“材料科學(xué)與工程”卓越工程師培養(yǎng)體系的實踐

袁濤+鄭時有

摘要：上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)作為上海市教委第一批卓越工程師教育培養(yǎng)計劃試點專業(yè)，始終堅持教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展互動，構(gòu)建了課堂實驗、企業(yè)實踐、大學(xué)生創(chuàng)新教育和畢業(yè)設(shè)計一體化的專業(yè)課程教學(xué)體系。通過對教學(xué)內(nèi)容、方法以及考核與評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大膽改革，加強學(xué)生的工程實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和工程實踐能力，形成了具有鮮明特色的材料科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)課程體系。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)與工程專業(yè)；卓越工程師；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）30-0139-04

在我國新型工業(yè)化發(fā)展道路、創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略的大政方針指引下，教育部推出了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”。目前高等教育的指導(dǎo)思想在于，堅持工程教育服務(wù)國家的發(fā)展戰(zhàn)略，堅持高校工程教育與工業(yè)發(fā)展的密切結(jié)合，努力培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和社會責(zé)任感，培養(yǎng)國際化人才[1，2]。在這一指導(dǎo)思想指引下，我們上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)有幸獲準(zhǔn)成為上海市教委第一批卓越工程師教育培養(yǎng)計劃試點專業(yè)和上海高等教育內(nèi)涵建設(shè)“085”工程特色專業(yè)。經(jīng)過幾年的努力，我們在教育國際化、工程化和創(chuàng)新教育等方面都取得了卓有成效的成績，并在2012年順利進(jìn)入國家教育部第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”批準(zhǔn)的本科專業(yè)。多年來我們始終堅持貫徹“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的主旨，注重學(xué)生的“知識、能力、人格”和諧發(fā)展，提升學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新能力、國際化視野和工程實踐能力。

一、立體化遞進(jìn)式的專業(yè)課程體系構(gòu)建

我們的培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時，提高工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、社會責(zé)任感、廣闊的國際化視野和良好的團(tuán)隊合作精神。為此，我們的卓越人才培養(yǎng)體系是由課堂教學(xué)、創(chuàng)新實踐和交流合作三個教學(xué)鏈組成，構(gòu)建了全方面、遞進(jìn)式的符合工程教育規(guī)律的專業(yè)課程體系，如圖1所示。

該體系包括了課堂教學(xué)、創(chuàng)新實踐和交流合作三大教學(xué)鏈。三大教學(xué)鏈相輔相成，相互貫穿構(gòu)建了有機(jī)并完整的材料科學(xué)與工程專業(yè)的卓越人才的培養(yǎng)體系。我們構(gòu)建的培養(yǎng)體系特點總結(jié)為以下幾個方面。

1.學(xué)科基礎(chǔ)與工程文化相結(jié)合，加強綜合素質(zhì)教育。我們對卓越人才的培養(yǎng)采用“3+1”的培養(yǎng)模式，即前三年在學(xué)校完成通識平臺課程、學(xué)科基礎(chǔ)平臺課程、專業(yè)平臺課程等學(xué)習(xí)，第四年前半年在企業(yè)實習(xí)實踐，后半年在企業(yè)由校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)合作導(dǎo)師共同指導(dǎo)完成畢業(yè)設(shè)計。在這樣的培養(yǎng)模式下，學(xué)生在課堂學(xué)到的理論知識在平時實驗過程中得到鞏固，在最后一年的企業(yè)工程實踐中因為充分應(yīng)用而加強，真正做到理論聯(lián)系實際。反過來讓學(xué)生帶著目的去學(xué)習(xí)學(xué)科基礎(chǔ)知識，也促進(jìn)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)主動性和課外參與實踐的主動性。

2.采取創(chuàng)新的教學(xué)方式，突出工程教育的主線。課程教學(xué)與項目實踐以工程項目為載體，增加學(xué)術(shù)前沿報告、學(xué)術(shù)研討和國內(nèi)外交流性的課程比例，擴(kuò)大開放性實驗、研討性和實踐性教育環(huán)節(jié)。使學(xué)生通過研討和交流拓寬專業(yè)化和國際化的視野，并逐步擁有創(chuàng)新意識。通過探究式、啟發(fā)式、討論式、參與式教學(xué)新方法，實現(xiàn)教學(xué)交流互動。

3.引入國際化的“校企、科研院所聯(lián)合培養(yǎng)”機(jī)制。目前卓越工程師培養(yǎng)體系的講授式課程教學(xué)中，有多門課程邀請國外教授和專家以及企業(yè)專家授課。例如，我們開設(shè)的“材料科學(xué)前沿”這門專業(yè)課程就是邀請國內(nèi)外知名學(xué)者、教授和企業(yè)專家講授最先進(jìn)和前沿的材料科學(xué)及應(yīng)用，同時，本校的授課教師也都具備國際交流經(jīng)歷或企業(yè)經(jīng)歷。

4.增加企業(yè)工程教學(xué)環(huán)節(jié)。與本專業(yè)國內(nèi)外領(lǐng)軍企業(yè)深化產(chǎn)學(xué)研合作，向企業(yè)全面開放教學(xué)與科研，使企業(yè)真正成為專業(yè)辦學(xué)的重要組成部分和支撐力量。我們鼓勵學(xué)生進(jìn)入企業(yè)學(xué)習(xí)，參與企業(yè)的課題研究。工程教學(xué)安排每位學(xué)生到企業(yè)實習(xí)一年的時間，完成系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，在企業(yè)參與完成工程項目，獲得以企業(yè)評價為主的實踐學(xué)分，使學(xué)生在工程環(huán)境下接受熏陶，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)知識到能力的轉(zhuǎn)化。另外，部分學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計由聘請的企業(yè)專家根據(jù)工程項目進(jìn)行針對性指導(dǎo)，實現(xiàn)企業(yè)對學(xué)生的培養(yǎng)。我們在3年內(nèi)選派了8位青年教師結(jié)合研究項目到企業(yè)進(jìn)行半年到一年的車間實習(xí)與工程訓(xùn)練，提高了專職教師工程教學(xué)水平與實踐能力。

5.加強課外創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)。材料科學(xué)與工程專業(yè)依托材料科學(xué)與工程學(xué)院快速發(fā)展的高水平科學(xué)研究團(tuán)隊，積極引導(dǎo)和組織學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新項目、挑戰(zhàn)杯等各級各類大學(xué)生創(chuàng)新活動。我們依托卓越工程師教育培養(yǎng)計劃項目，創(chuàng)立大學(xué)生科技創(chuàng)新基金，截止目前已資助80多項大學(xué)生創(chuàng)新項目。我們鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參加科學(xué)競賽，2015年我們承辦了上海市教委主辦的上海市第二屆大學(xué)生先進(jìn)材料創(chuàng)新創(chuàng)意大賽，鼓勵學(xué)生開展創(chuàng)新活動。同時設(shè)置大學(xué)生創(chuàng)新學(xué)分，要求每個學(xué)生在四年期間要有一次創(chuàng)新性實踐，并獲得學(xué)分，以期進(jìn)一步強化、提升學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

6.加強國際化教育。除了外教課堂教學(xué)外，我們在學(xué)生的畢業(yè)評價體系中還引入了國際化學(xué)分，即安排學(xué)生到國外高校、科研院訪問交流或短期學(xué)習(xí)，并取得國外高校的認(rèn)可學(xué)分。通過這種方式鼓勵支持學(xué)生走出國門，拓寬視野，以國際化的理念培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和工程實踐能力。

經(jīng)過三年多的教學(xué)實踐，我們已經(jīng)逐漸形成了材料科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)辦學(xué)特色，教學(xué)內(nèi)容豐富，手段先進(jìn)，實用性強，理論學(xué)習(xí)與社會實踐、工程實踐應(yīng)用結(jié)合緊密，教學(xué)效果顯著。

二、教育教學(xué)方法改革

在課程體系整合的基礎(chǔ)上，我們結(jié)合卓越工程師的培養(yǎng)要求，大膽改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，不僅在培養(yǎng)計劃的授課內(nèi)容方面進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，教學(xué)方法和手段也因地制宜的進(jìn)行了更新，結(jié)合材料科學(xué)與工程專業(yè)對卓越工程師的培養(yǎng)要求，重新制定了教學(xué)考核與評價標(biāo)準(zhǔn)，具體表現(xiàn)在以下四個方面的改革創(chuàng)新。

1.強化實踐教學(xué)，注重實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在卓越工程師的培養(yǎng)體系中，我們增加了設(shè)計性和創(chuàng)新性的實驗和實訓(xùn)，理論與實踐相結(jié)合，著力培養(yǎng)學(xué)生綜合工程實踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力。改革實驗室管理模式，采用實驗室教師彈性坐班制，實現(xiàn)實驗室全天候開放預(yù)約，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實驗創(chuàng)造條件。加強畢業(yè)論文（設(shè)計）環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生在生產(chǎn)一線完成畢業(yè)論文（設(shè)計）工作。借鑒CDIO工程教育理念，推進(jìn)以項目為驅(qū)動的教學(xué)模式，將大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目融入教學(xué)計劃，作為選修課開設(shè)，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型應(yīng)用人才。

2.校企聯(lián)合培養(yǎng)卓越工程人才。校企雙方制訂專業(yè)培養(yǎng)計劃，在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)方式等方面展開充分溝通。校企聯(lián)合建設(shè)卓越工程師資隊伍，強化教師的工程背景。改革部分專業(yè)前沿課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式，將專業(yè)課程開到生產(chǎn)一線。大多數(shù)課程的教學(xué)過程中引用了大量的工程實例。通過多種運作模式，如學(xué)校自建、校企共建、引進(jìn)企業(yè)（車間）等多種建設(shè)形式，保持教學(xué)設(shè)施和設(shè)備的不斷更新，并同時增加工業(yè)生產(chǎn)仿真實習(xí)條件。建成集教學(xué)、實習(xí)、科研、技能考核、技術(shù)推廣與服務(wù)為一體，多功能、綜合性校內(nèi)材料工程實踐教育基地，為學(xué)生進(jìn)入企業(yè)提供崗前培訓(xùn)，使校內(nèi)實踐教學(xué)基地成為聯(lián)系高校與企業(yè)的橋梁，成為學(xué)生職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)、工程實踐能力訓(xùn)練以及技術(shù)服務(wù)的窗口，實現(xiàn)企業(yè)與高校實踐教學(xué)資源共享。

3.推行全英文和小班化教學(xué)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。依托學(xué)院優(yōu)良的教師資源，開設(shè)全英文課程，英文課程占培養(yǎng)計劃中專業(yè)課程的40%以上。依托上海市第四期本科教育高地，進(jìn)行英文課程群建設(shè)，包括英文教材編寫與選擇、課程網(wǎng)站建設(shè)等，滿足教育國際化的要求，使教學(xué)內(nèi)容與國際接軌。例如我們編寫的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《高分子科學(xué)基礎(chǔ)》、《現(xiàn)代材料分析方法》等9門全英文課程獲上海市英文示范課程稱號。與此同時，我們積極引進(jìn)了世界知名高校（如MIT等）的網(wǎng)絡(luò)課程，采用翻轉(zhuǎn)課堂等先進(jìn)教學(xué)手段豐富課堂教學(xué)。將專業(yè)課尤其是英文專業(yè)課的人數(shù)控制在30人以內(nèi)。在課堂教學(xué)中給予學(xué)生更多參與教學(xué)過程的機(jī)會，特別倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式，通過教師指導(dǎo)下的啟發(fā)式、討論式、探究式、參與式教學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。教師根據(jù)研究問題、案例和項目的需要將小班進(jìn)一步分成若干個學(xué)習(xí)小組，小組內(nèi)分工合作，共同分析、討論與研究問題，小組間相互競爭和促進(jìn)，形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)，師生互動，相互協(xié)作的學(xué)習(xí)氣氛。同時，我們與美國匹茲堡大學(xué)、德國拜羅伊特大學(xué)、英國考文垂大學(xué)等國外知名大學(xué)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系，為探索國際化工程技術(shù)人才的培養(yǎng)模式提供了良好的交流平臺。

4.改革考核方式，推行多元化評價。在考核學(xué)生能力的方式上，期末考核的“一考定成敗”模式逐漸被弱化，并建立一套科學(xué)合理、富有活力、鼓勵創(chuàng)新的、多元化的考試制度。在這個制度下更注重對學(xué)生分析問題和解決問題、實踐和動手能力、創(chuàng)新意識和自我學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和考察。

積極開展考試方式的改革，改變過去的考試模式，將教學(xué)過程與考核有機(jī)結(jié)合，將考分分解到課程教學(xué)的整個過程，加大平時考核成績的比例（占總成績的30%—50%），豐富平時考核內(nèi)容，將課堂出勤、課堂討論、課程論文、課程設(shè)計、課堂測驗、作業(yè)、調(diào)研報告、案例分析、實驗等內(nèi)容納入平時考核；平時考核成績注重公平、公正、有據(jù)（記錄）可查，具體的方式考核由教師根據(jù)各門課程的特點提出方案。

三、企業(yè)的工程實踐

企業(yè)的工程實踐過程是材料科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)最重要的環(huán)節(jié)。企業(yè)學(xué)習(xí)階段主要以工程化人才要求為指導(dǎo)，從實際工程背景出發(fā)，通過工程技術(shù)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，同時，注重學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)和社會責(zé)任感的建立。學(xué)生在簽約的校外實習(xí)基地參加實踐學(xué)習(xí)，熟悉材料制備、性能、加工工藝等。通過讓學(xué)生參與企業(yè)新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)的設(shè)計、開發(fā)與研制，鞏固和深化學(xué)校課堂中所學(xué)到的專業(yè)知識，在實際問題中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程綜合能力，并在與企業(yè)導(dǎo)師的溝通過程中提高人際交往能力、組織協(xié)調(diào)能力和團(tuán)隊合作意識。

我們以具體專業(yè)方向為主體，選擇5—6家生產(chǎn)鏈齊全、產(chǎn)品研發(fā)能力強的企業(yè)，如上海振華重工機(jī)械配套有限公司、德國茲韋克有限公司等高水平新材料領(lǐng)軍企業(yè)，作為“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的聯(lián)合培養(yǎng)單位。校企雙方成立卓越工程師培養(yǎng)專家委員會，共同制定培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，共同制訂和實施培養(yǎng)方案，共同設(shè)立工程實踐教育中心，使各項校企聯(lián)合培養(yǎng)目標(biāo)得到具體落實。學(xué)生在企業(yè)里采取實驗班分批分散的方式進(jìn)行實習(xí)學(xué)習(xí)。學(xué)校在相應(yīng)的企業(yè)推薦名單中，遴選企業(yè)指導(dǎo)教師，并與企業(yè)指導(dǎo)教師一起制訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案，參與專業(yè)技能教學(xué)，并指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)的學(xué)習(xí)。

學(xué)生在企業(yè)工程實踐過程中實行雙導(dǎo)師制，即校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同負(fù)責(zé)。校內(nèi)導(dǎo)師由專業(yè)教師擔(dān)任；企業(yè)導(dǎo)師由企業(yè)中具有豐富實踐經(jīng)驗、責(zé)任心強的專家擔(dān)任。校企導(dǎo)師成立聯(lián)合指導(dǎo)小組，進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)。

卓越工程師培養(yǎng)體系下的學(xué)生在企業(yè)的學(xué)習(xí)主要包括認(rèn)識實習(xí)和“3+1”培養(yǎng)計劃中的企業(yè)集中學(xué)習(xí)兩個環(huán)節(jié)。其中，認(rèn)識實習(xí)主要包括認(rèn)識企業(yè)文化、管理模式、生產(chǎn)流程等，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)企業(yè)工作的能力，同時進(jìn)一步了解專業(yè)特點，增加專業(yè)認(rèn)可度?？己顺煽兏鶕?jù)考勤及認(rèn)識實習(xí)報告綜合評定，由校企雙導(dǎo)師給予綜合評分。在企業(yè)集中學(xué)習(xí)時有重點的安排學(xué)生參與金屬材料冶煉、鍛造、熱處理及加工制造等過程；高分子材料制備、改性、產(chǎn)品設(shè)計及加工制造等過程；復(fù)合材料機(jī)構(gòu)、性能、制備及加工等過程。并在企業(yè)現(xiàn)場接受專業(yè)課程（如航空復(fù)合材料、環(huán)境友好材料、汽車材料、新型炭材料等課程）的學(xué)習(xí)。最后與企業(yè)導(dǎo)師一起針對企業(yè)實際課題完成畢業(yè)論文的工作。

企業(yè)學(xué)習(xí)的目的是使學(xué)生對本專業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)法律、法規(guī)更加了解，同時了解實際產(chǎn)品設(shè)計或工程項目（設(shè)計、生產(chǎn)工藝、實際應(yīng)用研究）方案的制訂和實施過程，能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝或研究方案的制定進(jìn)行分析、討論、改進(jìn)和總結(jié)，提高學(xué)生分析、解決工程實際問題的能力。在學(xué)生個體與項目組其他成員的討論、協(xié)調(diào)的過程中，鍛煉其溝通交流能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力；通過參加企業(yè)部門生產(chǎn)會議、項目組內(nèi)匯報或組外匯報，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力；在撰寫產(chǎn)品設(shè)計書、項目研究實施方案、項目進(jìn)展報告及總結(jié)報告過程中完善自身的書面表達(dá)能力；通過充分了解企業(yè)相關(guān)部門生產(chǎn)活動組織管理情況以及參與項目組的任務(wù)、人力和資源等的協(xié)調(diào)組織工作，培養(yǎng)學(xué)生的管理能力。從中可以看出，企業(yè)學(xué)習(xí)的這一年是卓越工程師培養(yǎng)過程中相當(dāng)關(guān)鍵的一年。學(xué)生要通過進(jìn)入企業(yè)了解工程的實際需要，培養(yǎng)良好職業(yè)素養(yǎng)、分析能力、溝通交流能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、管理能力、表達(dá)能力等工程綜合能力，從而具備獨立從事產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)、創(chuàng)新與開發(fā)、管理與營銷等能力。

因此，如何保障企業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)的實現(xiàn)就成為非常關(guān)鍵的一環(huán)。我們不僅將學(xué)生在企業(yè)的學(xué)習(xí)與實習(xí)均定為必修課程，在培養(yǎng)計劃中有嚴(yán)格的執(zhí)行方案，而且建立了綜合評定措施，保證學(xué)生在企業(yè)工程學(xué)習(xí)的效果和質(zhì)量?？己嗽u定措施包括：（1）建立考勤制度，由校企雙導(dǎo)師共同監(jiān)督學(xué)生出勤；（2）實行中期檢查，以匯報面試的方式，由校企雙導(dǎo)師檢查實習(xí)效果；（3）完成階段性實習(xí)過程生產(chǎn)分析報告；（4）對于企業(yè)畢業(yè)論文設(shè)計，嚴(yán)格實行開題、中期檢查和畢業(yè)答辯及企業(yè)學(xué)習(xí)階段總結(jié)工作；（5）企業(yè)工程學(xué)習(xí)結(jié)束時，校企雙方導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生企業(yè)學(xué)習(xí)表現(xiàn)，做出評價或鑒定，作為最終考核成績的一部分。

企業(yè)的工程實踐一方面能夠讓學(xué)生學(xué)有所用，鞏固專業(yè)知識和技能；另一方面通過為企業(yè)做出貢獻(xiàn)，體現(xiàn)自身價值。在學(xué)習(xí)到專業(yè)知識和技術(shù)的同時，還拉近了象牙塔的學(xué)子們與社會的距離，學(xué)生在實踐中開拓視野、增長才干。只有在實踐中多與先進(jìn)技術(shù)接觸，才能在真正走上工作崗位時減少磨合期的碰撞，加快自身融入社會的步伐。而在企業(yè)工程實踐過程中出現(xiàn)的不足之處，恰好也鞭策了學(xué)生回到學(xué)校后更加珍惜在校學(xué)習(xí)的時光，有的放矢的學(xué)習(xí)理論知識，并不斷深入到實踐中，為今后更好的服務(wù)社會打下堅實的基礎(chǔ)。

通過對學(xué)生走訪以及學(xué)生反饋中，我們了解到目前的課程體系對培養(yǎng)各方面素質(zhì)全面發(fā)展的卓越工程師是十分有效的。

致謝：感謝教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”（上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)）的支持。

參考文獻(xiàn)：

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