基于智能材料產業創新價值鏈的校企協同育人基地建設模式探究

張鵬，朱強，欒冬

（哈爾濱工業大學（威海） 材料科學與工程學院，山東威海 264209）

為適應新一輪技術和產業變革，發達國家在先進制造技術領域發布工程教育改革前瞻報告，意在通過高等教育結構的主動調整，發展新興前沿學科專業，構建具有未來持續競爭力的新型工業體系[1-2]。我國推出《中國制造2025》，以此為導向的新工科建設也在“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”的推動下廣泛開展[3]。

智能材料是智能制造的基礎，相關對口高層次人才也是推動智能制造產業發展的重要支撐。哈爾濱工業大學（威海）材料科學與工程學院針對智能材料作為智能制造的基礎、核心、源動力地位，結合學科基礎特色，開展了智能材料與結構特色專業建設工作，并入選教育部新工科專業。

1 研究現狀

智能材料與結構專業是國家在“十三五”末期新增的材料類新工科專業，以“材料—器件—結構—系統”為主線，與材料、信息、電子、控制等多個學科廣泛交叉，更加注重基本理論與工程應用緊密結合，是智能材料、智能制造領域復合型創新人才培養的重要專業。相關教學改革問題也逐漸成為研究熱點，潘海軍等從《中國制造2025》視域下分析了地方高校智能材料課程人才培養模式，提出以OBE 理念構建智能材料課程人才培養體系，通過校企合作、項目驅動、實踐育人三個方面加強產教融合[4]。徐晶采用案例驅動式教學法，優化了智能材料類課程教學模式，將理論知識點與工程實例結合，以拓寬學生視野，強化應用分析[5]。王自平等根據行業人才需求，進行了智能材料與結構課程在土木專業研究生的教學實踐，并結合土木工程實例闡述了智能材料在結構監測、壽命預測、減振降噪、環境自適應及住宅智能化等方面的應用[6]。由此可見，強化產教融合是智能材料類人才培養的重要思路。但是，由于智能材料與結構專業建設時間較短，目前研究主要集中在相關課程的建設，有關該專業的實習實踐模式研究文獻較少。

本文主要介紹了哈爾濱工業大學（威海）材料學科智能材料與結構專業結合新工科人才培養要求和目前材料類專業實踐實習的普遍問題，通過分析高校、企業、學生在實踐實習中的根本需求，基于智能材料產業創新價值鏈，探索并實踐了“校內+校外”的模塊化全鏈條式校企協同實踐人才培養模式，希望能為相關專業實踐教學方案的設計與優化提供參考。

2 實習模式與新工科培養要求存在的差異

通過實際調研和總結發現，目前高校材料類專業實習實踐類培養環節的大致情況為[7-9]：在既定培養方案和教學計劃的前提下，高校有總體教學安排，企業也有自身生產計劃。因此，高校一般集中安排學生以專業為單位組隊，由教師帶隊到企業完成實踐教學。形式主要是在保證安全和盡量不影響生產的前提下，安排管理專員和技術專員帶隊參觀車間并講解交流。這種形式有效緩解了高校整體教學計劃的制定壓力，最大限度降低了企業接待難度。但是，智能材料專業涉及材料、力學、控制等領域和器件、結構、系統等層級的研制及集成等技術，實踐教學體系龐大，按照完整產業鏈制定實踐教學計劃會涉及多家企業。在既定計劃下，大量時間不得不耗費在路程中轉、過程組織、企業介紹和重復性安全教育上，嚴重擠占了有效實習時間。同時，隨著國家對復合型創新人才[10]、企業對開放創新合作[11]、學生對就業競爭力提升的需求變化[12]，現有實習實踐模式難以滿足各方需求，各方參與驅動力不足，不利于提升實踐教學質量。主要表現為以下幾點：

2.1 企業難以獲得創新力支持

企業的根本需求是推廣宣傳和吸引優秀人才服務自身發展，與科研人員交流技術問題，謀求技術合作。但是，由于教學計劃既定，師生在一家企業的有效實習時間有限。同時，出于情景導入、吸引人才、保證安全的需求，企業必須保證情況介紹、安全教育、現場實習的有效時間，與高校科研人員深入交流機會有限，造成協同動力不足[13]。由于企業希望通過支持實習而吸引人才、尋求技術合作的需求不能被滿足，加上實習期間企業的正常生產會受到影響，企業很難保持對實踐教學的持續投入和支持，實踐教學基地難以持續維護。為完成教學計劃，高校只能逐漸降低實習基地標準，不利于保障智能材料領域人才培養的質量。

2.2 學生難以滿足自身發展需求

學生的根本需求是獲得行業需要的綜合素質與能力鍛煉，提升未來就業競爭力[14]。但是，該模式下學生只能在有限時間內按照既定路線完成實習，無法深入了解行業情況和獲得綜合訓練。該模式滿足不了學生希望通過實習深入了解行業動向和應用知識解決實際問題的需求，導致學生的實習熱情逐漸降低，影響實習質量。

2.3 實踐內涵深度不足，培養目標難以達成

國家對實踐教學的內涵要求是引導學生深入了解產業、行業情況，啟發應用創新思維，鍛煉知識應用和實踐創新能力。但是，通過上述分析可以發現，當前培養模式很難讓絕大部分學生達到上述培養目標。通過批閱實習筆記和報告發現，部分筆記主要為企業產品介紹、設備參數、工藝框圖、場地設計等無須現場學習即可得知的內容，實習報告中的反思總結多為學生返校后查閱資料自學所得。在該模式下，部分學生缺少技術交流和對工藝、技術、應用集成等方面的反思與內化，實習質量難以保證。而智能材料與結構專業作為新工科專業，更加注重集成應用創新能力培養，現有實踐教學模式很難讓多數學生達到這一目標。

3 基于智能材料產業創新價值鏈的校企協同育人基地建設思路

按照新工科建設要求，相關專業的教育模式應當推進“科學范式”向“工程范式”的轉變，將工程素養和創新能力作為人才培養的重點[10,12]。因此，學生應該更深入了解智能材料產業創新鏈的各個環節并具備較強的工程問題解決能力。實際參與企業技術革新和新品研發是提升工程素養和創新能力的最佳途徑，也是理想的實踐教學模式。但是，由于實踐教學計劃是高校的既定安排且受到多方條件限制，上述理想狀態短期內很難實現。因此，實踐教學模式應當圍繞培養目標，以盡可能貼近理想的實踐教學狀態的模式進行設計與優化。

創新價值鏈主要包含創意的產生、轉換、傳播等環節[15]，受產業升級轉型影響，開放式創新逐漸成為多數企業的主要創新模式，即企業在期望發展技術和產品時，以項目委托、平臺共建、人才項目等合作形式，借助外部創新力量完成相關研發任務[16]。高校具有良好的基礎創新優勢和較強的成果轉化潛力與需求，是企業理想的合作伙伴。而新工科專業的實踐教學正是讓一批具有良好基礎創新素養的學生進入企業實踐，一定程度上成為企業階段性外部創新力量的教學環節。

智能材料產業鏈的層級主線是“材料—器件—結構—系統”[4-5]，結合創新價值鏈要素，智能材料產業創新價值鏈主要環節一般包括：“材料設計—材料制備—分析測試—組織調控—加工工藝—樣品試制—產品中試—應用集成”等。高校和企業可以在創新價值鏈中發揮不同關鍵作用，以項目的形式完成實踐教學，符合新工科人才培養目標。

在保證高校、企業、學生根本需求的前提下，明確各方在基于智能材料產業創新價值鏈的校企系統培養工作中的定位及作用。

企業：提出技術、產品需求，引導創意產生，并執行創意的廣度轉換和傳播，即負責智能材料、工藝及產品的中試、應用集成，為學生提供實踐題材、實操訓練及配套支持。

高校：組織實現創意的產生及轉換論證，即負責指導智能材料、工藝研發及樣件試制，與企業合作實現產品中試，傳授學生必要知識及基礎實驗、操作、分析技能。

學生：在高校和企業的共同指導下參與企業技術革新和新品研發全過程，并獲得綜合鍛煉。

學科針對當前既定實習計劃和新工科人才實踐需求，基于智能材料產業創新價值鏈，提出了將實踐訓練貫穿培養過程的“校內+校外”模塊化全鏈條式校企協同實踐培養模式。

“校內”模塊，通過整合校內科教平臺資源和邀請共建中試平臺的方式完善校內實踐平臺體系，將實際生產中需要的基礎樣件加工、測試分析等實踐環節轉至校內集中培訓和實踐。在保證培養學生基本實踐技能的同時，提高實踐效率。

“校外”模塊，依托學科承擔的校企科研項目，由項目團隊骨干成員擔任指導教師，并分解項目內容，設置實踐課題，學生被分組并派至委托企業完成不少于10天的實踐任務。同時，通過提高實踐形式靈活性，保證有效實習時間，即允許學生以學位論文、假期實習、課程設計、創新競賽等形式完成實踐。在保證原來實踐目標的基礎上，使學生有目的地進行自主學習和實踐探究，并獲得更多深入了解產業情況、技術創新問題的機會，深化實踐內涵。

4 實踐基地的構建方法

（1）選取適宜的合作企業。在上述實踐培養模式下，企業應當具備以下條件：產品屬于智能材料產業并具有較完整的產品及技術集成生產體系，具有較強的技術創新研發需求、較充足的研發投入，能夠為學生提供實踐條件并參與過程指導。材料學科兼具理論研究與技術應用的雙向側重特色，與企業方具有較好的合作基礎，具有較豐富的校企橫向項目合作題材。委托橫向合作的多數企業很好地滿足了上述要求，是共建產教融合實踐基地的最佳伙伴。因此，學科確定了以項目合作基礎為主要因素尋求合作伙伴的思路，最終與中國核工業建設有限公司、北京鋼鐵研究總院、歌爾集團、青島藍光晶科新材料、煙臺南山集團、山東工業陶瓷設計院等建立學生派出聯合實踐培訓合作。邀請威海云山、歌爾集團等入校建立產品中試測試平臺并聯合共建省級產教融合培養基地。

（2）構建較完善的校內實操訓練平臺。高校作為創意產生及轉換論證環節的負責方，應當構建滿足相關職能需求的平臺體系。學科構建了集材料設計與制備、性能分析測試、加工工藝及配套裝備設計與驗證等功能的一體化創新應用科教研究平臺群。包含三個國家級省部重點實驗室分室、科技部海洋工程材料及深加工技術國際聯合研究中心、山東省特種焊接技術重點實驗室、山東省軍民兩用新材料及制品高校重點實驗室、山東省高性能構件及成形工藝與裝備工程技術研究中心、威海市石墨深加工工程技術研究中心、威海市精密塑性成形工程技術研究中心、威海市特種陶瓷材料設計與制備重點實驗室等多個科教平臺。系列平臺滿足了“新材料設計—材料制備—分析測試—性能優化—加工工藝—樣品試制—產品中試”等對應功能，滿足了校內實踐需求。

（3）以教改項目為牽引，推進實踐基地建設。由學科各團隊分別負責部分建設工作，并通過教改項目立項形式完成，有利于實現各類建設資源的高效整合與建設方案的有效落實。同時，在項目申請與執行過程中獲得更廣泛的專家建議，實現工作側面論證。目前，實踐基地建設、專業建設等相關工作已分別獲得教育部產教融合實踐育人項目和哈爾濱工業大學教學改革研究項目的立項支持。

（4）以技術問題為主題，以創新競賽為載體，引導深化實踐內涵，培育實踐創新成果。學科邀請歌爾集團設立“歌爾杯”創新大賽，題目以智能材料產業技術問題為主導，吸引學科教師指導學生組隊參賽，學生在參賽過程中深入了解產業實際情況，圍繞實際工程問題開展自主學習，在教師和企業工程師指導下提出技術問題解決方案并付諸實施，綜合實踐能力得到全面鍛煉。

5 結語

本文以哈爾濱工業大學（威海）智能材料與結構新工科專業的實踐模式研究為例，通過分析現有實踐教學模式與新工科人才培養標準差異，以滿足新工科建設背景下實踐教學活動中高校、企業、學生三方根本需求為目的，基于智能材料產業創新價值鏈概念，對“校內+校外”的模塊化全鏈條式校企協同實踐培養模式進行了探索和實踐，得到主要結論如下：

（1）實踐教學方案的設計要充分考慮國家、學生、企業的根本需求。高校人才培養目標必然與國家的人才需求一致，也是方案實施措施制定的依據。學生是實踐主體，滿足其實踐需求是保證實訓成效的重要驅動力。企業是未來的人才聘用方，考慮其需求亦是實現“訂單式”人才培養的根本要求。

（2）在既定培養方案的前提下，通過完善高校工程技術平臺體系，滿足基本技能實訓需求，采取“校內+校外”的模塊化全鏈條式實踐方式，有利于降低企業接待壓力，提升實踐的效率和靈活性。可以促使實踐基地較分散、實踐工藝門類較多的學科尋求更適合的合作企業，聚焦和優化外派實踐環節設計，進而提高校外實踐教學質量和校外實踐基地質量。

（3）依托學科承擔的校企橫向項目為題材，設計“課題式”校外實踐模塊，有利于將校外實踐有機融入其他培養環節，提升實踐形式的靈活性，進而在既定培養方案下無形拓展實踐維度，為學生提供更多綜合鍛煉和深入產業的機會，為企業和教師提供更多的研發創新人力支持，進而實現多方共贏的良好局面，有利于校企協同育人模式的良性推進。