智能材料課程人才培養探討

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摘要：智能制造技術作為制造業發展的一個重要方向，得到了國家和高校的重視，且對傳統制造業學科培養體系提出了更高要求。在智能制造新工科背景下，材料工程專業作為傳統制造業的支撐專業，如何轉型升級和適應行業發展需求成為其發展的重要方向。文章基于材料行業現狀與企業需求，立足材料工程與智能制造的跨界融合契入點，探究了地方高?！?a href="http://www.satonakaikuo.com/article/760724.html" target="_blank">智能材料”課程的人才培養模式，構建了高校—學生—企業三方人才培養體系和產教融合模式。

關鍵詞：智能制造技術；“智能材料”；人才培養模式；產教融合模式

制造業是實體經濟的主體，是富國之基、強國之本，是我國經濟“驅動創新，轉型升級”的主戰場，是實現中華民族偉大復興中國夢的堅實基礎。雖然我國制造業規模全球第一，但其創新性、質量基礎、產業結構、信息化等方面與發達國家還有一定的差距。與此同時，發達國家以數字化、智能化制造技術應用為重點，力圖依靠科技創新，搶占國際產業競爭的制高點，謀求未來發展的主動權。新工業革命正在孕育興起，將重塑全球經濟結構和競爭格局，這對我國來說既是機遇也是挑戰。在這樣的背景下，我國實施了制造強國戰略，提出了《中國制造2025》，其目的是加快新一代信息技術與制造業深度融合，加快智能制造發展[1-2]。

一、研究背景

在智能制造發展的過程中，材料作為保證智能產品質量的先決條件，是制造業發展的重要基石，有時候甚至成為決定智能產品的關鍵“卡脖子”環節，已經成為學術界與工業界研究的熱點。然而，據中華人民共和國工業和信息化部通過調查顯示，中國智能制造關鍵材料中，32%國內完全空白，52%嚴重依賴進口[3]。智能材料的發展嚴重制約我國智能產業的發展。然而，我國材料類專業的人才培養滯后于市場變化，特別是智能制造專業所需的“智能材料”人才的培養問題更為突出。高校材料類專業作為新材料研發和人才培養的重要基地，對國家智能制造戰略發展方向和社會進步意義重大。目前，國家對高等教育重視程度越來越高。教育是民族振興、社會進步的重要基石，是功在當代、利在千秋的德政工程，對提高人民綜合素質、促進人的全面發展、增強中華民族創新創造活力、實現中華民族偉大復興具有決定性意義”[4-5]。地方高校作為區域經濟發展人才培養的重要基地，對地方經濟發展和制造轉型升級起到了重要的支撐作用。在區域產業轉型升級及新工科建設背景下，如何對接當前和未來制造業發展、深化“智能材料”人才培養改革，成為地方高校材料類專業教育者必須解決的關鍵問題。

二、地方高?！爸悄懿牧稀闭n程人才培養面臨的問題

隨著新一輪科技革命和產業變革加速推進，一些重要科學問題和關鍵核心技術已經呈現出革命性的突破先兆，新的學科分支和新的增長點不斷涌現，學科深度交叉融合勢不可擋，經濟社會發展對高層次、創新型、復合型、應用型人才的需求更為迫切。面向智能材料領域對專業人才的旺盛需求，我國高校“智能材料”課程專業人才培養嚴重不足，這嚴重影響高校和企業的發展。同時，現有的“智能材料”課程人才培養體系和模式與智能制造行業發展不匹配，主要存在以下幾方面的問題。

（一）人才培養體系不能滿足當前的產業結構

傳統材料制造業主要通過鑄造、焊接、軋制、沖壓和熱處理等技術，獲得性能和外觀合格的產品。傳統的材料制備具有如下特點。（1）傳統材料性能單一；（2）目前對材料的需求往往多樣化，傳統材料很難滿足實際需要；（3）傳統的制造業主要依靠人力來實現產品的制造，制造過程比較粗放，和信息化、數字化的融合度不高。然而，隨著智能制造的發展，傳統的材料制備技術已經不能滿足現有產品的需求，主要體現在以下幾方面。（1）智能制造所需的材料已經與電學、物理、化學、生物等專業深度融合，如光電材料、仿生材料等，這些材料的應用極大地拓寬了材料的使用領域，豐富了材料的產業鏈結構。（2）中國材料產業已經與數字化、物聯網等深入融合[6-7]，如制造業與數字化孿生制造、材料基因工程等，極大地顛覆了以前依靠勞動力實現制造的局面，對未來制造業轉型升級影響巨大。由于制造業與數字化、信息化等快速融合，出現了“爆炸式”發展的現象，這也導致了材料類別和制造技術飛速發展，對應的產業結構和生產鏈也不斷更新換代。更為重要的是，目前的制造業制備理念也發生了顛覆性變化，比如，以前制造業強調規?；团炕?，現在的制備理念強調個性化。目前，高校的材料類專業課程設計和實踐環節還往往局限在傳統制造業的范疇，學科交叉度不夠，特別是缺乏現有的行業變化元素，且課程建設與職業標準脫節，造成人才培養體系滯后于行業市場需求，人才培養與產業需求脫鉤，培養的人才不能滿足用人單位需求。

（二）人才培養模式不能滿足當前的新工科建設理念

第一，人才培養模式是人才培養規格和目標的總體設計，應立足培養什么人、怎樣培養人這個根本問題來構建。為順應新時代的發展，高校需要培養應用型、復合型、創新型和多樣化人才。在人才培養過程中，需要工程科學、應用科學、工程實踐等傳統工科的交叉及不斷的創新。因此，新工科建設人才培養體系和理念需要高校、企業、學生等多方配合，如高校負責理論教學，企業以項目或實踐等形式提供實踐教學，學生全程參與學習。而傳統材料類高校人才培養體系主要以高校為載體，高校人才培養實踐占絕對優勢，企業主要以實習基地的形式參與，合作形式過于單一。第二，在傳統材料類專業人才培養體系中學生參與度不高，幾乎不能參與到企業實際項目或生產中，很難參與了解企業現有需求。這導致學生能力與企業人才要求不能深入匹配，且校企合作難以深度融合，校企合力作用難以發揮。

（三）高校教師與行業人才雙向交流機制不健全

目前，高校教師的晉升和評價體系主要集中在論文、項目和教學成果等方面，使得高校教師更側重于理論教學，主要從事科學研究，導致高校教師缺乏企業工程實踐經驗，特別是新行業的實踐經驗，知識體系不能隨著行業變化而變化。實踐教學既是課堂理論教學的內容延伸，又是課堂理論教學的實效檢驗。同時，企業工程師由于時間緊，到高校兼職困難，從而不能有效地將企業問題和需求與高校教師進行有效對接，導致學生接觸不到最新的企業前沿動態。高校教師和行業專家不能有效地進行雙向交流，導致高校教師對行業需求和痛點不能很好地把握，進而影響高校的人才培養能力。

三、地方高?！爸悄懿牧稀闭n程人才培養改革方案

在新工科背景下，針對上述“智能材料”課程存在的問題，文章積極探索地方高?！爸悄懿牧稀闭n程人才培養改革途徑。

（一）以OBE理念構建“智能材料”課程人才培養體系，落實立德樹人根本任務

目前，成果導向教育（OutcomeBasedEducation，簡稱OBE）作為一種先進的教育理念，已被很多學科接納和應用[8]。在對“智能材料”課程人才培養體系進行構建時，高校要充分考慮企業、教師、教學管理者及行業部門等的需求及定位，以OBE理念為導向，確定“智能材料”課程人才培養體系的培養目標和思路，如圖1。根據培養目標和思路，按逆向思維確定“智能材料”課程人才培養畢業要求，分解畢業要求指標點，設計課程體系和大綱。畢業要求指標點力求可落實、可考核、可評價。在確定畢業要求時，高校要充分考慮區域企業人才需求、學校特色和新興交叉技術（如3D打印技術、物聯網技術、區塊鏈技術、先進制造技術、機器人技術等）的深入融合。在課程設置上，高校應將人才培養目標建立在智能材料相關企業需求鏈上，并為此制定針對性的課程體系，明確基礎課程、專業課程和實踐課程的關系，側重交叉學科的引入和企業實踐課程的安排。在課程教學環節上，高校要改變傳統的“填鴨式”“單層次”的教學方式，充分調動學生的積極性，讓學生有參與度和體驗感，提高校外行業專家和企業技術人員的教學參與度，讓學生深度了解行業現狀并積累現場經驗。在考核評價時，高校和地方企業應共同確定考核指標點，突出考核內容多元化、指標可量化、形式多樣化，通過考評結果查缺補漏，進而完善人才培養體系。2018年，習近平總書記在新時代第一次全國教育大會上指出，把立德樹人作為教育的根本任務[4-5]。高校作為人才培養的重要環節，是落實立德樹人根本任務的“戰場”，是對學生進行思想政治教育的關鍵場所。目前在新工科背景下，培養愛國、愛社會主義的接班人對于黨和國家的未來發展意義重大。新工科建設理念需要落實立德樹人根本任務。因此，除傳統教學外，高校還應重視學生思想政治素質的培養。新時代下，“智能材料”課程建設，除了要加強對學生的文化素質培養，還要加強思想政治教育。首先，在課程指標點設置上，要引入對應的考核指標點。其次，在課程設置上，要加強課程思政，加強愛國主義、社會主義核心價值觀教育，讓學生在學習基礎知識的同時，厚植愛國主義情懷。最后，在課程體系設置方式、畢業要求合理性和培養目標上，要調研企業、高校和行業專家，征求企業、教師、行業專家和校友等各方的意見，以此完善人才培養方案。

（二）深入產教融合，構建“智能材料”課程人才培養模式

目前，新工科建設需要社會、企業、高校、教師、學生共同參與[9]。然而，傳統材料類專業人才培養主要依靠高校、教師和學生，社會和企業參與度較低，人才培養模式不能滿足當前的新工科建設理念。因此，深化產教融合成為了新工科建設的一個切入點。為此，“智能材料”課程人才培養模式應通過校企合作、項目驅動、實踐育人3個方面加強產教融合。1.校企合作：和地方企業取得廣泛聯系，建立“智能材料”校企聯合實驗室，通過校企合作，將企業的實時需求與學生的培養結合起來，鼓勵學生參與解決企業實際問題，培養學生思考和動手能力。針對部分企業的特殊人才培養要求和用人需求，建立人才聯合培養模式，如“4+1”培養模式，即四年進行學校教學，一年進行企業課程教學和企業課題研究。2.項目驅動：在項目中融入企業的需求和難題，以項目的形式引導學生參與，如通過課程設計、畢業設計等形式，讓學生獨立思考和解決問題，培養學生用理論解決實際問題的思維和能力。同時，也可以讓學生參與到項目研發中，這樣一方面為企業項目研發提供了人員力量，另一方面也能夠通過項目培養學生實踐能力。3.實踐育人：鼓勵學生參與企業實踐，如認知實習、生產實習、畢業實習等，將部分教學環節搬到生產現場去，結合現場實際學習理論知識，讓學生去企業現場了解理論知識和生產實際的聯系，明白知識應用場景，為后續能力培養和知識學習提供實踐動力。

（三）加強企業和高校人才雙向流通

目前，高校教師往往具有豐富的理論知識和前沿技術，但缺乏現場經驗。相反，企業工程師具有豐富的現場實際經驗和一手的生產數據，但對理論知識更新較慢，特別是前沿技術和交叉學科理論。因此，加強企業和高校人才流通，對于校企合作和發展共贏意義重大。為此，常州大學采用“雙向平臺，互聘到崗”形式與企業進行深入合作?！半p向平臺”即高校教師和企業工程師定期開展講座，企業工程師到高校給學生做報告，高校教師去企業匯報最新的成果或者科研動態。從信息角度上，有利于解決企業工程師和高校教師信息不對稱的問題?！盎テ傅綅彙奔锤咝＝處熀推髽I工程師從科研和教學角度深度融合，如高校教師定期去企業完成企業的課題，企業工程師利用高校設備進行科學研究，并對高校學生開展實踐教學，這樣有利于充分利用高校和企業資源進行優勢互補。

參考文獻：

[1]李玉梅，蘭文飛，苗圩.中國制造2025：建設制造強國的行動綱領[J].理論參考，2015，10（5）：12.

[2]蔣燦，張云飛，吳艷光，等.“工業4.0”背景下英語+材料化學專業人才培養新思路[J].山東化工，2018，47（17）：182.

[3]王昶，耿紅軍，宋慧玲，等.智能制造關鍵新材料創新突破的研究框架與主要議題[J].資源科學，2019，41（1）：53.

[4]把思想政治工作貫穿教育教學全過程———全國高校思想政治工作會議交流發言摘編[N].人民日報，2016-12-09（10）.

[5]中共中央宣傳部.習近平新時代中國特色社會主義思想三十講[M].北京：學習出版社，2018：12.

[6]張立強，龍紅明，王海川，等.冶金—材料專業鏈群新工科改造升級內涵[J].中國冶金教育，2018（2）：37.

[7]張立強，龍紅明，王海川，等.新工科背景下冶金—材料專業鏈群改造升級路徑[J].中國冶金教育，2018（3）：7.

[8]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發展和建設新工科主動適應和引領新經濟[J].高等工程教育研究，2017（1）：1.

[9]顧佩華.新工科與新范式：概念、框架和實施路徑[J].高等工程教育研究，2017（6）：1.

作者:潘海軍 江鵬 王知鷙 單位:常州大學