“材料科学与工程”卓越工程师培养体系的实践

袁涛+郑时有

摘要：上海理工大学材料科学与工程专业作为上海市教委第一批卓越工程师教育培养计划试点专业，始终坚持教育与产业发展互动，构建了课堂实验、企业实践、大学生创新教育和毕业设计一体化的专业课程教学体系。通过对教学内容、方法以及考核与评价标准进行大胆改革，加强学生的工程实践环节，培养学生的创新性和工程实践能力，形成了具有鲜明特色的材料科学与工程专业卓越工程师培养课程体系。

关键词：材料科学与工程专业；卓越工程师；课程体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）30-0139-04

在我国新型工业化发展道路、创新型国家和人才强国战略的大政方针指引下，教育部推出了“卓越工程师培养计划”。目前高等教育的指导思想在于，坚持工程教育服务国家的发展战略，坚持高校工程教育与工业发展的密切结合，努力培养学生综合素质和社会责任感，培养国际化人才[1，2]。在这一指导思想指引下，我们上海理工大学材料科学与工程专业有幸获准成为上海市教委第一批卓越工程师教育培养计划试点专业和上海高等教育内涵建设“085”工程特色专业。经过几年的努力，我们在教育国际化、工程化和创新教育等方面都取得了卓有成效的成绩，并在2012年顺利进入国家教育部第二批“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业。多年来我们始终坚持贯彻“卓越工程师培养计划”的主旨，注重学生的“知识、能力、人格”和谐发展，提升学生的社会责任感、创新能力、国际化视野和工程实践能力。

一、立体化递进式的专业课程体系构建

我们的培养目标是让学生具备扎实的专业基础知识的同时，提高工程意识、工程素质和工程实践能力，培养学生的职业素养、创新能力、社会责任感、广阔的国际化视野和良好的团队合作精神。为此，我们的卓越人才培养体系是由课堂教学、创新实践和交流合作三个教学链组成，构建了全方面、递进式的符合工程教育规律的专业课程体系，如图1所示。

该体系包括了课堂教学、创新实践和交流合作三大教学链。三大教学链相辅相成，相互贯穿构建了有机并完整的材料科学与工程专业的卓越人才的培养体系。我们构建的培养体系特点总结为以下几个方面。

1.学科基础与工程文化相结合，加强综合素质教育。我们对卓越人才的培养采用“3+1”的培养模式，即前三年在学校完成通识平台课程、学科基础平台课程、专业平台课程等学习，第四年前半年在企业实习实践，后半年在企业由校内导师和企业合作导师共同指导完成毕业设计。在这样的培养模式下，学生在课堂学到的理论知识在平时实验过程中得到巩固，在最后一年的企业工程实践中因为充分应用而加强，真正做到理论联系实际。反过来让学生带着目的去学习学科基础知识，也促进学生的课程学习主动性和课外参与实践的主动性。

2.采取创新的教学方式，突出工程教育的主线。课程教学与项目实践以工程项目为载体，增加学术前沿报告、学术研讨和国内外交流性的课程比例，扩大开放性实验、研讨性和实践性教育环节。使学生通过研讨和交流拓宽专业化和国际化的视野，并逐步拥有创新意识。通过探究式、启发式、讨论式、参与式教学新方法，实现教学交流互动。

3.引入国际化的“校企、科研院所联合培养”机制。目前卓越工程师培养体系的讲授式课程教学中，有多门课程邀请国外教授和专家以及企业专家授课。例如，我们开设的“材料科学前沿”这门专业课程就是邀请国内外知名学者、教授和企业专家讲授最先进和前沿的材料科学及应用，同时，本校的授课教师也都具备国际交流经历或企業经历。

4.增加企业工程教学环节。与本专业国内外领军企业深化产学研合作，向企业全面开放教学与科研，使企业真正成为专业办学的重要组成部分和支撑力量。我们鼓励学生进入企业学习，参与企业的课题研究。工程教学安排每位学生到企业实习一年的时间，完成系统的工程训练，在企业参与完成工程项目，获得以企业评价为主的实践学分，使学生在工程环境下接受熏陶，激发学习兴趣，实现知识到能力的转化。另外，部分学生的毕业设计由聘请的企业专家根据工程项目进行针对性指导，实现企业对学生的培养。我们在3年内选派了8位青年教师结合研究项目到企业进行半年到一年的车间实习与工程训练，提高了专职教师工程教学水平与实践能力。

5.加强课外创新教学环节。材料科学与工程专业依托材料科学与工程学院快速发展的高水平科学研究团队，积极引导和组织学生参加大学生创新项目、挑战杯等各级各类大学生创新活动。我们依托卓越工程师教育培养计划项目，创立大学生科技创新基金，截止目前已资助80多项大学生创新项目。我们鼓励和指导学生参加科学竞赛，2015年我们承办了上海市教委主办的上海市第二届大学生先进材料创新创意大赛，鼓励学生开展创新活动。同时设置大学生创新学分，要求每个学生在四年期间要有一次创新性实践，并获得学分，以期进一步强化、提升学生的工程能力和创新能力。

6.加强国际化教育。除了外教课堂教学外，我们在学生的毕业评价体系中还引入了国际化学分，即安排学生到国外高校、科研院访问交流或短期学习，并取得国外高校的认可学分。通过这种方式鼓励支持学生走出国门，拓宽视野，以国际化的理念培养学生创新和工程实践能力。

经过三年多的教学实践，我们已经逐渐形成了材料科学与工程专业卓越工程师培养办学特色，教学内容丰富，手段先进，实用性强，理论学习与社会实践、工程实践应用结合紧密，教学效果显著。

二、教育教学方法改革

在课程体系整合的基础上，我们结合卓越工程师的培养要求，大胆改变传统的教学方式，不仅在培养计划的授课内容方面进行了相应的调整，教学方法和手段也因地制宜的进行了更新，结合材料科学与工程专业对卓越工程师的培养要求，重新制定了教学考核与评价标准，具体表现在以下四个方面的改革创新。

1.强化实践教学，注重实践创新能力培养。在卓越工程师的培养体系中，我们增加了设计性和创新性的实验和实训，理论与实践相结合，着力培养学生综合工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力。改革实验室管理模式，采用实验室教师弹性坐班制，实现实验室全天候开放预约，为学生自主学习、自主实验创造条件。加强毕业论文（设计）环节，鼓励学生在生产一线完成毕业论文（设计）工作。借鉴CDIO工程教育理念，推进以项目为驱动的教学模式，将大学生创新创业训练项目融入教学计划，作为选修课开设，培养创新创业型应用人才。

2.校企联合培养卓越工程人才。校企双方制订专业培养计划，在课程设置、教学内容、培养方式等方面展开充分沟通。校企联合建设卓越工程师资队伍，强化教师的工程背景。改革部分专业前沿课程的教学方法和教学模式，将专业课程开到生产一线。大多数课程的教学过程中引用了大量的工程实例。通过多种运作模式，如学校自建、校企共建、引进企业（车间）等多种建设形式，保持教学设施和设备的不断更新，并同时增加工业生产仿真实习条件。建成集教学、实习、科研、技能考核、技术推广与服务为一体，多功能、综合性校内材料工程实践教育基地，为学生进入企业提供岗前培训，使校内实践教学基地成为联系高校与企业的桥梁，成为学生职业素质培养、工程实践能力训练以及技术服务的窗口，实现企业与高校实践教学资源共享。

3.推行全英文和小班化教学，提高课堂教学质量。依托学院优良的教师资源，开设全英文课程，英文课程占培养计划中专业课程的40%以上。依托上海市第四期本科教育高地，进行英文课程群建设，包括英文教材编写与选择、课程网站建设等，满足教育国际化的要求，使教学内容与国际接轨。例如我们编写的《材料科学基础》、《高分子科学基础》、《现代材料分析方法》等9门全英文课程获上海市英文示范课程称号。与此同时，我们积极引进了世界知名高校（如MIT等）的网络课程，采用翻转课堂等先进教学手段丰富课堂教学。将专业课尤其是英文专业课的人数控制在30人以内。在课堂教学中给予学生更多参与教学过程的机会，特别倡导学生自主学习模式，通过教师指导下的启发式、讨论式、探究式、参与式教学，充分调动学生学习的主动性。教师根据研究问题、案例和项目的需要将小班进一步分成若干个学习小组，小组内分工合作，共同分析、讨论与研究问题，小组间相互竞争和促进，形成学生自主学习，师生互动，相互协作的学习气氛。同时，我们与美国匹兹堡大学、德国拜罗伊特大学、英国考文垂大学等国外知名大学建立了稳定的合作关系，为探索国际化工程技术人才的培养模式提供了良好的交流平台。

4.改革考核方式，推行多元化评价。在考核学生能力的方式上，期末考核的“一考定成败”模式逐渐被弱化，并建立一套科学合理、富有活力、鼓励创新的、多元化的考试制度。在这个制度下更注重对学生分析问题和解决问题、实践和动手能力、创新意识和自我学习能力的培养和考察。

积极开展考试方式的改革，改变过去的考试模式，将教学过程与考核有机结合，将考分分解到课程教学的整个过程，加大平时考核成绩的比例（占总成绩的30%—50%），丰富平时考核内容，将课堂出勤、课堂讨论、课程论文、课程设计、课堂测验、作业、调研报告、案例分析、实验等内容纳入平时考核；平时考核成绩注重公平、公正、有据（记录）可查，具体的方式考核由教师根据各门课程的特点提出方案。

三、企业的工程实践

企业的工程实践过程是材料科学与工程专业卓越工程师培养最重要的环节。企业学习阶段主要以工程化人才要求为指导，从实际工程背景出发，通过工程技术的学习，培养学生工程意识、工程素质和工程实践能力，同时，注重学生良好的职业素养和社会责任感的建立。学生在签约的校外实习基地参加实践学习，熟悉材料制备、性能、加工工艺等。通过让学生参与企业新产品、新工艺和新技术的设计、开发与研制，巩固和深化学校课堂中所学到的专业知识，在实际问题中培养学生的创新能力和工程综合能力，并在与企业导师的沟通过程中提高人际交往能力、组织协调能力和团队合作意识。

我们以具体专业方向为主体，选择5—6家生产链齐全、产品研发能力强的企业，如上海振华重工机械配套有限公司、德国兹韦克有限公司等高水平新材料领军企业，作为“卓越工程师教育培养计划”的联合培养单位。校企双方成立卓越工程师培养专家委员会，共同制定培养标准，共同制订和实施培养方案，共同设立工程实践教育中心，使各项校企联合培养目标得到具体落实。学生在企业里采取实验班分批分散的方式进行实习学习。学校在相应的企业推荐名单中，遴选企业指导教师，并与企业指导教师一起制订专业人才培养方案，参与专业技能教学，并指导学生在企业的学习。

学生在企业工程实践过程中实行双导师制，即校内导师和企业导师共同负责。校内导师由专业教师担任；企业导师由企业中具有丰富实践经验、责任心强的专家担任。校企导师成立联合指导小组，进行有针对性的指导。

卓越工程师培养体系下的学生在企业的学习主要包括认识实习和“3+1”培養计划中的企业集中学习两个环节。其中，认识实习主要包括认识企业文化、管理模式、生产流程等，培养学生适应企业工作的能力，同时进一步了解专业特点，增加专业认可度。考核成绩根据考勤及认识实习报告综合评定，由校企双导师给予综合评分。在企业集中学习时有重点的安排学生参与金属材料冶炼、锻造、热处理及加工制造等过程；高分子材料制备、改性、产品设计及加工制造等过程；复合材料机构、性能、制备及加工等过程。并在企业现场接受专业课程（如航空复合材料、环境友好材料、汽车材料、新型炭材料等课程）的学习。最后与企业导师一起针对企业实际课题完成毕业论文的工作。

企业学习的目的是使学生对本专业的技术标准及相关法律、法规更加了解，同时了解实际产品设计或工程项目（设计、生产工艺、实际应用研究）方案的制订和实施过程，能够对产品设计、生产工艺或研究方案的制定进行分析、讨论、改进和总结，提高学生分析、解决工程实际问题的能力。在学生个体与项目组其他成员的讨论、协调的过程中，锻炼其沟通交流能力和团结协作能力；通过参加企业部门生产会议、项目组内汇报或组外汇报，锻炼学生的语言表达能力；在撰写产品设计书、项目研究实施方案、项目进展报告及总结报告过程中完善自身的书面表达能力；通过充分了解企业相关部门生产活动组织管理情况以及参与项目组的任务、人力和资源等的协调组织工作，培养学生的管理能力。从中可以看出，企业学习的这一年是卓越工程师培养过程中相当关键的一年。学生要通过进入企业了解工程的实际需要，培养良好职业素养、分析能力、沟通交流能力、团结协作能力、管理能力、表达能力等工程综合能力，从而具备独立从事产品设计与生产、创新与开发、管理与营销等能力。

因此，如何保障企业学习目标的实现就成为非常关键的一环。我们不仅将学生在企业的学习与实习均定为必修课程，在培养计划中有严格的执行方案，而且建立了综合评定措施，保证学生在企业工程学习的效果和质量。考核评定措施包括：（1）建立考勤制度，由校企双导师共同监督学生出勤；（2）实行中期检查，以汇报面试的方式，由校企双导师检查实习效果；（3）完成阶段性实习过程生产分析报告；（4）对于企业毕业论文设计，严格实行开题、中期检查和毕业答辩及企业学习阶段总结工作；（5）企业工程学习结束时，校企双方导师根据学生企业学习表现，做出评价或鉴定，作为最终考核成绩的一部分。

企业的工程实践一方面能够让学生学有所用，巩固专业知识和技能；另一方面通过为企业做出贡献，体现自身价值。在学习到专业知识和技术的同时，还拉近了象牙塔的学子们与社会的距离，学生在实践中开拓视野、增长才干。只有在实践中多与先进技术接触，才能在真正走上工作岗位时减少磨合期的碰撞，加快自身融入社会的步伐。而在企业工程实践过程中出现的不足之处，恰好也鞭策了学生回到学校后更加珍惜在校学习的时光，有的放矢的学习理论知识，并不断深入到实践中，为今后更好的服务社会打下坚实的基础。

通过对学生走访以及学生反馈中，我们了解到目前的课程体系对培养各方面素质全面发展的卓越工程师是十分有效的。

致谢：感谢教育部“卓越工程师培养计划”（上海理工大学材料科学与工程专业）的支持。

参考文献：

[1]朱丽慧，杨弋涛.卓越金属材料工程师培养的探索与实践[J].教育教学论坛，2016，（16）：29-31.

[2]林健.高校“卓越工程师教育培养计划”实施进展评析（2010-2012）（上）[J].高等工程教育研究，2013，（4）：1-12.