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新工科背景下复合材料与工程专业创新人才培养模式的探索与实践

张超1 田恐虎2 林秀玲3 万祥龙4 潘育松5 潘成岭6

安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南,232001

摘要: 本文根据目前复合材料与工程专业培养模式,以“新工科”建设为契机,瞄准智能复合材料,紧抓当前中国(安徽)自由贸易试验区的发展机遇,从复合材料与工程专业课程培养体系、课程结构,教学方法以及实验等方面,探究了复合材料与工程专业创新人才的培养模式。
关键词: 复合材料与工程;高校;教学
DOI:10.12721/ccn.2022.158112
基金资助:安徽省教育厅高等学校省级质量工程项目(2021xskc022, 2021fwxxcy012, 2020jyxm0461, 2020jyxm0473, 2020jxtd074, 2020szsfkc0332, 2020zyrc055),安徽省双基示范课程建设项目(735, 744),安徽理工大学研究生核心(一流)课程立项建设项目(2021HX007)
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复合材料与工程专业是一门极具发展潜力的多学科交叉新型专业。从航空航天、电子计算机等高新技术领域到汽车、化工、建筑、医疗等领域都会涉及到复合材料。复合材料具有单一材料不能达到优异性质,因此,复合材料受到国内外研究者的青睐。我国多省市“十四五”新材料规划中也对复合材料高度重视。

当前,地方理工科院校复合材料与工程专业培养的毕业生理论知识扎实全面、思路开阔、善于发现问题、思考问题,具有一定的创新意识。但是也存在一些问题,比如目前国内复合材料与工程专业还是偏重传统复合材料,难以满足新工科背景下对复合材料的需求。如何以新工科建设为契机,紧密结合人工智能,培养智能复合材料人才,这对于提高学生的创新思维和创新能力具有重要促进作用。本文从培养方案,课程体系、实践教学以及评价体系等方面探究复合材料与工程专业创新人才的培养模式。

1培养方案和课程建设

1.1 改革培养方案,优化课程结构

创新能力不是一种单一能力,它主要包括系统性思维能力,创造性思维能力和实践能力,体现了一个人较为深厚的基础知识和良好的素养。而要培养出具有创新能力的综合型才能的学生,在教授其专业知识的同时还要构建合理的课程体系拓展学生的课外学习能力。首先,在原有培养方案基础上,围绕智能复合材料,优化课程体系和教学内容,按照“少而精”的原则设置必修课,新增人工智能与复合材料相结合课程,增修人工智能创新能力的课程与实践,健全学生创新思维和创新能力。提高学生获得前沿智能技术信息的手段,掌握智能科技发展的趋势。

此外,基于工程教育专业认证标准,邀请智能复合材料相关企业、行业专家参与培养方案修订,优化课程体系。加强复合材料与工程专业的教学资源系统建设。选用国家级规划教材,鼓励专业教师根据专业学生基础编写相关教材,实现教材建设的立体化和多样化。加强实验室管理,更新实验仪器设备,优化实验内容,提升实验教学环境,丰富实验室内涵建设,实现专业实验室标准化建设。

1.2 拓展教学模式,改革课堂教学

课堂教学是教学的基本组成形式,是教学过程中的重要环节。学生专业知识的积累、学习兴趣的培养和创新能力的提高都离不开课堂教学的学习。在课堂教学过程中,学生能够更加直观的接受教师的教学方法,可以更真切的理解专业知识,在较为浓厚的学习氛围中不断提高自身的专业素养。改革课堂教学,通过结合学生的学习兴趣和学习能力,开展能够培养学生创新观念,提高学生创新能力的新型教学模式。将理论知识与专业实践相结合,充分调动学生的主观能动性,激发学生主动探索新知识的欲望,增强攻克困难领域的信心。

推广线上与线下混合式教学模式,拓展教学模式。运用学习通等教学工具,安排一定量的教学时间实施学生线上自主学习,在给与学生充分自主学习和思考的同时又能够接受不同的教学模式和教学方法,在获得专业技能的基础上可以更加完善个人的综合学习能力,真正培养出具有自主学习能力和创新思维能力的复合型人才。此外教学是一门艺术,在教学中,需要老师根据学生个性因材施教,可以鼓励学生能够扮演老师的角色,将自己对知识的理解大胆的和周围的同学分享,不仅可以创造较为轻松的学习氛围,还可以鼓励学生提出不同的见解。依靠现代网络技术,学习智能复合材料前沿知识信息,加强各学科的的相互渗透和交叉综合,将学科前沿与高新科技相结合充分的调动学生的学习积极性和主观能动性,提高学生的自主创新能力,能够更加高效的学习。

2实践教学建设

2.1 优化实验课教学模式,增加智能复合材料实验教学体系

瞄准智能复合材料,优化实验课程体系,新增智能复合材料相关实验,探索和完善实施开放式实验教学方法。鼓励学生在了解实验原理的基础上能够动手进行操作,将机理与实践相结合运用在实验技能竞赛、课程设计和毕业论文中,在充分拓展学生思维的同时能够锻炼其实践能力。提供较为安全、整洁、有序的实验环境,培养学生的实验习惯和安全意识,改善实验室管理运行机制,保障实验设备不断更新以满足相关学习要求。完善实验教学评分机制,增加智能复合材料实验教学体系,做到标准化、客观化的评分模式,让学生按照评分标准进行自我评价,更加清晰的了解对实验过程的掌握程度,知道应该做什么,应该怎么改进,在培养学生实验操作能力的基础上不断提高学生的创新思维和创新能力。此外,鼓励学生参加老师的科研项目,在老师的指导下系统的完成科研训练;鼓励学生申报省级和国家级科研创新创业项目,给与充分的挑战和锻炼,在智能复合材料实验教学体系中不断完善学生的综合实验素养,培养学生的科学实验精神。

2.2 利用区域发展优势,完善校外创新实践基地

利用我校芜湖研究院的独特优势,积极与芜湖市智能复合材料方面的企业对接,创建与完善校外创新实践基地。凭借淮南山南新区独特区域优势,积极对接中科大、中科院物质院和合工大等合肥高校和研究院,共享资源,提升创新人才培养质量。定期聘请区域内智能复合材料行业的相关专家、学者为学生作报告,讲解行业现状和技术问题,使学生了解智能复合材料的发展前沿。

准确定位,建立有前瞻性的创新人才培养模式。瞄准智能复合材料,围绕长三角复合材料产业发展的新趋势,发挥区域经济优势,紧抓中国(安徽)自由贸易试验区的发展机遇,密切联系复合材料相关企业,积极签约合作企业,拓展稳定的校外实践教学基地,丰富专业实践基地,强化实践教学环节。结合理论与实践、科研与教学、学校与企业,制定集创新教育与实践教育为一体的新型培养模式,将寓理论于实践,寓实践于创新,积极创造条件,使学生有更多的实践机会和创新机会。加强学生工程实践能力培养,激发学生创新能力。利用校内外的实践基地,鼓励学生参加全国大学生各类学科竞赛活动及创新创业训练项目。在实践教学中聘请企业导师现场指导;在毕业设计中,引入企业实践课题,聘请企业导师现场指导并参与毕业答辩,共同培养创新人才,实现协同育人。

3加强教学团体建设,提升教师智能复合材料实践能力

以复合材料与工程专业省级教学团队为依托,围绕智能复合材料专业特色,进一步建设高水平教学团队,完善团队的运行及保障机制,优化“老、中、青”团队结构,创新青年教师培养模式,鼓励青年教师到智能复合材料及相关企业工程岗位工作1-2年,积累智能复合材料工程实践经验。此外,依托学校教师教学发展中心,组织教师开展智能复合材料专题教研活动,交流教学经验,制定听课计划,开展同行评议,加强智能复合材料课程管理工作,更新教学理念,改进教学方式,开展教学研究,制定课程考核方案及教学奖励等实施办法。

4建立科学的评价体系,建立完善的创新激励机制

评价是教育管理中的重要环节。科学的教学评价可以对学生学习与教师教学起到相辅相成,相互促进的作用。学生对教师的科学评价不仅可以在一定程度上对教师的教学工作起到监督效果,还可以使得教师能够更好的了解学生的学习进度,把握学生的学习需求,不断调整适合学生进步的教学方案。教师对学生的评价则可以激发学生的学习兴趣,提高学习能力,改进学习方法,学生可以在老师的评价中认识到自己的不足并加以改正。而传统的教学评价因其简单划一的方式不利于反映学生的真实水平和能力,尤其是创新能力得不到提高。学生的创新能力在学习研究中是重要的组成部分,可以通过撰写学术论文,参与科研项目等多种形式学习并加以评价,让学生真正参与到教学培养工作中,深刻理解教材知识并不断提高自己的创新学习能力。创新能力的提高还可以通过建立创新意识、创新成果等激励机制,对学生的创新行为给予充分肯定,并适当进行相应的创新奖励,激发学生的创新激情,培养学生的创新能力。让学生在科学的评价中不断进步,让教师在创新型学生的学习反馈中不断改进教学方法,真正做到将科学的评价与创新相结合,起到教学相长的积极作用。

5结论

人工智能与传统材料相结合的是未来材料开发的必然趋势,本文围绕智能复合材料,从课程培养体系、课程结构,教学方法以及实验和实践等方面,探究复合材料与工程专业创新人才的培养模式。培养既掌握复合材料基础知识,又通晓智能复合材料知识的高级技术人才。通过教学与科研互动、产学研合作,在课程和实践教学过程中锻炼学生智能复合材料的工程能力,培养创新精神和扩展国际视野,服务智能复合材料高新技术企业,成为长三角地区及全国智能复合材料行业人才培养基地与科技创新研发服务中心。

参考文献

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