“新工科”背景下地方高校专业改革思考
摘 要：文章探讨了在“新工科”背景下，材料科学与工程专业如何发展的问题，并以湖北工业大学材料科学与工程专业为例，探索地方高校材料科学与工程发展改革的新思路。提出以产业需求为导向更新培养理念，介绍了专业“721”人才培养模式改革的方法，以及课程体系设置构建、教学方法改革思路，为开展教学改革提供有效参考。
关键词：“新工科”;地方高校;材料科学与工程专业;改革
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）24-0131-03
Abstract： This paper explores how to develop Materials Science and Engineering （MSE） under the background of "Emerging Engineering". It takes the MSE of Hubei University of Technology as an example， exploring new ideas for MSE development reform in local universities. This paper proposes to update the training concept based on industrial demand， the method of reforming the professional "721" talent training mode， and the ideas of curriculum system construction and teaching method reform， in order to provide reference for more effective teaching reform.
Keywords： "Emerging Engineering"; local university; Materials Science and Engineering （MSE）; reform
为应对新一轮科技革命与产业变革，支撑创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，2017年2月以来教育部积极推进新工科建设，形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”[1-3]。在“复旦共识”里明确指出了地方高校的发展方向：地方高校要对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用。地方高校要主动对接地方经济社会发展需要和企业技术创新要求，把握行业人才需求方向，充分利用地方资源发挥优势，凝练办学特色，深化产教融合、校企合作、协同育人，增强学生的就业创业能力，培养大批具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才。
材料科学与工程专业是一个一级学科，是研究材料组成、结构、加工工艺与其性能和应用的学科[4，5]。该专业有三个重要属性：一是多学科交叉，二是与实际使用结合非常密切，三是一个正在发展中的学科。在“新工科”背景下，材料科学与工程如何发展，是一个亟待解决的问题。湖北工业大学材料科学与工程专业创建于2002年，2006年本专业所属材料学学科获批湖北省重点学科，并获得一级学科硕士授权点，2008年获准设立楚天学者岗位，2012年专业所属材料科学与工程一级学科被评选为湖北省重点学科，“十三五”期间材料学科成为学校博士点立项建设学科。经过十余年的发展和建设，专业在无机非金属材料领域和学生创新创业能力培养方面形成了鲜明的特色，2009年我校被评为全国就业50强，本专业作为学校新专业就业情况最好的典型代表对外宣传，所培养学生受到企业和社会欢迎。本文以湖北工业大学材料科学与工程专业为例，探索材料科学与工程发展的新思路。
一、以产业需求为导向，更新材料科学与工程专业本科生培养教育理念
在“新工科”中，“新”有三个方面的内涵：新兴、新型和新生。“新兴”指的是全新出现、前所未有的新学科，主要指从其他非工科的学科门类，孕育、延伸和拓展出来的面向未来新技术和新产业发展的学科，如以新能源、新材料、生物科学为代表的新技术，以光伏、锂离子电池和基因工程为代表的新产业。“新型”指的是对传统的、现有的（旧）学科进行转型、改造和升级，包括对内涵的拓展、培养目标和标准的转变或提高、培养模式的改革和创新等。“新生”指的是由不同学科交叉，包括现有不同工程学科的交叉复合、工程学科与其他学科的交叉融合等而产生出来的新学科。
我国在《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《中国制造2025》中明确指出，国家产业政策向以新材料产业为代表的高新技术领域倾斜，这对新材料产业发展将产生重要的推动作用[6]。目前我国正面临产业结构调整，一方面传统行业产能过剩需要减产减员，另一方面战略新兴产业急需大量高端科技型人才。基于新能源材料领域的飞速发展，我们要构建一套“新工科”理念下的应用型人才培养方案，培养新材料设计、新能源材料领域的技术骨干力量，培养具有快速学习的能力、善于用学科交叉的思维模式去完成未来的各种类型新任务的高素质应用型人才。
湖北经济发展的战略布局“一芯两带三区”，其中的“一芯驱动”就是依托“四大国家级产业基地”和“十大重点产业”，着力发展以集成电路为代表的高新技術产业、战略性新兴产业和高端成长型产业，培育“芯”产业集群，将武汉、襄阳、宜昌等地打造成为综合性国家产业创新中心、“芯”产业智能创造中心、制造业高质量发展国家级示范区。“两带支撑”主要是强调绿色可持续发展，既突出环境保护，又强调特色发展[7]。
根据湖北工业大学“要扎根湖北大地办人民满意的高水平工业大学”的办学理念，材料科学与工程专业未来的发展定位为：以提高人才培养质量为根本，立足湖北、服务湖北、面向全国，以绿色工业为引领，培养在材料设计与研究、新能源材料领域创新创业和实践能力强的高素质应用型人才。将本专业培养目标与我省支柱产业如长江存储、武汉新芯、烽火科技、长飞光纤、中建三局、神龙汽车等大型集团公司紧密对接，为我省光电子产业群提供新材料、新技术支撑。根据近两届毕业生数据统计，本专业学生考研率一直维持在35%-40%，就业热门方向主要集中于建材、新材料/汽车、电子三个方向，分别占毕业生人数的21.1%、12.3%和17.5%。
结合工程教育认证的思想，可从以下几方面对材料科学与工程专业的培养目标进行更新：
1. 强化学生具备较好的工程实践能力，能运用材料科学与工程专业基础知识、专业技术解决材料设计与研究、新能源材料领域中的复杂工程问题（专业能力）。
2. 培养学生具备良好的综合素养与职业规范（职业素养与规范）。
3. 培养学生具备一定的管理知识及沟通能力，能以团队观念实施项目开发及运行（管理与团队合作）。
4. 培养学生具备较好的创新意识、终身学习能力、可持续发展理念（创新意识与可持续发展）。
二、材料科学与工程专业“721”人才培养模式改革
新一轮工业革命需要我们从科学技术、经济、法律和政治等各个角度分析和把握未来发展的新模式。这就要求新一代工程人才不仅要有扎实的理论支撑和实践经验，还要有前瞻性眼光和创新精神，具备良好的领导能力、多领域知识和技术组织整合能力、深厚的文化背景和全球视野。基于此，湖北工业大学材料科学与工程专业人才的培养机制有待进一步改进，以适应新一代工程人才培养的要求。
湖北工业大学正在实施“721”人才培养模式改革：针对70%左右的学生，以就业为导向，推行资源约束型高校学分制，开展校企联合大类培养，培养高素质应用型人才;针对20%左右的学生，培养一专多能复合型人才;针对10%左右的学生，培养创新人才。
本专业近年来踏实贯彻与实施学校“721”人才培养模式改革的战略，取得了显著的成效：
1. 为落实拔尖创新人才培养方针，本专业从2012级开始实施导师制，学生素质得到明显提高。近3年本专业学生参与各类创新创业项目72项;近3年参与发表论文11篇，其中第一作者（或导师第一）9篇;近3年参与申请专利8项;在各类学科竞赛中取得80余项校级及以上奖励。
2. 本专业积极鼓励学生选修双学位。我校从2009年开始，加入湖北省教育厅主导的“十校联合”，中南财经政法大学、中南民族大学、湖北工业大学、武汉工程大学、武汉纺织大学、湖北经济学院、湖北警官学院、武汉体育学院、湖北美术学院、湖北第二师范学院等10所高校以资源共享、优势互补、平等互利、相互促进为原则，联合办学。10所学校中符合条件的学生均可跨校、跨学科辅修第二学位。近几年每届学生约有15～20%的学生选修市场营销、人力资源管理、金融等第二专业，综合素质得到极大提升。
3. 湖北工业大学作为省属工科院校，主体学生（约70%）的培养目标是高素质工程技术人才。本专业重点从实践教学着手，构建了“实验教学-实习实训-毕业设计（论文）-创新创业教育-课外科技活动-社会实践”等六元结合的实践教学体系，利用校内各类实践平台，按“专业基础技能”-“工程应用能力”-“职业能力”的推进程序，强化专业技能培养、工程能力培养、职业能力培养，突出学生无机非金属材料特色能力培养。
此外，本专业积极推行短学期制度。短学期实践是学校实施“721”人才培养模式和短学期制度改革的重要举措，也是实现学校提出的创新创业和实践能力强的高素质应用型人才本科培养目标的重要实践教学环节。根据学校“721”人才培养模式改革所提出的“18+2+18+4”的学期模式，安排冬季学期2周，夏季学期4周，主要用于集中实践、素质拓展教育以及部分选修课程教学，尤其是开展科技创新类、社会实践类、实习实训类的实践活动。其中一年级围绕“认识大学、规划自我”的主题展开，二年级围绕“接触专业、认识社会”的主题展开，三年级围绕“深入专业、体验社会”的主题展开，四年级围绕“运用专业、服务社会”的主题展开。通过短学期实践，培养学生创新精神与实践能力，提高学生发现问题、分析问题、解决问题、交流沟通等能力，加深学生对社会的认识，增强学生体验社会、参与社会服务的意识与责任心。在学生的四年学习中，需要进行7次的短学期社会实践，在寒暑假进行，学生通过答辩后记入短学期学分。
本专业2018年获批湖北省“荆楚卓越工程师协同育人计划”，基于协同创新的基本原则，积极探索与湖北周边企业联合培养的思路。目前与本专业签署实习就业协议的校外企业实践教学基地有8家，承担了专业认识实习、生产实习和毕业实习，以及学生的短学期社会实践。校企之间往往先期开展实习实训基地共建模式，使工程实践人才更好满足企业发展实际需求。然后随着企业向更高层次发展需要，往往随后与高校科研院所联合组建开发机构、中试基地或研究所，各方基于长远发展的目的，针对较为复杂的技术进行长期合作，目标是使企业在技术上保证在同行业中的竞争优势，并源源不断地为企业开发出新产品。同时，本专业聘请了10名企业高级技术人员作为专业的兼职教师，形成较为稳固的企业导师团队。
三、构建适应“新工科”人才培养要求的课程体系，创新教学方式与技术
新工科内涵落实在专业课程建设上由科学素养培养、工程素养培养、职业技能培养三部分组成：由“材料科学基础”、“材料物理”、“材料科学研究方法”等系列课程建设形成了系统的材料微观结构设计能力培养，培养学生的科学素养。由工程制图、工程力学、传感器应用等共同构成工程素养，为未来的智能制造输送有工程能力的人才;由“基礎电化学”、“半导体材料与器件”、“新能源材料与器件”等新能源材料的课程模块，对接湖北省新能源、新材料领域的产业发展，构成学生快速适应企业发展的职业素养。
1. 培养“大工程观”，设置更加全面的通识教育选修
课。“大工程观”要求工科生注重工程本身的整体性，不会割裂的看待整个工程项目。学生不仅要学会相关的技术学科知识，还要对所参与的过程相关经济、政治、社会和技术系统有全方位的了解，这就需要培养解决复杂工程问题的能力。本专业在通识教育选修课10个学分中，学生需要至少选修基础科学、艺术与人文科学、经济与管理各1个学分，兴趣体育2个学分;在创新创业方面，增加创新理论基础1学分、大学生创业基础2学分;在绿色工业方面，限定从《生态文明》、《清洁生产》、《低碳经济》、《可持续发展与循环经济》中选2门（2学分）。这些课程的学习，将有利于学生开拓视野，在多学科知识交叉的背景下去考虑生产的全过程。
2. 注意與用人企业生产岗位技能对接的培训，开发设计2-3门专业特色课程，并逐步建设成为以专业特色课程为主体的网络课程群。特色课程的建设，注重通过教学场所从教室向车间延伸，运用多媒体、视频等现代信息技术教学手段承接直观的模块化教学内容;在教学过程中创新学生主动探究、先做后学以及边做边学等教学方式，凝炼本专业的课程群的鲜明特色。在这个过程中，本专业聘请的10名企业高级技术人员起到了积极的指导作用。同时，对青年教师的工程背景培养也提供了很好的支撑。
3. 创新教学方式与技术。首先积极采用启发引导式教学方式，以问题为导向教学，启发学生思考、查新、小组讨论等。课堂教学从问题开始，使学生以解决问题为驱动力，教师加以必要的引导，学生通过思考-分析-解决问题的教学过程，掌握基于已有知识学习新知识的方法，系统全面的掌握课程知识点。在问题引导性教学过程中，学生发现问题、思考问题和解决问题等综合能力都得到了较大提升。其次，充分利用网络教学平台，利用慕课、微课等形式的课程资源打造“金课”，将部分教学课程以及相关资源以在线课程的形式呈现出来。这样做的目的在于推进信息技术与教育教学技术的深度融合，丰富教学方法，提高学生的自主能力，将以教为主向以学为主转变，提高工科人才培养的质量。
四、结束语
新工科正在从理念走向实践，必须加强学校和企业的结合。本文探讨了在“新工科”背景下，材料科学与工程专业如何发展的问题，并以湖北工业大学材料科学与工程专业为例，探索地方高校材料科学与工程发展改革的新思路。提出以产业需求为导向更新培养理念，介绍了专业“721”人才培养模式改革的方法，以及课程体系设置构建、教学方式改革思路，为更有效地开展教学改革提供有效参考。
参考文献：
[1]“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.
[2]“新工科”建设行动路线：“天大行动”[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.
[3]胡波，冯辉，韩伟力，等.加快新工科建设，推进工程教育改革创新[J].复旦教育论坛，2017，15（2）：20-27.
[4]张凤英，陈永楠，袁战伟，等.“新工科”背景下材料类创新型人才培养模式探索[J].大学教育，2019（6）：28-30.
[5]李琦，徐亦斌.新工科背景下材料学科育人体系的构建[J].中国大学教育，2019（3）：76-78.
[6]戢守玺，王伟.“中国制造2025”战略背景下的跨学科课程体系建设构想[J].高等农业教育，2017（6）：3-7.
[7]李先乔.精准对接“一芯两带三区”战略布局[J].政策，2019（3）：23-24.