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新工科背景下中南大学材料化学专业人才培养模式的思考

2017-10-19李松林伍秋美黄劲松李笃信刘继进周忠诚方华蝉

东方教育 2017年15期
关键词:新工科人才培养模式

李松林+伍秋美+黄劲松+李笃信+刘继进+周忠诚+方华蝉

摘要:国民经济的转型升级急需新工科人才。论文根据新工科对人才的要求,并结合中南大学材料化学专业特点,探讨新工科人才培养模式。分析了本专业新材料的具体发展方向及对本科生能力和素质的特定要求,提出了适应新工科人才培养要求的课程体系设置,并对课程内容、课堂和实验教学方式的改革方法提出了一些建议。

关键词:新工科;材料化学;人才培养模式

1.新工科的提出及对新材料人才的要求分析

当前,世界范围内新一轮科技革命和产业变革加速进行,综合国力竞争愈加激烈。国家实施创新驱动发展、“中国制造2025”“互联网+”“一带一路”等重大战略,以新技术、新业态、新产业为特点的新经济蓬勃发展,要求工程科技人才具备更高的实践能力、创新创业能力和跨界整合能力,这些新兴产业的发展,对工科人才提出了新的要求[1]。

目前中国拥有世界上最大规模的工程教育,每年工科本科毕业生过百万。但工科人才存在人才结构性过剩与短缺现象,传统产业人才素质提高和转岗转业任务艰巨,领军人才和大国工匠紧缺,先进制造技术领域人才不足,支撑制造业从大向强转型升级的能力不强。高校的工程人才培养与企业实际需求脱节,产教融合不夠深入、工程教育实践环节薄弱,学校和培训机构基础能力建设滞后是普遍存在的顽疾[2]。

新经济的发展对传统工程专业人才培养提出了挑战。新工科要求适应未来新兴产业和新经济,着眼于互联网革命、新技术发展、制造业升级等时代特征,交叉融合科学、人文、工程知识,培养复合型、综合性人才。可以说,新经济对人才提出的新的目标定位与需求为“新工科”提供了契机,新经济的发展呼唤“新工科”。正因为新工科是一个新事物,2017年2月教育部发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》,希望各地高校开展新工科的研究实践活动,深化工程教育。在该文件中,新工科的主要研究内容被归纳为“五个新”,即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系[1]。

相对于传统的工科人才,“新工科”人才是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。新工科人才不仅要在某一学科专业上学业精深,而且还应具有“学科交叉融合”的特征;他们不仅能运用所掌握的知识去解决现有的问题,也有能力学习新知识、新技术去解决未来发展出现的问题,对未来技术和产业起到引领作用;他们不仅在技术上优秀,同时懂得经济、社会和管理,兼具良好的人文素养。其中快速探究性学习新事物的能力应该是学生最核心的能力[3]。

也是在今年2月教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合印发了《制造业人才发展规划指南》,人才需求巨大且短缺严重的制造业十大重点领域是:新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等10个专业。新材料专业不仅榜上有名,且这份《指南》中,其它9个重点专业的发展都离不开新材料及其制备技术的突破[3]。新工科将一跃成为大学里最热门的专业之一。

由上分析可以看出,新工科的探索和实践是个宏大的课题,新材料是新工科的重要领域。本文将对中南大学材料化学专业培养新工科人才的模式进行探讨,并期望对综合型大学同类专业培养新材料方向的新工科人才的研究具有一定参考价值。

2.新工科背景下材料化学专业培养能力与素质的要求及课程设置

综合大学利用多学科优势催生交叉学科,特别是以理科为基础的有应用前景的新兴学科值得大力发展;同时需要创新人才培养模式和机制体制[1-3]。材料化学专业就是中南大学材料和化学优势学科交叉催生的新专业。中南大学材料类专业的优势是有色冶金材料、结构材料等传统工科方向[4],结合新工科的形势[5-7],在新工科背景下我校材料化学专业需主动与新材料融合,注重信息化带动工业化、高性能结构材料和具有前期科研优势的功能材料等方向,可发展新型复合材料、纳米粉体、新能源电极材料、无机功能材料、气相沉积的表面涂层材料等新材料。培养能从事新材料合成与制备、材料表面技术研究开发和生产管理的高层次专业人才。毕业生除面向有色冶金等材料外,还可适应电子、航空航天、新能源等应用领域,学生可也在打下一定基础后,按自己的兴趣转专业到生物医学、微制造与再制造、工商管理等专业。

按新工科人才要求,本科生既要保证化学和材料的理论和基础知识的学习,还要强化综合能力培养,成为高素质人才。能力和素质培养要求分析如下。

1)能力要求

学生需掌握材料学科和材料化学专业基础理论知识、技术,具有较强的工程设计、实践技能,能自主学习、具有分析和解决本专业问题的能力和一定的创新能力;同时具有一定的组织管理能力、团队领导能力和较强国际化竞争能力。具体可分解为以下5个能力:

①具有应用本专业所必需的学科基础理论和基础知识分析问题的能力;

②掌握运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有较强的外语综合运用能力,具有宽广的国际化视野和社会交往能力;

③具有良好的思辨能力;

④具有一定的应用本专业的理论、技术、工艺等相关知识发现、分析和解决本专业问题的能力;具有一定的创新的能力。

⑤获得较好的工程实践训练,具有本专业必要的制图、设计、计算、测试、调研、实验与基本工艺操作等基本技能,具有综合分析和解决工程实际问题的能力。

2)素质要求

具有良好的科学素质、人文素质、职业素质、精神素质和专业素质。

①科学素质

能够理解并掌握科学原理、方法等科学本质,善于发现问题,敢于提出问题。

②人文素质

具有正确的人生观和世界观。了解一般的社交规范,遵守社会公德,诚实守信,具有良好的是非分辨能力,善于理解人,热心帮助他人,具有较强的适应能力。

③职业素质

具有很强的职业道德素质和职业精神,爱岗敬业,严谨认真。具有良好的质量、安全、服务和环保意识和公民意识。

④精神素质

具有社会责任感,关心时事,关注社会。具有实事求是的科学态度和积极向上的工作作风。富有进取精神,能够经受挫折与失败。

⑤专业素质

具备良好的科学思维方法,较强的沟通表达与写作能力,及竞争与合作能力。能够发现并解决实际工程应用问题。

对应培养的5个能力,参考我们原来的课程体系[4,8-10]本科期间课程设计考虑如下:

为培养能力1,开设的课程有:高等数学、大学物理、工科大学化学系列课程(无机与结构化学基础、有机化学基础、物理化学);工程基础(工程制图基础、机械设计基础、工程力学、电工学技术),专业基础(材料科学基础、材料化学基础)等。

为培养能力2,开设的课程有:计算机程序设计基础、文献检索与数据处理、创新创业导论、大学英语。对于英语基础较好的可以免修普通的大学英语课,选修提高课程,如新闻英语视听、英汉口译、商务英语、英语公众演讲、高级英语写作等。

为培养能力3,开设的主要是思政教育类课程:大学生心理健康教育、思想道德修养与法律基础、形势与政策、中国近现代史纲要、马克思主义基本原理概论、毛泽东思想与中国特色社会主义理论体系概论;毕业教育。

为培养能力4,开设的主要是必修和选修专业课程:专业课有:材料性能学、材料分析测试技术、材料表面技术、材料化学合成与制备、工程材料概论、材料腐蚀与防护;专业选修课有:固体物理导论、功能材料概论、复合材料、无机材料、纳米材料、粉末冶金原理等课程。

为培养能力5,需强化工程实践。每个学期都开设不同类的实践课程,如通识课程实验课、专业课程实验课、集中实践等。通识课程实验课:工科大学化学实验——基本操作、大学物理实验、物理化学实验、制造工程训练、电工电子实验、机械设计基础课程设计。专业课程实验课:材料科学基础实验、材料结构及性能表征实验、材料制备与表面工程实验;集中实践:认识实习、生产实习、材料专题研究、毕业实习与毕业论文(设计)。为提高个性化培养,还要求学生进行课外研学,包括创新创业实践(含创新创业项目、科研训练、学科竞赛、论文成果等)、开放性实验、社会实践、实验室技术安全与环境保护知识学习培训、技能考试、素质修养等,修满一定学分即可。

为提高对新材料的认识和学习兴趣,进校即开设新生课- 材料与人类文明。

对应5个素质的培养,本科期间课程设计考虑如下:

为培养素质1,3,4开设的课程有:思政类课程、体育。

为培养素质2开设非工科门类课程的文化素质课: 如音乐、美学、国际关系、市场营销、个人修养等,可自行选择时间修满。

為培养素质5,对应的课程有各类基础课和专业课、各种实践教学环节。

3.课程内容、课堂和实践教学方式的改革

新工科人才培养的课程体系设计非常重要,课程内容、课堂和实践教学方式的改革是实现新工科人才培养目标实现的关键[11-12]。根据我们的理解和思考,提出一些相关建议。

课程内容更新方面在保留经典理论的同时于基础课程注重引入新工科的内容。如计算机课程中加强互联网基础的内容;机械设计与实践课程引入计算机三维立体设计内容。将新材料内容融入各基础和专业课程中,如新材料涉及的理论可包含于大学物理、固体物理导论课程;新材料的结构及表征包含于材料化学基础、现代材料分析测试技术课程;功能材料的性能介绍包含于材料性能及测试课程;新材料合成的原理和技术内容包含于材料化学基础、材料的化学合成课程等。

课堂教学也需探索模式改革,着重提高学生主动参与性和思辨能力。学校大力提倡的开放式精品课程建设其实就是顺应新工科的有效模式。要精心设计课堂教学环节,提高学生课堂的参与意识。可探索在专业基础课、专业课程教学中设置课程论文撰写环节和课程论文讨论环节,培养学生分析问题、获取信息、归纳整理的能力。重视“启发式”教学、“讨论式”教学和“分层次”教学,重视不同个体的个性特征和认识特点。教学中加大案例和问题式教学比重,课堂教学设置质疑环节,留出一定讨论时间,开展小组辩论、小论文撰写、大型题目答辩等等多种模式。尝试给学生提供形式多样的与课堂教学不同的学习课件:如只列出要点,促使学生作笔记或比讲课的内容更详细,拓展讲课内容等。提高学生的学习主动性、积极性,满足学生多元需求,培养学生思辨能力。完善和丰富课程考试形式,根据课程实际情况,将创新实验报告、小论文(设计)、调查报告、课程论文等纳入考核体系。

实践教学方面,需建设和完善适合新材料实验实践的平台,强化创新能力培养。材料化学具有技术方法多、涉及的材料种类及其应用面广的特点,需建设具有新材料特色的实验平台和具有“设计性-综合性-创新性”的三性实验。结合粉末冶金研究院在粉体材料领域的优势,加强基于化学原理制备高性能粉体及粉体材料领域的实验体系、创新教育体系建设;增加自主设计型、创新性、综合性和课外开放实验,如可开设纳米粉体的合成、新能源材料及复合材料制备、气相沉积、磁控溅射、3D打印等相关内容的实验,使学生真切感受认识新材料和新技术,将来能与新材料产业迅速接轨。

与企业开展产学研合作,共建创新平台。在专业课程教学、实践性教学环节、毕业论文(设计)、教师培养等方面与行业、企业、科研院所等深度合作,探索出校企联合培养高水平研发型人才的新模式和新机制。

参考文献:

[1]胡波,冯辉,韩伟力,徐雷. 加快新工科建设,推进工程教育改革创新——“综合性高校工程教育发展战略研讨会”综述, 复旦教育论坛, 2017 , 15 (2) :20-28

[2]阚凤云,陈彬. 新工科:一场工程教育新革命?中国科学报, 2017-03-14 第6版 动态

[3]陈慧, 陈敏. 关于综合性大学培养新工科人才的思考与探索, 高等工程教育研究, 2017 (2) :19-23

[4]李松林,阮建明,刘继进,何轶伦,周忠诚. 中南大学材料化学专业课程体系建设, 长沙铁道学院学报(社会科学版), 2006 , 7 (4) :135-136

[5]吴爱华,侯永峰,杨秋波,郝杰. 加快发展和建设新工科,主动适应和引领新经济, 高等工程教育研究, 2017 (1) :1-9

[6]胡继林,胡传跃,刘鑫. 材料化学专业对接产业创新创业人才培养方案的构建, 教育观察月刊, 2016 , 5 (12):6-10

[7]刘友祝. 新形势下工科专业的建设和管理, 职业, 2016 (36) :26-27

[8]付争兵, 吴菊安, 汪连生. 战略性新兴产业——材料化学专业人才培养价值链分析与对策,科教导刊, 2012 (30) :123-124

[9]张泽朋,廖立兵,周凤山,张以河,胡应模. 材料化学专业方向的调整、凝练与培养方案的优化,中国科技信息, 2010 (18) :272-273

[10]张茂林,李龙凤. 材料化学专业人才培养模式及课程体系设置的初步探讨,中国科教创新导刊, 2012 (32) :92-92

[11]禹筱元,罗颖,董先明. 材料化学专业人才培养模式的改革与实践, 高教论坛, 2010 (1) :23-25

[12]刘清泉,肖秋国,陈丽娟,申少华,易清风. “材料化学”湖南省特色专业建设的思考(一)——人才培养方案, 当代教育理论与实践, 2011 , 03 (11) :87-89

感谢2017年中南大学专业综合改革试点项目资助。

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