金屬材料工程專業(yè)在新工科建設中的探索與實踐

摘"要：本文對江蘇理工學院金屬材料工程專業(yè)的建設歷程，從基礎建設、機遇轉型到未來規(guī)劃三個方面進行了闡釋。基礎建設中，以OBE理念為引領，完成了專業(yè)特色內(nèi)涵、師資人才儲備、課程體系重構、學科競賽參與等方面的全面完成，奠定了專業(yè)發(fā)展的基礎。在此之上，抓住地方產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，為專業(yè)添上新工科色彩，成立了增材制造和電池材料兩個新方向，形成本專業(yè)成長的新突破口。未來，將進一步發(fā)展新工科內(nèi)涵，深耕“工”學、“工”廠、“工”業(yè)，落實產(chǎn)教融合之路，將學業(yè)與事業(yè)對接，助力專業(yè)人才成長。

關鍵詞：金屬材料；新工科；增材制造；電池材料

Exploration"and"Practice"of"New"Engineering"Construction"in

Metal"Material"Engineering"Major

Zhang"Yang*"Sun"Shunping"Wang"Hongjin"Li"Xiaoping

School"of"Materials"Engineering，Jiangsu"University"of"Technology"JiangsuChangzhou"213001

Abstract：This"paper"introduces"the"construction"process"of"the"metal"materials"engineering"major"of"Jiangsu"University"of"Technology"from"three"aspects"that"are"infrastructure"construction，opportunity"transformation"and"future"planning.In"the"stage"of"infrastructure"construction，guided"by"the"OBE"concept，the"connotation"of"professional"characteristics，the"reserve"of"teachers，the"reconstruction"of"the"curriculum"system，and"the"participation"in"discipline"competitions"have"been"fully"completed，laying"the"foundation"for"development.Based"on"the"first"stage，the"advantages"of"local"industries"has"been"taken"in"adding"new"engineering"colors"to"the"major.Also，two"new"directions"of"additive"manufacturing"and"battery"materials"have"been"established，forming"a"new"breakthrough"in"the"growth"of"this"major.In"the"future，new"engineering"will"be"deeply"cultivated"through"studyindustryprofession"mold"leading"by"the"integration"of"industry"and"education"concept"to"connect"studies"with"careers"and"help"the"growth"of"professional"talents.

Keywords：Metal"Materials；New"Engineering；Additive"Manufacturing；Battery"Materials

1"概述

金屬材料與人類文明的發(fā)展和社會的進步關系密切，是現(xiàn)代社會中經(jīng)濟、科技、民生領域必不可少的基礎材料。同時，金屬材料產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國家發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略意義。金屬材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對金屬材料工程專業(yè)人才需求提出了更高的要求。

1.1"新工科背景

教育部、工業(yè)和信息化部、中國工程院發(fā)布《關于加快建設發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》中指出，新工科是主動應對未來的策略，其重點包括“改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)……主動布局未來戰(zhàn)略必爭領域人才培養(yǎng)”等。各高校爭相開展了新工科的相關探索，在其內(nèi)涵解讀、實施途徑、成效評價等各方面涌現(xiàn)不少成果。［13］工程教學改革是學生的期望、教師的責任、國家的要求和社會的需求。在建設新工科的大背景下，傳統(tǒng)專業(yè)如何適應當前產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級的需求，成為高等學校傳統(tǒng)專業(yè)改革建設的首要目標。

1.2"校城融合策略

江蘇理工學院位于江蘇省常州市，常州制造業(yè)發(fā)達，其中千億級產(chǎn)業(yè)就有高端裝備、新能源、新材料、新能源汽車及汽車核心零部件，新一代電子信息技術等產(chǎn)業(yè)集群。近年來，本校深入實施校城融合發(fā)展戰(zhàn)略，探索高校與地方深度合作、優(yōu)勢互補、共享資源、共贏發(fā)展的新路徑。為滿足常州乃至長三角地區(qū)先進制造業(yè)對金屬材料工程專業(yè)高素質(zhì)應用型本科層次人才的迫切需求，江蘇理工學院于2017年開設金屬材料工程本科專業(yè)。與兄弟院校擁有較長辦學歷史的金屬材料工程專業(yè)相比，我校金屬材料工程專業(yè)開設時間短，專業(yè)建設成果缺乏積累。但同時，本專業(yè)團隊積極進取，勇于創(chuàng)新，過去7年時間里在專業(yè)建設方面開展了一系列有益的探索與實踐。

2"建設初期

本專業(yè)創(chuàng)辦之初，著力于在以下五個方面進行特色發(fā)展。

2.1"提煉專業(yè)特色

在國內(nèi)同層次高校中同類專業(yè)發(fā)展已相對成熟的大環(huán)境下，本校專業(yè)建設如何體現(xiàn)自身的特色和優(yōu)勢，是團隊首先面臨的問題。通過廣泛調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有專業(yè)的人才培養(yǎng)思路大多延續(xù)了傳統(tǒng)金屬材料工程的特征，即以鋼鐵材料為人才培養(yǎng)的中心和主線。［46］然而，一方面，隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，對于輕量化金屬材料的需求越來越迫切，以鋁、鎂、鈦等為代表的輕合金材料的應用場景和規(guī)模越來越大。另一方面，以增材制造為代表的新型成型加工技術飛速發(fā)展，亟須在人才培養(yǎng)過程中新增相關內(nèi)容。［79］基于以上兩點，團隊決定在我校金屬材料工程專業(yè)的人才培養(yǎng)體系突出輕合金和增材制造兩個人才培養(yǎng)特色，大幅增加輕合金和增材制造相關內(nèi)容在人才培養(yǎng)過程中的比重，致力于培養(yǎng)掌握輕合金材料和增材制造基本知識和技能的應用型本科人才，與現(xiàn)有同類型專業(yè)形成差異化發(fā)展的態(tài)勢。經(jīng)過近7年的實踐表明，這一發(fā)展路線的選擇為我校金屬材料工程專業(yè)建設開辟了一條新路，幫助專業(yè)在較短時間內(nèi)形成了較為鮮明的人才培養(yǎng)特色。

2.2"優(yōu)化師資隊伍

培育一支專業(yè)基礎扎實、負責任、有擔當?shù)膸熧Y隊伍是做好專業(yè)建設的基礎。本專業(yè)在明確專業(yè)定位和特色后，即著手組建專業(yè)師資隊伍，主要從以下三個方面開展工作。第一，挖掘校內(nèi)現(xiàn)有師資力量，根據(jù)教師研究方向與金屬材料工程專業(yè)的匹配度，將一批具有豐富教學經(jīng)驗、科研能力突出的教師調(diào)整為金屬材料工程專業(yè)專任教師，作為專業(yè)建設的骨干力量；第二，引進新鮮血液，從國內(nèi)外知名高校引進具有相關專業(yè)學科背景的優(yōu)秀青年博士，在注重青年博士教學科研潛力的同時，重點關注具有應用型研究背景的專業(yè)人才，為應用型人才培養(yǎng)打下基礎，先后從東南大學、西北工業(yè)大學、南京航空航天大學、蘭州理工大學等國內(nèi)知名高校引進優(yōu)秀青年博士5人。第三，聘請行業(yè)專家擔任兼職教師，利用學校地處長三角中軸的區(qū)位優(yōu)勢和常州制造業(yè)發(fā)達的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，依托與學校建立長期合作關系的大型企業(yè)，聘請在輕合金和增材制造行業(yè)具有較大影響力的行業(yè)專家擔任兼職教師，由行業(yè)專家承擔部分課程和實踐環(huán)節(jié)的教學任務，并與校內(nèi)導師共同承擔本科畢業(yè)設計指導工作，深入?yún)⑴c人才培養(yǎng)。

2.3"貫徹OBE理念

近年來，隨著工程教育認證的不斷推進，OBE理念也逐步在高校人才培養(yǎng)方案中鋪展開來。本團隊在專業(yè)建設之初就堅決貫徹OBE理念，并落實到專業(yè)建設的每一步。始終堅持以學生為中心，以學生的能力養(yǎng)成為目標，堅持目標導向和問題導向，堅持持續(xù)改進理念，將持續(xù)改進環(huán)節(jié)落實到常規(guī)教學工作中來。例如，每學年教學活動結束后（暑假期間）組織團隊成員開展檢討復盤，明確人才培養(yǎng)過程中的痛點、難點，并在新一輪人才培養(yǎng)方案修訂中及時體現(xiàn)改進思路和舉措。再比如，每學期開展學生座談，交流學生對課程、對教師、對學院各項工作的意見和建議，團隊給予反饋并確定改進措施，等等。

2.4"改革課程體系

課程教學是人才培養(yǎng)的主要環(huán)節(jié)之一，因此，建立適應人才培養(yǎng)定位、凸顯專業(yè)特色的課程體系是做好專業(yè)建設的關鍵。根據(jù)專業(yè)定位和特色規(guī)劃，團隊對金屬材料工程專業(yè)的課程體系進行了深度重構。一是對傳統(tǒng)課程進行了優(yōu)化重組，在確保知識體系完整的前提下，對部分內(nèi)容相近的傳統(tǒng)課程進行了合并或減少學時，為新課程的加入提供了空間。二是重點增加了輕合金材料和增材制造方向的理論和實踐課程，并加大了基礎課程中輕合金材料和增材制造相關內(nèi)容的講授比例。三是突出課程體系中實踐動手能力的培養(yǎng)，實踐動手能力是應用型人才最突出的特征之一。實踐動手能力的培養(yǎng)離不開課程體系中完備的實踐環(huán)節(jié)訓練，通過重構課程體系，一方面，團隊為絕大部分專業(yè)課程開設了課內(nèi)實驗或實踐環(huán)節(jié)，確保了理實一體化教學的順利進行；另一方面，系統(tǒng)開設了課程設計、項目教學、技能培訓、綜合實踐、畢業(yè)設計等系列化、難度和要求層層遞進的專門性實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生解決具體工程問題的實踐能力。

2.5"參加學科競賽

參加學科競賽是培養(yǎng)鍛煉學生綜合素質(zhì)和能力的一個重要途徑，對于我校金屬材料工程專業(yè)這樣一個定位為高層次應用型人才培養(yǎng)的專業(yè)尤為重要。本團隊有長期指導學生參加各級各類學科競賽的豐富經(jīng)驗，在中國大學生鑄造工藝設計大賽中成績尤為突出，多次獲得全國一、二等獎。本專業(yè)開設后，教學團隊提出了“以賽促教”的思路，將“鑄造工藝設計”課程、鑄造工藝設計實踐、畢業(yè)設計等校內(nèi)學習活動與中國大學生鑄造工藝設計大賽、企業(yè)實習等校外活動有機結合。具體而言，有以下三個方面：一是以“鑄造工藝設計”課程和鑄造工藝設計實踐為理論和實踐基礎，以參加中國大學生鑄造工藝設計大賽為提升，以鑄造工藝類畢業(yè)設計為成效檢驗，系統(tǒng)培養(yǎng)和提升學生的鑄造設計工藝水平；二是將鑄造工藝類畢業(yè)設計與企業(yè)實習相結合，采用校企聯(lián)合指導的形式，直接采用企業(yè)產(chǎn)品案例作為畢業(yè)設計題目，真做真練，并為學生就業(yè)打下良好基礎；三是著力擴大參賽范圍，改變以往學科競賽參與面小的不利局面，采用多支隊伍組隊參賽的形式，為大部分畢業(yè)班學生提供參賽機會。此外，團隊還積極拓展參賽渠道，先后組織學生參加中國大學生金相技能大賽、中國大學生熱處理工藝大賽等學科競賽，在取得優(yōu)異成績的同時，大大鍛煉了本專業(yè)學生的實踐動手能力。

3"轉型發(fā)展期

近年來，一方面，增材制造技術飛速發(fā)展，為制造業(yè)顛覆性創(chuàng)新提供了可能，我國對增材制造領域專業(yè)人才的需求更加迫切，這也從側面證明了我校金屬材料工程專業(yè)開設之初即以增材制造為主要特色方向的前瞻思考是非常正確的。另一方面，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異，已成為我國新型工業(yè)化過程中實現(xiàn)彎道超車的典型案例。新能源汽車和儲能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展給動力和儲能電池行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機遇，特別是常州提出建設“新能源之都”，在新能源電池相關材料等領域的人才缺口巨大，我校金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)建設來到了十字路口。面對難得的發(fā)展機遇，學院果斷決策，對金屬材料工程專業(yè)進行轉型發(fā)展，一方面，在金屬材料工程專業(yè)前期建設基礎上，申請開設增材制造工程專業(yè)；另一方面，將現(xiàn)有金屬材料工程專業(yè)內(nèi)涵向電池材料方向轉變，逐步形成新的特色方向。確定這一整體轉型思路后，具體開展了以下兩個方面的工作。

3.1"開設增材制造工程新專業(yè)

針對增材制造領域不斷增長的人才需求，在增材制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂過程中，深入調(diào)研國內(nèi)增材制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢、企業(yè)用人需求規(guī)模和方向，并充分吸收已有增材制造工程專業(yè)的建設經(jīng)驗，多次組織行業(yè)和高校知名專家開展專題論證，為人才培養(yǎng)方案中的人才培養(yǎng)定位和目標等關鍵內(nèi)容嚴格把關。增材制造行業(yè)是一個多學科交叉融合的行業(yè)，要求學生具有較為寬廣的知識面，能夠從材料、設備、控制等多方面開展技術創(chuàng)新。因此，我校增材制造工程專業(yè)以金屬材料工程為基礎，在課程體系設置中充分融合機械、控制等相關學科方向，充分體現(xiàn)增材制造工程專業(yè)的學科交叉特色，幫助學生充分了解增材制造涉及的全產(chǎn)業(yè)鏈，掌握關鍵環(huán)節(jié)和關鍵因素，培養(yǎng)學生適應行業(yè)需求的解決問題能力。

3.2"開設電池材料新方向

針對長三角地區(qū)特別是常州對新能源尤其是電池材料方向人才需求的爆發(fā)性增長，團隊在金屬材料工程專業(yè)下開設電池材料新方向。將產(chǎn)業(yè)學院和微專業(yè)建設相結合，一方面，在校內(nèi)開設電池材料微專業(yè)，在大二和大三年級的金屬材料工程專業(yè)中招募學生就讀微專業(yè)，開設專門的電池材料課程模塊，幫助學生從理論上迅速掌握電池材料基本理論知識；另一方面，聯(lián)合多家電池材料行業(yè)頭部企業(yè)創(chuàng)辦江蘇省新能源汽車動力電池重點產(chǎn)業(yè)學院，充分利用行業(yè)和企業(yè)資源開展本科人才培養(yǎng)，聘請企業(yè)技術專家擔任課程授課教師和學生實踐導師，批量化安排學生赴企業(yè)開展實踐實訓和畢業(yè)設計等實踐環(huán)節(jié)，充分了解掌握電池材料的設計、制備、加工和回收全過程。目前，電池材料微專業(yè)已經(jīng)順利完成申報工作，并開始招生。

4"未來規(guī)劃

經(jīng)過近7年的建設，江蘇理工學院金屬材料工程專業(yè)已初具特色，初步達到了專業(yè)開設之初制定的人才培養(yǎng)目標。但是，專業(yè)建設只有進行時，沒有完成時。下一步，本團隊計劃立足現(xiàn)有基礎，重點圍繞推進工程教育認證和產(chǎn)教融合兩個方面，創(chuàng)新工作思路和方法，推動我校金屬材料工程及相關專業(yè)又快又好發(fā)展，爭取探索出一條地方應用型高校傳統(tǒng)工科專業(yè)轉型發(fā)展的新路子。

結語

金屬材料專業(yè)既是傳統(tǒng)制造業(yè)中不可或缺的部分，更是未來關鍵新興技術中至關重要的組成，而高校作為人才培育的基地，須以開放之姿在新變局中克難求新，這是全體高校教師的共識。本文僅以本校金屬材料專業(yè)建設中的舉措為例，邀同行共議專業(yè)建設之路。

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基金項目：2022年江蘇理工學院教學改革與研究項目（11610512301）

*通信作者：張揚（1988—"），男，漢族，江蘇宜興人，博士，副教授，研究方向：金屬材料。