基于学科大类平台的创新性人才培养体系的探索与实践

武汉理工大学谢峻林2012年6月与时俱进适应新时期培养无机非金属材料专业人才1、专业教育背景2、武汉理工大学的教学研究历程3、无机非金属材料专业工程教育的改革与实践4、取得成效汇报内容专业名称专业代码专业点数毕业招生在校生电气信息类0806171296765173296630638机械类08037063925261173210302数学类07016221865938821130017土建类08076102193836685128026化学类0703425126452053370571生物科学类070439382302047963593轻工纺织食品类081433694541603053820材料类0802336117991774963160物理学类0702309104911416751871一、理工科教育背景2001年理工科学科专业与学生（前10名）1999年2001年2003年2005年2007年2009年冶金工程182022293538金属材料工程616466698292无机非金属材料525861688289高分子材料546991120143158复合材料1367912材料科学与工程37497298117131材料化学223572107131152材料物理243853637276专业点合计269336443561671748十多年来我国高校材料类专业招生专业点数迅速增加。2009年，全国材料专业在校本科生人数突破10万人。材料类专业招生规模变化情况二、专业教育改革背景材料科学与工程是一门实用性非常强的科学和技术。它横跨对微观世界的探索到宏观的制造、性质和应用的研究。学生即要具备扎实的理论研究功底，又要有很好的工程素养和创新实践精神。材料学科是随着社会需求的不同而不断发展。新知识、新技术、新方法不断涌现，新领域不断拓展，这就势必要求材料工程技术人才应有很强的再学习的能力。随着各学科之间的相互交叉、渗透、借鉴，材料学科本身的内涵越来越丰富。对材料类人才培养提出了更高要求，培养更适应社会发展的工程技术人才，是高校材料类专业面临的迫切需要解决的问题。国内众多学校的无机非金属材料专业人才培养还存在一些问题：（1）培养目标单一；（2）知识体系不完整；（3）教学体系尚未突破工科单科性教育的格局；（4）教学过程中，重知识、轻能力；（5）缺乏高校与企业的有效沟通机制。1、专业教育背景2、武汉理工大学的教学研究历程3、无机非金属材料专业工程教育的改革与实践4、取得成效汇报内容一、承担的国家级教学研究项目十多年来,武汉理工大学材料学院承担了5项国家级教学改革研究项目,在材料类专业材料学科创新型应用型高水平人才培养的探索研究与实践方面取得一定成绩。1996年-2000年，七校联合主持了教育部面向21世纪高教改革项目“材料类专业人才培养方案及教学内容体系改革研究”，确立了面向一级学科专业立足二级学科专业的办学思路，新的“无机非金属材料工程专业教学计划”理论体系得到认可。2000年-2004年，承担了教育部世行贷款项目“无机非金属材料工程专业实验教学体系整体优化的研究与实践”、“材料科学与工程专业人才培养方案的综合改革与实践”，确立新的理论教学体系及与之相适应的实验课程体系”，两成果分获国家教学成果二等奖和湖北省教学成果一等奖。2003年-2005年，承担了“十一五”教育科学项目“研究型教学的特点和发展学生创新能力途径的研究”。2006年-2008年，承担了教育部高教改革项目“面向行业需求的应用型创新人才实践教学改革研究”，成果获国家教学成果二等奖。2010年-至今，教育部启动卓越工程师培养计划，无机非金属材料工程专业成为首批试点专业。二、人才培养的改革与实践历程1980年，进行材料科学专业宽口径办学的探索与改革。1992年，在工科材料类专业加强理科基础能力培养的试点。1996年，实施无机非金属材料二级学科专业办学试点与探索。1998年，开展面向一级学科专业，立足二级学科专业的厚基础、宽口径人才培养模式的改革与实践。2001年，与国际知名大学合作开办国际试点班；2003年，全面推行实验教学改革。2007年，材料科学与工程试点班探索培养拔尖人才的新模式。2010年，无机非金属材料工程等3个专业探索卓越工程师培养模式。实践表明：面向一级学科专业，立足二级学科专业培养的厚基础、宽口径创新型应用型人才对社会有很好的适应性。1、专业教育背景2、武汉理工大学的教学研究历程3、无机非金属材料专业工程教育的改革与实践4、取得成效汇报内容原则：满足材料的专业内涵和外延，体现大工程概念四个层次的课程平台：人文社科课程、工科基础课程、专业基础课程、专业课增加学生课外自主学习和实践的空间，增加了实践教学环节的比重，课外实践环节纳入到课程体系的设计中注意外延的拓展，在专业选修课既有传统材料生产的新技术，又有新材料的开发应用技术和绿色生产技术增设了引导和培养学生实践能力和创新能力“材料设计实验”改革实践一：改革人才培养方案，优化课程体系新设计的专业知识结构体系包括了6个方面知识领域知识结构体系一般基础知识专业及专业发展专业基础知识管理技术与拓展实验技术与工程设计生产工艺与系统技术新增加的知识领域在理论教学中，“工程图学”、“材料工程基础”和“无机非金属工业热工设备”和“无机非金属材料工厂设计概论”等系列工程基础理论课程，实现教学内容上下承接，内容贯通。在实践教学中，“工程设计训练”、”能力拓展训练”、“生产实习”和“毕业论文（设计）”等实践环节，对学生工程能力分层次、分阶段进行训练。由此形成工程类系列化教学，即工程基础理论—研究方法—课程实验—应用实际（热工设备）—应用实践（工程设计训练）—综合应用（毕业论文）。在教学实践中，注重理论与实践、课内与课外的结合，进一步营造出良好的工程教育的氛围。改革实践二：重新审视实验教学功能，构建实验教学平台实验不仅是验证、强化理论知识，还具有动手实践，运用理论解决问题、发现问题、拓展理论的功能。围绕培养学生的综合素质和创新能力的教学目标，打破传统实验教学模式，打破学科界限，以实验方法为主线，重组实验课内容，建立与理论课程体系相一致的实验课程体系。突出材料工程师和材料科学家应具备的“材料研究”、“材料制备”和“材料生产”的基本能力的训练，实现材料工程、材料科学教育的结合。建立与完善实验教学基地。学科基础工程实践创新精神实验教学目标:科学研究材料科学家材料工程师培养学生自主创新意识，锻炼学生动手能力和独立思考问题与解决问题的能力。实验单一课程的被动演示实验单项技能训练实验单纯课堂知识验证实验综合能力创新能力主动实践能力实验教学落后于理论专业实验教学课程体系▼改革思路多门课程内容的综合实验课堂理论的应用设计实验多项技能的集中训练配套建立实验平台课程体系由三个实验平台//八个系列实验构成学科基础实验平台一级专业基础实验平台二级专业实验平台▼确立的实验教学课程体系材料性能实验材料制备实验材料科学实验材料工程实验物理实验基础化学实验电工实验研究方法与测试技术实验（无机非金属材料性能测试及分析）（无机非金属材料组成、制备、使用性能）（无机非金属材料微观结构表征）（理解材料组成、结构、性能之间的关系）（流体、粉体、热工工程理论及综合实践）（工科基础课程理论知识验证、基本技能训练）实验技术体现先进性：与科研、工程、社会应用实践密切联系，鼓励将科研成果转化为教学实验项目…….实验项目体现综合性：由学生选择以某一类材料的设计与制备为主线系统安排实验……实验过程体现探索性：安排不具有唯一测试手段或唯一结果的实验项目……▼改革教学内容通过课堂讲授、多媒体课件、网络课堂，把教学指导和学生的思考、操作有机融合；采取多元化的考核方式，调动学生自主学习和创新学习，使实验教学在时间和空间上得到延伸。通过课外预习与实验过程结合，课堂学习与网上自主学习结合，必做实验项目与选做实验项目结合，课内教学与课外创新活动相结合，从基础到前沿、从传授知识到培养综合能力，逐级提高，营造培养创新人才的多元化教学模式和环境。▼采取多模式的训练方式，改善教学效果学科基础课实验平台物理，化学，计算机、电工、机械实验及实训等理学院机电学院工程训练中心专业基础实验平台（二级学科）材料科学基础实验材料工程基础实验材料组成分析材料结构表征工程测试材料科学与工程实验教学中心材料复合新技术国家实验室材料研究与测试中心硅酸盐建筑材料国家重点实验室专业实验平台(二级学科)材料性能实验材料制备与加工材料科学与工程实验教学中心材料加工实验室无机非金属材料工程金属材料工程高分子材料与工程复合材料科学与工程材料物理、材料化学材料科学与工程（一级学科）材料科学与工程（一级学科）武汉理工大学材料科学与工程专业实验体系框架实验课程群实验基地支撑专业改革实践三：基于创新能力的提高，构建递进式实践训练体系“三阶段”训练目标递进“三层次”教学内容递进“三系列”系统训练递进“三阶段”训练目标递进根据不同年级学生的知识掌握程度，以不同形式开展训练。基础技能强化创新思维和能力提高工程能力培养及拓展以实验教学为载体课内外结合的方式进行训练系列课外实践活动“三层次”教学内容递进实践训练体系中每个阶段目标训练项目中均体现出“三层次”教学内容的逐阶递进认知与基础研究与创新综合与设计基础项目综合设计项目研究性训练项目“三系列”系统训练递进工程设计训练系列机械制图机械设计基础训练工程设计训练计算机在材料科学中应用无机非金属材料工厂设计工程能力与素质训练系列暑期自主实践专业实习岗位实习————————————科学研究训练系列学术讲座创新实验室开放项目学科竞赛大学生创新训练计划大型仪器操作证书项目毕业设计（论文）工程设计训练---举例一人一题。训练过程分为四个环节，即：设计准备与授课阶段；学生进行设计计算和方案图绘制阶段；正式图纸绘制与说明书编制阶段；完成答辩阶段。分环节进行质量检查.训练手段上突出传统方法（手工绘制方案图）与现代方法（计算机绘制正式图）的结合，训练学生工程素养.实现了在相对较短的时间内，分别尝试传统方法与现代方法。学生工程素养得到有效提高。改革实践四：构建教学科研、学校企业结合的实践平台在课内实验教学及课外科技训练中，结合科研、学科进展，丰富教学内涵，培养学生创新能力。鼓励科研实验室参与本科实验教学的积极性，使学校教学资源得到整合，先进的科研资源、学科资源在本科人才培养中发挥了应有作用。使企业参与教学活动，使工程教育回归工程实际，有效的拓展教学资源，提高工程教育现实性和有效性。教学-科研结合方式：科研开发仪器设备用于本科实验。科研项目转化为实验教学项目,教授研究室开设实验。毕业论文来自于教师科研项目或与实际密切结合的课题。与社会、科研动向密切结合，更新实验教学内容，开设综合性和设计性实验项目。以项目组建学生创新团队，落实导师制，使学有余力的学生能在低年级进入教授研究室，参与科学研究，得到创新实践训练。由教师与企业技术人员共同编写教材；共建教学科研基地；“走出去请进来”使企业人员参与实践教学。企业工程技术人员走进学校为相关专业的学生上课，或与教师共同指导毕业环节。学生走出校门在实习现场接受技术人员指导，或到企业、设计院完成毕业论文。学校与企业联合培养的方式，使学生培养更加贴近实际，上岗后的再培养时间缩短，受到学校、企业、学生三方的欢迎。学校-企业结合方式：集中与分散结合，探索个性化的企业实践教育模式“体验+实习”自主实践教育模式：根据学生在不同阶段的培养要求和特点，分别以体验生活、生产，了解工程师的角色和责任，认识专业岗位需求为目标，依次在三个第2、4、6学期的暑期由学生自主完成实践教学任务的实习模式。“实习+培训”的实践教育模式：根据学生的家庭地域、专业兴趣、发展志向、企业生产技术水平，按企业特点设置实践项目，在完成统一的基础实践内容的前提下由学生自主选择实习地点、内容及训练。1、专业教育背景2、武汉