新工科背景下功能材料专业多元交叉复合型人才培养探索

摘  要：21世纪以来，对于材料科学与工程同其他众多高新科学技术领域交叉融合的需求逐渐提高。功能材料专业应运而生，北京工商大学的功能材料专业2019年获批建设。该文在具体方法上讨论四个方面内容，即课程模块化建设和课程组建设构建多元交叉的课程体系；课程团队共建、教师教育背景多元化、促进教师交流合作等建设多元交叉的教师队伍；共建教学科研平台和实习实践基地及共建学生创新创业团队搭建多元交叉融合的教学资源与教学科研平台，以及强化实践教学。通过该文的实践和探索，为促进学科间相互渗透交叉、专业可持续发展及复合型优秀人才的培养提供参考。

关键词：功能材料专业；新工科；多元交叉；复合型人才培养；课程建设

中图分类号：C961      文献标志码：A        文章编号：2096-000X（2024）28-00６３-0４

Abstract： Since the 21st century， the demand for cross integration of materials science and engineering with many other high-tech science and technology fields has gradually increased. The major of functional materials came into being. The major of Functional Materials of Beijing Technology and Business University was approved for construction in 2019. In this paper， four aspects are discussed： curriculum modular construction and curriculum group construction to construct a multi-cross curriculum system; curriculum team building， teacher education background diversification， promoting teacher exchanges and cooperation to build a multi-cross teacher team; jointly building teaching and research platform and practice base， and jointly building student innovation and entrepreneurship team to build multiple cross-integration teaching resources and teaching and research platform; reinforcing the practice teaching. Through the practice and exploration of this paper， it provides a reference for promoting the interpenetration of disciplines， the sustainable development of specialties and the cultivation of compound talents.

Keywords： functional materials major; new engineering; multiple cross; compound talent training; curriculum construction

国内外新经济的快速发展对新型工科人才提出了越来越高的要求，高校、科研院所作为人才培养基地，担负着更重的责任[1]。2017年教育部高等教育司发布了关于开展新工科研究与实践的通知，“复旦共识”“天大行动”及“北京指南”相继提出，我国新工科背景下的高等工程教育改革受到高度重视[2]。2021年，习近平总书记在清华大学考察时强调坚持中国特色世界一流大学建设目标方向，“要用好学科交叉融合的‘催化剂’，加强基础学科培养能力，打破学科专业壁垒，对现有学科专业体系进行调整升级，瞄准科技前沿和关键领域，推进新工科、新医科、新农科、新文科建设，加快培养紧缺人才”[3]。

21世纪以来，信息功能材料与器件、生物医用与仿生材料、能量转换与存储材料、纳米材料与器件和环境友好材料等逐渐成为了材料领域研究与发展的主导方向。对于材料科学与工程同其他众多高新科学技术领域交叉融合的需求也逐渐提高。功能材料专业在这样的历史背景下应运而生，自2010年教育部将其作为材料科学与工程学科的一个特设专业设立以来，全国已经有40多所高校开设了功能材料本科专业。北京工商大学的功能材料专业2019年获批建设，在建设过程中，本专业通过多元交叉的课程建设、师资队伍建设及教学科研平台建设，为在新工科背景下功能材料专业多元交叉复合型人才培养进行了实践和探索。

一  新工科背景下多元交叉复合型人才培养实践的必要性

在新工科背景下，构建具有多元交叉融合特色的教学模式，能够促进学生多维度学习方式和系统化思维方式的形成。早在2017年《人民日报》报道的《人民观察：在新时代谱写“双一流”建设新篇章》中就强调，学科建设要坚持有所选择，有特有强、有交叉融合、有高点高峰，形成优势带动、多元发展、交融并存的良好态势[4]，还要注重不同学科领域之间的交叉、融通和整合，寻求创新生长点和突破口。

新工科背景下，建设多元交叉的模块化课程体系，能够激发学生学习的积极性。模块化思想最早起源于制造业，是一种将复杂事物进行分析的方法，可以将问题进行分解、简化，从而便于寻求子问题的解，最后综合得出结论[5]。将模块化思想引入课程教学与学习中，通过模块化设计，运用模块化教学，能够让学生对课程内容有更为清晰的认识，并且能够充分调动学生的学习积极性及就业导向性。早在2016年《教育部简报》就发布了《北京大学深化本科教育综合改革》的文章，文中指出北京大学采用模块化教学鼓励学生进行个性化学习和跨学科学习。并且突破以院系为基础的专业教育模式，基本实现全校范围内自由选课。

新工科背景下，建设多元交叉的综合师资队伍对于培养复合型人才、提高人才培养质量具有关键性作用。早在2010年国务院审议并通过《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中就明确，要重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模，而复合型人才的培养又需要跨学科综合教育师资[6]。教师是教育工作的主体，合格的师资是保证教学质量的必要条件，传统单一的学科型师资结构难以适应复合型人才的培养需求，构建多元化的跨学科师资团队是促进高校专业人才培养的重中之重[7]。

新工科背景下，强化实践教学可以帮助学生将所学的理论知识应用于解决实际问题、提高学生的实践能力、培养学生的创新思维，同时能够促进学生加强团队合作，有利于学生接轨行业需求和培养职业素养。通过实践，学生可以理解和掌握功能材料的特性、制备方法、测试技术等方面的知识，并将其运用于实际项目中。强化实践教学可以让学生亲自参与实验、项目和实践活动，提高他们的实践技能和能力水平。还可以鼓励学生进行创新思考和解决问题能力的培养。在实践过程中，学生需要面对实际挑战和难题，通过分析、思考、实验验证，提出创新的解决方案。这种培养方式能够培养学生的创新思维和创造力。实践教学通常是以团队合作的形式进行的，学生需要与其他同学共同完成实验、项目或实践任务。这种合作方式培养了学生的团队合作精神、沟通协作能力、领导能力，提高他们在职业领域中的竞争力。实践教学还能够让学生更好地了解行业的需求和实际工作环境。通过与企业合作、参观实习等形式，学生可以接触到真实的工作场景，了解行业的发展动态、技术要求、应用领域，从而更好地为就业做准备。通过实践活动，学生能够锻炼自己的自我管理能力，培养职业道德和职业素养，使其在职业发展中具备全面的素养和能力。

二  新工科背景下多元交叉复合型人才培养面临的问题

（一）  课程体系有待完善

课程体系往往由专业教师根据专业特色确定，但是由于专业课教师仅承担本专业部分课程大纲的修订，其他课程大纲则是由跨学科的相关院系教师负责，难免会出现部分课程授课内容重叠、相关课程衔接不到位等问题。课程的多学科交叉融合不是对相关学科专业现有课程的简单“拼盘”或“叠加”，而是需要按照实现课程目标的需要，或者对相关课程内容进行交叉或融合，或者开发全新的课程。此外，部分课程模块化有待完善。课程模块化框架已经初步搭建起来，但部分模块，比如扩展课程模块目前课程较少，还可扩展与环境、轻工等相近学科的交叉融合。

（二）  师资队伍交叉融合有待加强

功能材料专业是新建专业，青年教师占比较高，教学经验不足，需要有教学经验的老教师“传帮带”；功能材料专业课程由分属不同学科或不同专业的老师承担教学任务，不同学科的教师在教学和研究中往往相对封闭，缺乏跨学科的交流和合作。这限制了教师之间在教学内容、教学方法、研究领域上的交流和合作，一些老师欠缺跨学科知识的交汇贯通，难以激发学生的学习兴趣和主动性。

（三）  教学资源与教学科研平台的多元交叉融合需进一步加强

各专业和学科已在各自的特色研究方向上建立了一流的教学资源与教学科研平台，但是在资源与平台共享上仍有不足。通过教改项目的实施，促使实验室开放瓶颈，鼓励实验仪器设备和相关资源的开放共享；鼓励功能材料专业学生与其他相关专业的同学跨专业跨学科组建项目团队，聘请相关专业的教师担任指导老师，充分利用不同专业和学科的教学资源和教学科研平台，推动教学科研平台的交叉融合。

（四）  需强化实践教学

新专业建立之初，实验室资源不足，无法满足学生实践教学的需求，需要加强实验室建设和设备更新，提供良好的实践条件和资源。还需要积极推进校外实习实践基地的建设，助力实践教学的强化。此外，需要根据多元交叉复合型人才培养的需要进行专业实践活动的设计和组织，充分考虑可能存在的问题，明确培养目标，提高学生参与实践活动的动力和方向感。

三  新工科背景下功能材料专业多元交叉复合型人才培养的实践和探索

（一）  多元交叉的课程建设

1  课程模块化建设

学科多元交叉的优势在于打破传统学科之间的壁垒，以优势特色学科为主体，以相关学科为支撑，整合相关传统学科资源，促进基础学科、应用学科交叉融合[8]。北京工商大学功能材料专业起源于高分子材料专业，以研究功能高分子材料为基础，定位为功能有机材料，是一个涉及材料学、工程学、化学等多学科的宽口径专业，基于专业历史背景及发展方向，将课程分为基础课程模块、材料科学与工程课程模块、高分子材料课程模块、研究方向课程模块、工具课程模块和扩展课程模块，实现了化学学科与材料学科的交叉融合，并充分发挥化学和材料两个学科的优势。除此之外，也将环境材料、无机非金属等扩展课程融入到功能材料专业，开阔学生的视野，拓展思维方式，增长见识。此外，增加创新创业教育课程，为培养学生的创新创业精神和实践能力，以及组织学生参加创新创业竞赛和创业实践活动提供资源支持，鼓励学生将功能材料技术转化为商业化产品和应用。