，實施“雙導師培育工程”，打造專兼結合教學團隊。通過組織學校與合作企業之間的培訓、觀摩、進修和交流，一方面提升企業兼職導師的教育教學指導能力，另一方面促進校內導師工程實踐指導能力的提升，達到雙贏的效果。其三，培育“三全育人導師團隊”，實施導師制，將學生納入導師團隊，參與導師的科研活動。開展研究性學習是培養學生創新能力最有效的方法和手段，通過創新實踐活動來培養學生的好奇心和洞察力，提高學生學習積極主動性以及培養學生的批判性思維、創新思維和創新精神。

（四）加強專業課程建設

基于網絡化環境和教學方法手段的改革更新，建設材料科學基礎、工程材料及性能基礎平臺課；開展復合材料成型和模具設計專業方向模塊化課程群建設；通過專業實驗、專業課程設計、專業實踐和創新實踐環節，培養學生解決復雜工程問題的能力，提升學生實踐能力和創新能力。

（五）以改善實踐教學條件為重點，完善以能力培養為主線的實踐教學體系，開展項目式實驗實踐教學，提升實踐教學質量[6]

其一，增加專業實訓和創新實踐教學環節，在項目式實驗實踐培養模式下，通過綜合實驗、實習實訓、課程設計和畢業設計（論文）等教學環節，增強學生的學習能力、創新能力、實踐能力和社會適應能力，增設創新能力學分。其二，加強實驗室建設。實驗室建設以服務教學為主，實行教學實驗室、科研實驗室共建，不僅要滿足所有學生的實驗需求，也要滿足大學生開展項目式創新實驗與教師科研工作的需求。其三，加強企業實踐基地建設。與北方動力有限公司、三菱電機（中國）有限公司等企業共同建設產學研聯合培養人才基地，滿足專業學生開展項目式實習、實訓要求。建立“校企合作、平臺共享、項目引領”教學模式，圍繞實際工程問題進行綜合實踐和創新能力培養。其四，創新實踐教學模式。以項目為引導、探究性實驗為重點，結合教師科研開展專業實訓、專業課程設計和創新性競賽項目，逐步加強工程師基本素養的培育。其五，編寫材料類專業學生開展創新實踐、綜合試驗與專業實訓方面的指導書，固化創新性實踐教學改革成果。以學生為主體，以能力培養為驅動，滿足學生的個性化需求，增強學習過程的互動性和趣味性。

（六）依托項目制開展研究式、案例式和仿真式教學改革，堅持貫徹以學生為中心的教學理念

其一，依托各類項目，運用案例式教學、啟發式教學等互動型的教學模式，重點開展從材料結構成分設計、成型、性能分析到應用探討的材料成型完整的研究式教學，使學生能夠綜合應用專業知識來開展創新研究，注重激發學生的創新潛能，提升學生自主學習的能力。其二，采取以學生討論為主、教師引導為輔的教學模式，通過具有代表性的案例培養學生的學習興趣和自主學習能力，提高教學效果。其三，根據線上交流便捷的特點，引導學生積極有效地開展線上學習，同時結合教學經驗和課堂觀察，敏銳捕捉相關信息，加大引導力度，通過提出挑戰性的問題、合作等方式促進學生學習效果的不斷提升。其四，在各類實踐環節中，在考查學生實踐動手能力及實驗操作能力的同時，加大實驗報告、實習報告、調查報告、設計報告、課程論文、文獻綜述、說課、模擬試教等考核方式在學生學習成績評定中所占的比例，真正實現通過考核方式的改革促進教育教學方式的改進。

四、結語

我校材料成型及控制工程專業通過創新型人才培養模式的改革與探索，使學生的綜合素質能力得到提高與強化，學生在各類學科競賽和創新創業項目中成績顯著，教師隊伍的教育教學能力得到提升，2020年獲評為國家一流專業。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 李光明，劉震昆，鄭麗璇.多學科深度融合研究是支撐現代制造業轉型升級的關鍵引擎[J].產業與科技論壇，2019（6）：10-12.

[2] 賈維東.材料成型及控制工程專業培養方案設計思考[J].科技風，2018（36）：192.

[3] 姜曉坤，朱泓，李志義.面向新工業革命的新工科人才素質結構及培養[J].中國大學教學，2017（12）：13-17，23.

[4] 曹宏深，羅中華，陳璞，等.機械類“材料成型及控制工程”專業教學內容之管見[J].機械工業高教研究，2000（4）：61-66.

[5] 鐘海長，賴貴文，吳麗芬.新能源材料與器件專業課程體系探索[J].大學教育，2020（3）：61-63.

[6] 付澤民.材料成型及控制專業人才培養模式的探索與實踐[J].大學教育，2019（7）：150-152.

［責任編輯：龐丹丹］