新工科背景下材料成型及控制工程专业本科生科研创新能力培养模式探索

张新戈 于 漫＊ 李洪梅 王文权

（吉林大学材料科学与工程学院，吉林 长春130025）

0 引言

2017年2月以来，教育部和全国高校积极推进“新工科”建设，致力于培养创新型、多样化卓越工程科技人才，为我国科技发展和国家复兴提供智力和人才支撑，并始终强调本科教育始终是高等院校办学的主体和中心工作[1]。材料成型及控制工程本科专业是一门利用热场、力场及其他特殊能场对材料的作用，使材料发生流动、连接或形状改变等，实现各种零部件、构件的加工和制造的学科专业[2]。材料成型及控制工程专业旨在培养掌握材料科学与工程基本理论,能在材料加工领域从事科学研究、设计制造、技术开发、生产管理和经营销售等方面的高素质专门人才，据统计，全国有超过300所高校开设材料成型及控制工程本科专业。材料成型及控制工程专业的毕业生可在机械装备、新材料、汽车制造、航空航天、造船业、电子产品制造业等几乎所有的工业领域从事与材料成型及控制相关的工作。材料成型及控制工程专业是支撑现代工业最基本和最重要的专业。近年来，每年有大批本科毕业生通过高校的培养，走上与专业相关的工作岗位，为国民经济的发展贡献了重要的力量[3]。

但是，总体而言，材料成型及控制工程专业本科生的教育更多注重课堂教育和基础专业知识的教育，对于本科生科研能力特别是科研创新能力的培养比较缺乏，造成大量走上工作岗位的毕业生缺乏创新意识和创新能力，很难在短期内成为合格的创新型专业工程师和技术人才。因此，如果开设材料成型及控制工程专业的高校均能注重本科生科研创新能力培养，将有利于培养出高素质的本科毕业生，为现代工业提供大批优秀的专业人才，达到新工科建设的人才培养的目标，推动国家工业整体水平的快速发展。

1 本科生科研创新能力培养的必要性

材料成型及控制工程专业是一门重要的基础工科专业，该专业的教育是以材料科学为基础，结合材料成型工艺和机械工程等相关学科，以实际工业应用为培养目标。放眼全球，材料成型及控制专业技术一直不断发展，我国材料成型及控制专业也不断进步，有力地推动了基础材料行业和高端装备制造业的高速发展[4]。

但是，我国的材料成型行业技术水平与工业发达国家相比还有相当的差距，这主要是因为我国的材料成型专业的创新技术成果还不多，创新人才严重不足。恰逢我国大力实施新工科建设与发展，因此，在新工科背景下，以新工科理念为指导，以社会需求为导向，进行材料成型及控制工程专业本科生教育培养模式的改革，提升学生的创新意识和能力，培养大批创新人才，推动我国材料成型专业的发展，也必将促进中国从工业大国向工业强国的转变[5]。

2 本科生科研创新能力培养模式探索

2.1 激发和培养科研创新意识

从教学大纲和教学内容上看，材料成型及控制工程本科专业设置的以课堂课程和实践环节为主,支撑科研创新能力培养的课程内容较少。所以，在基础课程和专业课程的教学时，一定要注重科研创新思维培养。在通识教育课程和学科教育课程的教学中，除了讲授相关专业知识内容外，要抓住一些典型的定理、技术、工艺方法等的来龙去脉以及被发明或创造的历史，激发学生的创新意识。在进行专业课程的教学时，对一些现在被认为是典型的和基本的技术及工艺，一定要讲授清楚其是如何被创新的、被发明的。同时，注意总结和拓展，传授学生关于创新的定义和创新的方法，让学生弄懂什么是创新，怎么去创新，这样才能促进学生去实施创新。

新工科背景下，本科生尽早接触科研活动更有利于培养科研创新意识。以吉林大学为例，材料成型及控制工程专业本科生入学后，每个班级均配备专业班主任，大多数学生从大一开始就有机会接触和参与科研项目。每位同学均可以通过专业班主任或自己联系感兴趣的科研指导教师。鼓励本科生加入科研团队，积极为本科生提供科研方向和科研条件，并耐心地提供科研指导。科研指导教师注重培养学生发现问题、解决问题的思维，特别是运用基本原理和基础专业知识提出创新性的解决途径，逐步树立学生的科研创新意识。

2.2 构建科研创新平台体系

相较于硕士和博士研究生，本科生参与科研的机会和平台较少，严重阻碍本科生创新能力的培养。为了解决该问题，近年来，吉林大学材料成型及控制工程专业依托各方面资源，构建了针对本科生的“院级—校级—国家级”的三级融合的科研创新平台体系。

吉林大学材料学院通过学院学生会和学院学生团委的“本科生科技创新部”和“本科生学习部”等学生团体的组织，在学院相关专业教师的指导下，有针对性地邀请科研学术素养较高的高年级本科生开展科研创新交流，定期对本科生的优秀科研成果进行展示并给予奖励，激励本科生主动参与科研创新活动。借助“吉林大学大学生创新创业训练计划”“吉林大学开放性创新实验项目”和“挑战杯”吉林大学大学生课外学术科技作品竞赛等学校每年均开展的科研创新项目和竞赛活动，对于有意愿参加的本科生，学院会积极配备指导教师并提供必要的科研条件保障。通过校级项目的训练和比赛，不仅锻炼了本科生的科研能力，而且为本科生国家级竞赛选拔选手。在学校的支持下，学院积极组建材料成型及控制工程专业本科生团队参加“中国大学生铸造工艺设计大赛”“材料热处理创新创业赛”“全国大学生焊接创新大赛”和“智能制造大赛”等国家级专业竞赛，在全国范围内进行科研竞赛和学术交流，扩展参赛本科生的科研视界和科研实践能力，提升和增强本科生的科研创新能力。近三年来，吉林大学料成型及控制工程专业本科生在国家级竞赛中获奖30余人次。

2.3 学科交叉实施科研创新

材料成型及控制工程专业以材料科学为基础，与机械、汽车、微电子以及物理和化学等学科均有一定学科交叉。因此，本科生科研创新能力培养不应该仅仅局限于本专业领域，应鼓励和注重学生开展、实施多学科交叉和协作创新。新工科背景下，学科交叉往往产生新的科学前沿和创新点，鼓励学生基于本专业大胆地拓展科研思维并打破学科思维壁垒，联合不同专业的本科生开展科研活动，是实施科研创新能力培养的重要途径。

以吉林大学为例，在指导教师的支持下，材料成型及控制工程专业本科生与机械制造专业本科生联合开展“金属增材制造”的研究，与车身工程专业的本科生联合开展“轻量化车身结构设计和焊接”的研究，与仿生工程专业的本科生联合开展“金属仿生表面的制备和性能”的研究，以及与化学学院的本科生联合开展“金属材料腐蚀机理”的研究，等等。近几年来，材料成型及控制工程专业本科生与其他不同专业的本科生联合开展创新科研项目50余项。吉林大学为发挥学校综合性大学学科齐全的优势，推动和鼓励本科生进行科研实践，培养本科生的科研创新能力，学校每年均开展交叉学科培育项目资助工作，申报项目组要求有不同学科的本科生。在学院和学校的重视和支持下，材料成型及控制工程专业本科生从事学科交叉科研工作的积极性得到了充分调动，已成为本科生科研创新能力培养的关键途径。

2.4 校企融合助力科研创新

新工科建设的关键是培养造就一大批能适应新时代发展需求的多样化、创新型卓越工程科技人才，材料成型及控制工程专业本科生在专业基本理论和实践教学的基础上，如果能有更多机会到企业进行与专业相关的实习、实训或参与校企联合开发的科研课题，有助于学生结合工程实际发现和提炼技术难题。通过学校教师和企业工程师的联合指导，进而创新性提出解决技术难题的方法，通过专业理论与企业生产实践的紧密结合，实现在实践培养中提高本科生科研创新能力。

以吉林大学为例，吉林大学所在的长春市是东北老工业基地，拥有第一汽车集团公司、中车长客轨道交通有限公司等大型企业，材料成型及控制工程专业与企业的主要技术工作高度匹配。因此，多年来，吉林大学材料成型及控制工程专业积极与本市相关企业进行校企共建和技术联合开发，为本科生科研创新提供平台和舞台。通过校企融合共建，培养了一大批本科生的科研创新能力，其中一部分本科生毕业后进入融合共建企业参加工作，为企业提供了创新性工程科技人才。

3 结语

综上所述，材料成型及控制工程是现代工业和国民经济重要的专业支撑，新工科背景下，要实现培养创新型人才的目标，必须大力加强该专业本科生创新能力的培养。以学生为中心，通过培养本科生的科研创新意识、构建科研创新平台体系、学科交叉实施科研创新、校企融合助力科研创新等培养模式的探索和实施，有效地提高了本科生的科研创新意识和创新能力，为企业和社会培养了一大批具备创新能力的工程师和人才，助力吉林大学的“双一流学科”建设和我国的高等教育强国建设。