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新工科建设背景下的材料学专业的教学与创新能力培养模式研究

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孔海娟刘延辉张凡

【摘要】本文以新工科建设为背景，以上海工程技术大学材料科学与工程专业为例，分析了专业背景及存在的问题，根据新工科的要求，结合国家新材料发展、上海产业化以及学校的定位等进行分析。提出材料科学专业的教学改革与创新能力培养的思路和措施。

【关键词】新工科?材料科学与工程?创新能力培养

【基金项目】该项目得到上海工程技术大学教学建设项目（x201905001）、国家自然基金项目的支持。

G64A2095-3089（2021）07-0124-02

新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，具有战略型、创新性、系统化、开放式的特征[1-2]。2017年，教育部提出新工科人才的新要求，即“工程科技人员具备更高的创新创业能力和跨界整合能力”。

智能材料、新能源材料、3D打印技术……材料领域的产业发展日新月异，新材料作为国家十大重点领域，预计2025年“新材料”领域人才需求总量达1000万人，但总缺口超过400万人[3]。从人才需求可以看出，除了新兴的信息技术产业需求量比较大，电力装备和新材料是需求比较大、空缺較多的行业。新时代呼唤“新工科”人才，人才需求不仅是数量上，更需要面向新兴产业和区域发展的需求，调整人才培养的结构和质量。伴随新一轮科技革命与经济全球化的加速进行，现代工程实际问题的复杂性和涉及的不可预见因素往往超越现有的工程解决方法和标准、单一的学科知识领域甚至技术范畴，目前的教育在解决实际问题能力培养方面存在结构性短板等问题。

本论文结合上海工程技术大学材料科学与工程本科专业、相关学科和工程教育专业以及“新工科的特点”，对专业在学生教学与创新能力培养模式上进行系统研究和分析。

一、新工科建设背景下材料专业面临的问题与挑战

上海工程技术大学是上海地方性高校，目标是培养了解国际规则、具备综合能力、拥有创新意识、创新能力和奉献精神的高等工程应用人才。而目前学生的工程实践能力不够强、创新能力比较弱等问题，教育与产业结合、与企业合作程度不够紧密，使目前学生所学到的知识体系相对陈旧、知识更新相对缓慢，不能跟上时代的需求，同时教师重视科研等基础研究，而工程实践和背景相对较弱，难以应对快速新材料发展过程中新的工艺、设备以及新材料生产和应用的需求。

结合新工科以及工程教育认证对人才的需求和学校的定位，提出本专业的培养目标：本专业以先进制造业和新材料为专业背景，注重与化学、机械、微电子、信息等领域的交叉渗透，以金属材料和表面工程为重点;注重培养学生新材料开发和设计、材料改性、材料性能检测和失效分析的能力;培养具备材料科学与工程领域的基础理论，能在材料的制备、加工成型、结构研究与分析、材料表面工程、新材料开发等领域，从事科学研究与教学、技术开发、技术改造、产品质量控制与分析、生产及经营管理等方面工作的高等工程应用型人才[4]。

因此在新工科建设背景下，材料科学与工程专业的建设需要以社会需求为导向，结合国家和上海的发展需求，提出培养目标。在新工科背景下，材料科学与工程专业的建设以及创新能力的培养，如何结合目前国家战略的发展和应用的需求（材料、能源、信息），进行课程体系的设计、课程教学模式和学生的培养模式进行探索。

二、新工科建设背景下材料类专业综合改革的具体路径和措施

（一）培养目标

新材料的技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。新材料产业是当今世界各国重点发展的高新技术产业之一。新材料技术对其他领域的发展起着引导、支撑和相互依存的关键性作用，是最具推动力的共性基础技术。具有优异性能或特定功能、应用前景广阔的新材料已成为发展信息、航天、能源、生物等高技术的重要基础材料。国外及中国多个国家非常重视材料的开发与研究。

跟踪国家战略，面向区域经济和产业发展需求，培养工程实践能力强的高素质应用型人才。国家中国制造2025明确新材料是十大重点领域，“中国制造2025”战略，就是调整产业结构，向产业链中高端转移，进而实现创新驱动的发展模式。上海作为我国建设中的国际经济、金融、贸易和航运中心，努力推进科技创新、实施创新驱动发展战略方面走在全国乃至世界前列，加快建设具有全球影响力的科技创新中心。其中汽车及零部件制造产业在全球城市中排名第一。

上海工程技术大学学校所在地松江位于“G60科创走廊”也鼓励推进制造业强区和质量强区的发展。因此，我们专业课程体系的设计和人才的培养目标可以结合。专业目标是以金属材料和表面工程为重点;注重培养学生新材料开发和设计、材料改性、材料性能检测和失效分析的能力;培养具备材料科学与工程领域的基础理论，能在材料的制备