材料成型及控制工程专业创新型人才培养模式探索

［摘 要］随着装备制造业的转型发展，我国对拥有材料专业背景的制造业创新型人才的需求不断增加，因此，材料成型及控制工程专业需要不断改革人才培养模式，以适应这种类型人才培养的需要。该研究从材料成型及控制工程专业所需知识、能力和素质的结构组成，课程体系对其支撑及设置，实现知识、能力和素质培养的途径等方面进行了探索与实践，为西安工程大学创新型人才培养奠定了基础，也为其他院校完善人才培养体系提供了借鉴。

［关键词］材料成型及控制工程;创新型人才;人才培养模式;课程体系

［中图分类号］ G642;TB30-4 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）12-0213-04

目前，我国已成为世界制造业基地，但是原创科学技术缺乏，科技创新不足，尤其是制造业的基础——工程材料的科技水平不高，即制造业加工的对象和制造加工设备的关键材料科技含量不足。材料既是科学技术的物质载体，也影响着科学技术的发展。材料科学技术发展程度的不足，是我国离制造业强国还有一定差距的一个原因。随着国家自主创新战略的深入实施，我国制造业领域正在引发一场影响深远的产业变革，急需一批拥有材料专业背景的装备制造业人才来实现行业的转型发展[1]，而材料成型及控制工程专业正是培养拥有材料科学与机械工程双学科背景人才的专业[2]，因此对材料成型及控制工程专业人才培养模式进行改革与实践尤为迫切。

树立合理的知识、能力、素质目标是培养出合格人才的关键，在工程教育专业认证和“新工科”[3]等教育理念的落实和引领下，西安工程大学（以下简称“我校”）材料成型及控制工程专业围绕如何培养出具有创新能力的高素质应用型人才开展了一系列改革，通过深入剖析和研究，明确了材料成型及控制工程专业所需的知识、能力及素质结构。

一、材料成型及控制工程专业知识、能力、素质的内涵及结构组成

我国的高等教育要致力于为我国社会主义建设培养高素质人才，专业教育只是人才培养工作的重要环节。现阶段我国高等教育除了要培养出具有一定工程能力和技术特长的专业工程师，还要培养出能适应科技发展变化、满足社会需求、就业口径宽泛的“通才”。因此，从该角度出发，我校意识到完善材料成型及控制工程专业知识、能力、素质的内涵及结构以适应“通才”培养需要尤为重要。

知识结构是学生基本素质和能力培养的载体。材料成型及控制工程专业是材料科学、成型工艺与自动控制技术的综合与交叉专业。该专业的知识结构具有材料与机械热加工复合的特点，既需要扎实的材料科学基础也需要机械热加工原理与工艺知识[4]，要求学生能够系统掌握自然科学、工程技术基础的基本知识和基本原理，以及材料成型加工的专业基础知识和基本原理等。此外，学生还应该具有丰富的人文社科知识以及市场经济和管理方面的知识，能够基于本专业知识对工程实践的合理性进行分析，了解与材料生产、设计、研发相关的法律法规以及应当承担的责任，能从社会、健康、安全、法律以及文化的角度评价材料成型及控制工程实践产生的影响。材料成型及控制工程专业素质要求学生具有健全的人格、良好的科学文化素养、高尚的职业道德和强烈的社会责任感；具有团队意识和沟通能力，能够在多学科团队或跨文化环境中团结协作，具有终身学习和自我完善的能力，能够持续提高专业素养和自身素质，具有灵活处理问题的意识，能从容应对相关科技发展带来的挑战，不断发展职业能力与素养。材料成型及控制工程专业所需的知识、能力、素质结构如图1所示。

知识、能力与素质三者在材料成型及控制工程专业人才培养中各自发挥着重要的作用，它们相互影响、相互支持。我校材料成型及控制工程专业在人才培养中构建了以知识为基础、能力为中心、素质为目标的知识、能力、素质三位一体的人才培养模式，并通过所安排的教育教学活动，使学生有明确的学习计划和努力方向，去汲取专业知识，丰富知识体系，并具有整合知识的能力，构建合理的知识结构和能力结构，努力挖掘和发挥自身的智力潜能及创新力，再将知识和能力升华转化为自身的内在素质，从而实现知识、能力与素质三者协调发展以及专业素养的提升。

二、材料成型及控制工程专业的课程体系对知识、能力和素质形成的支撑

材料成型及控制工程专业应用型人才在企业和研究单位主要从事实验研究，产品的工艺设计、质量检验、运营管理以及新产品的设计、开发、制造等工作，因此需要具备以下三方面的知识、能力。其一，提升公共基础素质所应具备的知识、能力和素质，主要包括：①较高的思想道德水准与人文素质水平，使学生具有较强的责任意识，正确的是非观和道德观，正确的人生观和价值观，良好的科学文化素养、人文素养和职业素养，以及身心健康并有积极乐观的处世态度；②较强的表达和交流能力，使学生具备跨文化交流的口头和书面表达能力，能在跨文化背景下就材料成型及控制工程领域的专业问题进行基本沟通和交流；③基础较扎实的数学、计算机知识与信息检索能力，使学生有一定的数学思维，能将具体工程问题转化成数学模型，利用数学工具进行分析，熟练掌握计算机及其应用技术，能利用现代网络技术获取信息并帮助解决工程实际问题[5]。其二，完成材料分析、研究、改性所应具备的知识与能力。涵盖化学、物理基本原理和基本实验技能，材料学科基础理论，材料合成与制备技术，材料微观结构与性能，现代分析测试技术等。其三，专业核心知识与能力。从事材料成型领域的产品设计、工艺制作与优化、产品生产与管理所应具备的材料加工成型基础知识。

材料成型及控制工程专业的课程体系对以上知识、能力和素质形成的支撑如图2所示。

材料成型及控制工程专业是为装备制造业培养人才的主要平台，其课程设置必须以装备制造生产过程为基础。从机械制造工艺流程来看，材料成型及控制工程专业所需的知识与能力可用图3表示。

知识与能力

三、材料成型及控制工程专业实现知识传授以及能力、素质培养的途径

我校作为一所地方院校，多年来一直以培养应用型人才为己任，为社会输送了一批批面向一线的高素质人才。随着社会的进步和科技的快速发展，我校的人才培养紧跟未来新兴产业和新经济的发展需要，培养具有较强实践能力和创新能力以及国际竞争力的高素质复合型人才，以适应多变的国际环境和应对未来世界的挑战。我校根据工程教育专业认证理念和“新工科”创新型人才培养的要求，突出实践能力和创新精神的培养，重点通过开展以下六方面工作来实现学生知识传授以及能力、素质培养。

（一）学习现代教育理念，牢固树立“新工科”思想

不断组织教师开展“新工科”教育理念的学习和交流，开展新兴工科和传统工科知识、能力和素质培养体系区别的辨析，用创新型、综合化和全周期的新理念优化现有专业人才培养理念，指导全体教师深入探索“新工科”建设。

（二）制订与实施科学合理的培养方案，为学生构建科学合理的知识体系

制订科学合理的通识教育计划，强化创新实践教学环节，实施“理论为本、重在应用”的培养方案。重点加强通识选修课教学，涵盖人文社会科学、科学技术、艺术素养和创新创业教育四个模块，旨在拓宽学生视野，培养学生的综合素养、社会责任感、人文情怀及艺术修养，满足社会对人才的多元化需求。构建第一课堂（尤其是实践教学环节）与第二课堂（学科竞赛与大创项目等）有机结合的创新创业教育体系，鼓励广泛开展创新创业实践，教赛结合，以赛促教，将创新创业教育融入人才培养的全过程。

（三）增强教师工程背景，培育具有创新能力的专业教学团队

其一，实施“名师工程”。在省级、校级名师引领下，不断提升专业教师队伍整体教学科研水平。坚持要求专业任课教师到企业基层进行实践锻炼，提高教师的教学科研水平以及工程实践能力。定期邀请相关行业的专家来校开学术讲座，聘请国内知名专家担任顾问或兼职教授，通过交流合作推动专业教师的教学科研能力不断提升。其二，实施“双导师培育工程”，打造专兼结合教学团队。通过组织学校与合作企业之间的培训、观摩、进修和交流，一方面提升企业兼职导师的教育教学指导能力，另一方面促进校内导师工程实践指导能力的提升，达到双赢的效果。其三，培育“三全育人导师团队”，实施导师制，将学生纳入导师团队，参与导师的科研活动。开展研究性学习是培养学生创新能力最有效的方法和手段，通过创新实践活动来培养学生的好奇心和洞察力，提高学生学习积极主动性以及培养学生的批判性思维、创新思维和创新精神。

（四）加强专业课程建设

基于网络化环境和教学方法手段的改革更新，建设材料科学基础、工程材料及性能基础平台课；开展复合材料成型和模具设计专业方向模块化课程群建设；通过专业实验、专业课程设计、专业实践和创新实践环节，培养学生解决复杂工程问题的能力，提升学生实践能力和创新能力。

（五）以改善实践教学条件为重点，完善以能力培养为主线的实践教学体系，开展项目式实验实践教学，提升实践教学质量[6]

其一，增加专业实训和创新实践教学环节，在项目式实验实践培养模式下，通过综合实验、实习实训、课程设计和毕业设计（论文）等教学环节，增强学生的学习能力、创新能力、实践能力和社会适应能力，增设创新能力学分。其二，加强实验室建设。实验室建设以服务教学为主，实行教学实验室、科研实验室共建，不仅要满足所有学生的实验需求，也要满足大学生开展项目式创新实验与教师科研工作的需求。其三，加强企业实践基地建设。与北方动力有限公司、三菱电机（中国）有限公司等企业共同建设产学研联合培养人才基地，满足专业学生开展项目式实习、实训要求。建立“校企合作、平台共享、项目引领”教学模式，围绕实际工程问题进行综合实践和创新能力培养。其四，创新实践教学模式。以项目为引导、探究性实验为重点，结合教师科研开展专业实训、专业课程设计和创新性竞赛项目，逐步加强工程师基本素养的培育。其五，编写材料类专业学生开展创新实践、综合试验与专业实训方面的指导书，固化创新性实践教学改革成果。以学生为主体，以能力培养为驱动，满足学生的个性化需求，增强学习过程的互动性和趣味性。

（六）依托项目制开展研究式、案例式和仿真式教学改革，坚持贯彻以学生为中心的教学理念

其一，依托各类项目，运用案例式教学、启发式教学等互动型的教学模式，重点开展从材料结构成分设计、成型、性能分析到应用探讨的材料成型完整的研究式教学，使学生能够综合应用专业知识来开展创新研究，注重激发学生的创新潜能，提升学生自主学习的能力。其二，采取以学生讨论为主、教师引导为辅的教学模式，通过具有代表性的案例培养学生的学习兴趣和自主学习能力，提高教学效果。其三，根据线上交流便捷的特点，引导学生积极有效地开展线上学习，同时结合教学经验和课堂观察，敏锐捕捉相关信息，加大引导力度，通过提出挑战性的问题、合作等方式促进学生学习效果的不断提升。其四，在各类实践环节中，在考查学生实践动手能力及实验操作能力的同时，加大实验报告、实习报告、调查报告、设计报告、课程论文、文献综述、说课、模拟试教等考核方式在学生学习成绩评定中所占的比例，真正实现通过考核方式的改革促进教育教学方式的改进。

四、结语

我校材料成型及控制工程专业通过创新型人才培养模式的改革与探索，使学生的综合素质能力得到提高与强化，学生在各类学科竞赛和创新创业项目中成绩显著，教师队伍的教育教学能力得到提升，2020年获评为国家一流专业。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 李光明，刘震昆，郑丽璇.多学科深度融合研究是支撑现代制造业转型升级的关键引擎[J].产业与科技论坛，2019（6）：10-12.

[2] 贾维东.材料成型及控制工程专业培养方案设计思考[J].科技风，2018（36）：192.

[3] 姜晓坤，朱泓，李志义.面向新工业革命的新工科人才素质结构及培养[J].中国大学教学，2017（12）：13-17，23.

[4] 曹宏深，罗中华，陈璞，等.机械类“材料成型及控制工程”专业教学内容之管见[J].机械工业高教研究，2000（4）：61-66.

[5] 钟海长，赖贵文，吴丽芬.新能源材料与器件专业课程体系探索[J].大学教育，2020（3）：61-63.

[6] 付泽民.材料成型及控制专业人才培养模式的探索与实践[J].大学教育，2019（7）：150-152.

［责任编辑：庞丹丹］