材料成型及控制工程专业创新...探索——以西安工程大学为例_思芳.pdf

University Education收稿时间 2021-05-07基金项目 2021年度陕西本科和高等继续教育教学改革研究项目“面向新工科材料类创新型工程人才培养模式探索”（21BZ045）；中国纺织工业联合会高等教育教学改革研究项目“工程教育专业认证导向下材料成型及控制工程专业工程实践能力的培养”（2021BKJGLX061）；西安工程大学高等教育教学改革研究项目“工程教育专业认证下材料成型及控制工程专业实践体系和质量评价研究”（21GJ09）；2019年度国家级一流本科专业建设项目“西安工程大学材料成型及控制工程专业”。作者简介 思芳（1991），女，陕西人，硕士，工程师，研究方向：高等教育、创新创业教育。通信作者：王俊勃（1966），男，山东人，博士，教授，研究方向：高等教育管理、教学设计与教学改革。2022年12月December，2022University Education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材料成型及控制工程专业创新型人才培养模式探索以西安工程大学为例思芳王俊勃徐洁王彦龙姜凤阳西安工程大学材料工程学院，陕西西安710048213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。图1材料成型及控制工程专业所需的知识、能力、素质结构知识、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：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；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；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从事材料成型领域产品设计、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公共基础素质所应具备的政治、数学、语言、心理健康、环境等知识从事材料分析、研究改性所应具备的材料科学基础知识健康的心理和身体素质社会责任感和成长为社会主义建设者和接班人的自觉性工程师道德伦理方面的职业素养科学素养与创新精神材料微观结构分析与结构设计能力材料成型产品缺陷分析和解决能力材料性能分析和性能设计能力灵活开阔的思维和国际视野专业交流沟通与反思能力成型设备设计和使用能力文献检索和归纳总结能力专业表达能力现代工具使用与开发能力独立工作和团结协作能力终身学习和可持续发展能力材料成分分析和成分设计能力企业项目管理与经营决策能力材料成型产品质量检测和保障能力材料成型工艺分析和优化能力材料成型及控制工程能力能力知识知识素质素质214University Education专业所需的知识与能力可用图3表示。工艺流程设计选材毛坯加工预先处理精加工最终热处理检验出厂所需的知识与能力资料收集阅读、归纳总结、发展现状、交流探讨、计算、运动规律、载荷受力、控制、图纸展示、计算机知识以及社会与伦理材料的元素、化学组成、微观结构、性能，成型工艺成型加工原理、成型加工工艺、成型加工设备质量控制、质量管理、生产工艺流程管理、运营管理零件图纸设计、零件运动规律设计、成型工艺设计、测试分析实践、制造工艺流程实践实践训练图3机械制造工艺流程所需的材料成型及控制工程专业知识与能力三、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。（一一）学习现代教育理念学习现代教育理念，牢固树立牢固树立“新工科新工科”思想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。（二二）制订与实施科学合理的培养方案制订与实施科学合理的培养方案，为学生构建为学生构建科学合理的知识体系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。（三三）增强教师工程背景增强教师工程背景，培育具有创新能力的专业培育具有创新能力的专业教学团队教学团队其一，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“三全育人导师团图2材料成型及控制工程专业的课程体系对专业知识、能力和素质形成的支撑提升公共基础素质所应具备的知识、能力和素质完成材料分析、研究、改性所应具备的知识与能力专业核心知识与能力工程化学、物理化学及实验、大学物理、大学物理实验、电工学、工程力学、流体力学、工程热力学和传热学、材料科学基础、冶金传输原理、工程材料及性能、材料成型及控制工程专业基础实验、材料成型原理材料成型及控制工程基础、材料成型及控制工程专业综合创新实验、材料成型工艺与设备、材料工程测试与分析方法、材料成型质量控制（双语）、企业管理与技术经济分析等以及专业模块化选修课（模具设计及制造模块、纺织复合材料成型模块、现代成型技术模块、虚拟成型技术模块）较 高 的 思 想 道德 水 准 及 人 文素质水平较强的表达和交流能力基础较扎实的数学、计算机知识与信息检索能力中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、形势与政策、大学体育、大学生心理健康、军事理论、材料成型工程伦理以及开放性公选课大学英语、英语拓展、双语课程、外传引智高等数学、线性代数、概率论与数理统计、数值分析与计算方法、计算机基础、程序设计语言、计算机在材料成型及控制工程中的应用、画法几何及机械制图（计算机绘图）、文献检索与论文写作材料成型及控制工程专业课程体系215队”，实施导