新工科建设背景下传统优势专业转型改革初探

谭俊华　朱开金　白改玲　赵彦亮　刘菲

［摘 要］开展新工科建设是传统工科专业实现转型升级的重要途径。文章通过全面分析无机非金属材料工程专业建设面临的优势和劣势，依托山西省区域产业优势，根据人才培养“六新”理念要求，创新人才培养模式，同时通过改革课程体系和教学方法、推进产教融合协同育人、加强基层教学组织建设等措施，进一步强化专业内涵建设，提升人才培养质量。

［关键词］新工科；无机非金属材料工程；专业转型改革；“六新”理念；人才培养模式

［中图分类号］ G64 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）14-0022-04

开展新工科建设是国家实施创新驱动发展战略的必然要求，能有助于改造传统产业和培育壮大新兴产业，已经成为培养创新型工程人才的有效引擎和典型范式[1]。1998年，无机非金属材料工程专业被正式列入普通高等学校本科专业目录中，笔者根据多个官网的相关记录统计发现，目前全国开设该专业的高校有200多所，是人才培养模式相对稳定的工科专业，大多数院校的培养方向为水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等传统无机非金属材料。随着信息技术、新能源、新材料和生物技术等重要领域的发展进步和交叉融合引发了新一轮产业变革，无机非金属材料已经从传统品类衍生迭代出许多新型无机材料，如半导体、先进陶瓷、新型功能玻璃、特种胶凝材料、光电功能晶体、新能源材料、低碳及二维材料等，应用领域也从建材、冶金、化工扩展到新能源、环保、信息通讯等高新技术领域[2-3]。

太原工业学院（以下简称我校）坚持“立足行业、面向社会、强化应用、突出实践”的人才培养思路，以服务区域经济社会发展及产业发展为导向，着力建成工程应用特色鲜明和在区域（行业）有重要影响的应用型本科院校。我校实施专业动态调整和特色发展計划，优化专业结构布局，积极推动改造传统优势专业，强化专业内涵建设。本文以无机非金属材料工程专业为例探索新工科建设背景下地方应用型本科院校传统优势专业转型改革实践具有重要意义。

一、专业建设现状和存在的突出问题

无机非金属材料工程专业作为我校的一流专业，坚持以服务区域和行业经济社会发展为导向，积极调整和优化专业结构，不断深化教学改革和充实师资力量，汇聚了一批教学经验丰富、学术水平较高的高职称教师，已为国家和地方培养了千余名高级技术人才和管理人才，为山西省及其周边地区的材料产业链提供了技术和人才支撑，与此同时，本专业建设还存在一些突出问题。

（一）专业培养方向与区域经济社会发展要求不够吻合，人才培养目标不够清晰

山西省的无机矿产储量丰富，无机工业固废物堆存量大，综合利用率不高，因此本专业开设初期将专业方向定为水泥基建材料。然而，随着社会发展和技术进步，建筑行业结构性矛盾突出，产能严重过剩，急需进行结构调整和转型升级。2021年，山西省人民政府印发的《山西省“十四五”新材料规划》明确提出要聚焦发展新型无机非金属材料等7个重点领域，通过不断优化材料产品品种结构，构筑全省高质量转型发展的新优势新引擎。笔者根据多个官网的记录统计发现，2022年，山西省新建的无机新材料公司有十几家，涉及光伏玻璃、硅基材料、玻璃纤维、氮化硅等无机非金属材料，专业人才需求量持续增长，在此背景下专业人才培养方向亟须修订完善。

专业人才培养目标是专业人才培养的总纲，是构建专业知识结构、能力结构、素质结构，形成课程体系和开展教学活动的基本依据[4-5]。然而，由于缺乏对行业和市场的有效调研，目前专业人才培养目标表述较笼统，对学生毕业能力要求不明确，相近专业的人才培养目标差别不大，专业特色不明显，同时还存在课程体系对毕业能力培养和培养目标达成的支撑有效度难以进行量化和评估等问题。

（二）实践教学的方法较传统，企业参与度不高

实践教学是培养学生创新意识和创新能力的重要环节。在无机非金属材料工程专业教学计划中，实践教学的学分在总学分中的占比达30%左右，学时比例大幅度增加。专业实验项目按“原料预处理—粉体制备—制品成型—烧成—性能测试”的工艺顺序进行，有利于学生全面理解无机材料制备与性能。然而，由于信息技术手段利用不足，其教学方法仍与理论教学相类似，对学生的实践创新能力培养不够。企业实训教学环节则存在企业参与积极性不高，实习内容的深度不足；校内导师因缺乏工程经历和实践经验而难以在实践现场给予学生具体有效的指导；实习过程管理简单，重实习报告撰写轻实践现场操作与考核，学生实习效果受到影响。

二、无机非金属材料工程专业转型改革的措施

（一）凝练特色，精准定位，构建基于产出导向的OBE人才培养模式

2019年，天津大学新工科建设方案提出了人才培养体系的“六新”理念[6]（其具体关系见图1），有助于理解新工科建设的内涵和建构逻辑，为新工科专业转型改革指明了方向。无机非金属材料工程专业人才培养模式的转型应按照“六新”理念展开，定期修订培养目标和毕业要求，优化培养模式，改革课程体系和教学方法，更新教学内容，建立评价和持续改进标准，有序推动工程教育创新发展，同时积极探索高分子材料和新能源材料等专业在化学建材、碳基新材料、相变储能等方向的交叉融合，打通专业壁垒。

无机非金属材料工程专业基于OBE产出导向理念，通过充分调研行业转型发展新需求和新材料交叉融合发展的新趋势，全面分析近几年的就业质量报告，结合毕业生、在校生和用人单位满意度问卷调查结果，分析专业人才培养目标的达成度以及专业人才培养目标与社会需求的适应度，形成专业人才培养方案的调研论证报告。基于调查结果，专业建设委员会反复研讨，明确专业人才培养目标达成要求，优化专业课程设置，完成专业人才培养方案的修订。专业人才培养方案增设了一定数量的创新课程和企业课程，整合了部分专业选修课程，分模块开设，供学生自主选择，拓宽学生的专业视野，培养学生的研究能力和工程应用能力，体现了以学生为本的教育理念。

（二）构建基于毕业能力培养的模块化课程体系，实施混合式翻转课堂教学实践

无机非金属材料工程专业进一步明确毕业能力达成与课程体系之间的对应关系，优化课程结构，构建模块化课程体系，如图2所示。

为提升毕业生的综合素养，增设智能材料设计和制造工艺、“互联网+”工业技术以及低碳社会与材料等面向工业智能化和可持续发展的课程，使学生了解工业数字化转型和低碳经济发展的必然性，树立科技创新意识。

教育信息化是支持高等教育改革创新的有效途径[7]。无机非金属材料工程专业利用超星泛雅网络教学平台，有效推动课程教学改革，其改革内容不仅包括丰富的教学手段、全面的课程教学资源，还有多元化的教学评价方式和即时性的学情反馈等，充分调动学生的参与主动性。实施以学生为中心的翻转课堂教学模式。开展基于课程目标达成度的BOPPPS教学设计，即学生在教师的指导下完成了解学习目标、预习、前测、参与式学习汇报和反馈、后测、作业等教学环节，采用任务式、项目式、案例式等多种教学方式，将教师课堂教学与学生课外自学结合起来，提升学生学习效果。

然而，翻转课堂教学实施过程中普遍存在课前预习环节设计较为简单，要求学生完成任务的时间较短，使得学生预习的积极性不高，完成效果不佳，直接影响翻转课堂的教学效果。翻转课堂本质上是把知识的直接教学移到课外，让学生自定步骤异步完成，从而把同步的、面对面的时间解放出来用于进行深层的有意义学习[8]。因此教师在设计每个环节时都应有一定的弹性。比如在课前预习的环节，预习内容既可以是视频资料，也可以是为完成某个项目讨论某个话题、解决某个问题等。可把预习环节以课时为单位的安排改为以章节（或主题）为单位，给学生充足的时间进行消化和理解。

（三）构建递进式应用能力培养实践体系

构建由学科基础、专业综合和创新实践三部分组成的递进式应用能力培养实践体系，形成工程实践训练链（如图3所示）。

依托学科基础和专业综合实践平台培养学生的应用意识和应用能力。实践项目更贴近实际应用，融入职业素养和岗位训练，通过引入企业实训项目以及将教师的科研成果转化为教学资源，开展项目化、工程化和任务化实践教学。突出培养学生作为未来材料工程师应具备的材料的配方方案设计、改性工艺、成型制备工艺、性能检测分析等方面的基本能力。无机非金属材料工程专业的综合实训项目和综合设计性实验项目分别见表1和表2。

学生既可以依托创新实践平台开展自主实践活动，包括大学生创新创业项目、专业学科竞赛、“互联网+”竞赛等，也可以参与教师科研项目，提高综合素质和创新能力。大二开始，学生根据自己的兴趣、能力和教师的研究方向自主选择课题组，每位教师负责指导若干名学生，高低年级学生混合，形成以项目为纽带的科研小组，高年级学生指导低年级学生开展课题的文献查阅、设备操作和测试等工作，有效提高学生的团队协作和科学研究能力。

构建产学研用深度融合的实践机制，充分发挥企业作为创新主体的优势，引进企业研发、生产、培训等资源，更新实习讲义。开展任务驱动式实践活动，学生在真实生产环境中认识真实的生产岗位，学习最新产业技术。比如山西利虎玻璃（集团）有限公司的光伏玻璃生产工艺、泰山玻璃纤维智能制造生产工艺，富思特新材料科技发展股份有限公司的外墙保温材料选择指标和内置钢丝网架保温结构一体板施工方式，山西博奥检测股份有限公司的玻璃幕墙性能检测及装配式混凝土套筒灌浆技术，山西建投远大建筑工业股份有限公司的装配式混凝土施工技术和BIM技术等。通过与本地企业的深度产教融合、协同育人不断提升学生的工程实践能力。

（四）加强基层教学组织和师资队伍建设

采用目标管理办法积极开展“互联网+”教研活动，教研室每月定期发布教研主题并附上参考资料，教师们一周后上传学习心得和建议，再经现场交流研讨，将好的建议直接应用于课堂教学和教研室建设中。增加教研成果在教师绩效考核中的权重，激发教师参与教研室活动的热情，开展更高阶的教研活动，切实提高教学质量。

采用多种方式助力教师提升业务素质。要求专业教师到相关实习企业进行每年不少于一个月的观摩参观、顶岗实践或项目合作研发等工作，丰富实践经验。定期举办科研沙龙，如博士论坛、教授讲堂等，促进教师间的科研交流，鼓励教师每年参加学术会议或者去国内外相关机构交流学习，帮助教师开阔学术视野。

（五）建立全面的教学过程质量监控及改进体系

实施校企、师生全员参与的教学过程质量监控体系，持续改进教学质量管理机制，制定教学环节质量控制体系和教学质量持续改进评价体系。修订完善培养目标合理性和达成度评价制度以及毕业生跟踪反馈与社会评价机制等。每年进行一次关于毕业生专业满意度、在校生专业认同度、用人单位对专业建设满意度等方面的问卷调查，对专业人才培养目标实现状况进行多角度持续评估和改进。保证专业人才培养目标达成是教学质量监控的核心任务。建立二级单位教学管理体系和质量监控体系， 包括质量监控队伍、教学管理制度、教学工作的沟通及信息反馈渠道等，形成由目标监控、过程监控、结果监控构成的教学质量监控体系（见图4）。将教学效果、教学质量改进情况纳入年底绩效考核评比指标， 促进教研室和教师个人持续改进教育教学和提升教育教学质量。

三、结语

为满足山西省建材行业转型升级、新兴材料产业蓬勃发展的需求，无机非金属材料工程专业基于OBE產出导向理念，从设置模块化课程体系、采用混合式教学形式、构建递进式应用能力培养实践体系、建立教学过程质量监控及改进体系等方面着力保障专业转型改革质量。然而，专业的转型是一个循序渐进的过程，今后的发展应针对专业建设中发现的问题进行及时整改，不断深化工程教育改革，培养符合新时代工业发展要求的新型应用型工程人才。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 姜晓坤，朱泓，李志义.新工科人才培养新模式[J].高教发展与评估，2018，34（2）：17-24.

[2］ 葛金龙，王秋芹，王传虎.面向新经济的无机非金属材料工程专业改造升级路径探索与实践[J].长春师范大学学报，2017，36（12）：65-68.

[3］ 谭俊华，翟燕，赵彦亮，等.新工科背景下服务山西产业结构转型的无机非金属材料工程专业建设初探：以太原工业学院为例[J].教育观察，2019，8（24）：121-123.

[4］ 李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.

[5］ 李国仓.新工科背景下地方理工类本科院校转型发展研究[J].黑龙江高教研究，2019，37（5）：7-12.

[6］ 胡德鑫.学科演进视域下新工科建设制度困境与行动路径[J].高等工程教育研究，2020（3）：49-54.

[7］ 李辉，王振军，陈华鑫，等.交通材料类专业校企联盟人才培养模式与实践：以长安大学材料科学与工程学院为例[J].大学教育，2019（7）：27-29.

[8］ 郭建鹏.翻转课堂教学模式：变式—统一—再变式[J].中国大学教学，2021（6）：77-86.

［责任编辑：庞丹丹］