地方高校材料物理专业新工科“四创融合” 人才培养模式的构建与实践论文

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　　摘要：针对材料物理专业学生创新意识不强、创新能力不高、创业思维不明和创业实践能力不足等问题，通过强化思创融合、细化专创融合、优化科创融合和深化产创融合开展人才培养模式的构建和实践，增强学生的创新意识、创新能力、创业思维、创业实践能力，真正实现创新创业教育贯穿到材料物理专业人才培养的全过程，践行地方高校人才培养与区域产业、经济发展同向同行，着力加快“新工科”人才培养，同时能够为其他专业提供借鉴意义。
　　关键词：材料物理；新工科；“四创融合”；培养模式
　　0引言
　　***在党的***报告指出“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑[1]。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势”。高校是教育、科技、人才的集中交汇点，承担着为党育人、为国育才的重任[2]。近年来，教育部提出“新工科”的理念，要求人才培养从学科导向转向产业需求导向、从专业分割转向跨界交叉融合、从适应服务转向支撑引领，进而实现地方高校对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用[3]。
　　材料物理专业培养能够在光电材料与器件等相关领域从事材料结构与性能分析、科学研究、工程设计、技术开发、生产经营与管理等方面工作的高级工程技术人才，对实现国家“双碳”目标和经济发展具有重要促进作用。学校材料物理专业的人才培养目标是立足河北，为京津冀区域社会经济和科技发展提供助力，着力培养德智体美全面发展，能够在材料领域从事材料制备与加工、技术研发及项目管理等工作的高素质复合型、综合性人才。但在新技术、新方法、新材料、新产品开发方面学生表现出创新意识不强、创新能力不高、创业思维不明和创业实践能力不足等问题，未能达到“新工科”人才培养的要求，导致地方高校不能很好地发挥引领和支撑区域经济发展和产业转型升级的作用。高校的创新创业教育是以培育学生的创新意识、创新能力、创业思维、创业实践能力为主的教育，能够应对材料物理专业学生创新创业能力不突出的问题，推动新工科人才培养的发展。因此，将思想政治教育、专业教育、科研、产业与创新创业教育深度融合，构建地方高校材料物理专业人才培养新模式，以满足“新工科”人才培养要求，为地方经济发展和产业转型升级服务显得异常重要。
　　1研究意义
　　(1)通过完善“思创融合、专创融合、科创融合、产创融合”，建立“四创融合”体系，包括建立思创融合案例库，形成适用于材料类专业的专创融合课件，打造环环相扣的科创融合新形式，创建产创融合校外基地，达到实现“新工科”人才培养的要求。
　　(2)构建高校自身发展与区域经济共同进步的材料物理专业人才培养新模式，强化创新和创业实践能力，培育复合型、综合性人才，实现区域特色和高校教育的协调、互动和可持续发展。在京津冀区域地方院校形成影响力，进而推广应用。
　　2研究基础
　　学院经过多年的建设，建有实验中心1个，基础实验室、专业实验室、实训室、智控科技创新实践平台等18个，配有扫描电镜、真空干燥箱、行星球磨机、自动镶嵌机、金相显微镜和冷冻水浴振荡器等实验设备。学院与邢台德天乐新材料技术开发有限公司和河北吉杰太阳能科技有限公司等企业进行了深度合作，与河北博远科技有限公司和河北天达晶阳半导体技术股份有限公司等企业合作建立了实践基地，与中钢集团邢台机械轧辊有限公司和河北沃嘉智能设备有限公司建立了专业核心课程合作。同时，教研室中具有80%以上的“双师”教师，主持8项省级以上和多项市厅级纵向课题，与企业签订多项横向课题，为开展创新创业改革奠定了良好的科创和产创基础。
　　3研究思路
　　基于“新工科”建设背景下，创新创业教育是以培养创新意识、创新能力、创业思维、创业实践能力为主的教育，可以支撑新工科人才培养要求的完成。因此，本论文提出地方高校材料物理专业“思创融合、专创融合、科创融合、产创融合”的人才培养模式，具体研究实践思路，如图1所示。

　　4研究实践
　　4.1强化思创融合，推进青年学生精神塑造
　　从目标引领、素材挖掘和教学授课三维度构建了课程思政特色素材库和产业思政特色素材库，通过课前资源思政、课上课程思政和课后实践思政三个阶段，旨在培养学生创新思维，落实立德树人根本任务。以培养学生家国情怀和创新创业精神为核心，推动创新创业教育与思想政治教育相融合，打造同向同心育人格局[4]，如图2所示。深挖地方科技创新人物，例如通过参观郭守敬纪念馆，弘扬其用科学技术和创新为国家发展作出的伟大贡献，唤醒学生的爱国热情和聚力解决科学重大问题。传承地方红色基因，例如吕玉兰事迹，一心做好人民的公仆，扎根于农业发展，始终奋斗在生产第一线，带领人民群众走致富之路，向学生传播敬业奉献、勇担使命、敢为人先的思想。邀请企业家开展创新创业专题报告会，例如邀请从打工仔到“电商老板”的邢台本地企业家徐宝军，通过分享徐宝军只用几年时间，从经营小县城的通讯器材店，转型发展为覆盖全国20多个省市的农村电商龙头企业的创业事迹，激励学生创业激情和提升创业自信心，学习徐宝军敏锐的创新创业理念、独特的眼光、坚韧的品格。展示材料学科成功创业典型案例，如“玻璃大王”曹德旺白手起家，从未向命运低头，不断努力拼搏，寻找机会，扩大业务，研究市场，凭借他对市场的敏锐洞察力和坚定的决心，成就了他的玻璃帝国，发扬艰苦奋斗精神和激发学生的创业激情，同时促使学生成为有家国情怀、敢闯会创的有志青年。

　　4.2细化专创融合，完成创新创业知识迁移
　　坚持“第一课堂”引领，将创新创业教育理论、实践部分和专业核心课理论、实验、实训、毕业论文等相结合，形成适用于材料类专业的专创融合课程(图3)，例如，在从创新思维到创业实践课程中的理论学习中融入先进材料制备技术开发、材料分析方法创新、材料学科创业案例等相关知识，在实践环节与材料制备、加工、检测分析以及实训创新平台结合等完成课程，培育学生的创新创业思维。秉承“第二课堂”提质的宗旨，利用学科竞赛，例如大学生金相技能大赛、材料热处理创新创业大赛、材料微结构大赛等，给学生创造技术创新的机会；通过专业课程资源开发，例如晶体结构、错位运动、性能模拟、原子扩散等动画设计及制作，给学生提供创新途径和锻炼创新能力。

　　4.3优化科创融合，加强创新创业实战训练
　　坚持面向科技前沿，打造环环相扣的创新创业教育模式，实现多学科交叉融合，如图4所示。深化创新驱动，利用专业教师的纵向科研项目，设置到专业教学的实践环节，例如知识图谱创建、生产工艺设计、三维模型构建、科学绘图和数据分析、模拟软件运用等。通过大学生科研项目以及大学生创新创业训练项目等，加强学生的创新训练，如开发新技术，形成新方法，撰写科技论文及专利，提出新理论等，寻找创业点，通过创新创业大赛，如“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大学生创业计划大赛等，使学生真正创业，培育学生的市场调研分析能力、管理能力、沟通能力以及风险预测能力等。如以科研项目“泡沫铝填充薄壁金属管的界面控制与压缩变形机制”为例，为讲解复合材料界面结合类型和界面改善及其性能的影响知识点，安排学生集中制作泡沫铝填充薄壁金属管的科研样品后，对界面进行统一测试，加深学生对界面章节课程知识的理解，最后根据产出的科研成果，组织学生参加“互联网+”创新创业大赛、挑战杯、河北省创新创业大赛年会、学科竞赛等。又比如通过科研项目“含石墨烯泡沫铝复合材料的制备及力学性能调控机理研究”为例，以课程设计或者实训形式，安排学生采用熔体发泡法分别制备纯泡沫铝和含石墨烯泡沫铝复合材料，并利用万能试验机分别进行力学性能测试，强化学生对第二相与材料力学性能的关系知识点的理解。利用相关的课程知识点申报大学生科研项目或者创新创业项目，加强创新创业实战训练，强化专业技能的同时，也能通过沟通协作、成果汇报等形式，提升学生创业所必备的组织、表达、协调、合作、推介等通用能力。

　　4.4深化产创融合，促进创新创业能力提升
　　紧扣区域产业需求及经济发展热点，主动对接地方支柱产业和战略新兴产业发展[5]，实现学生的跨界培养(如图5所示)。利用专业教师的工程类横向项目，开发合金精炼、低压铸造、力学性能测试、热处理、铸铁熔炼、铸锭组织与偏析、熔体发泡等多个行业案例库，设计原料处理、配方调配、成型工序和检测方法等专业知识，在实践中培养学生应用创新和研发能力，同时帮助学生了解行业需求和发展机遇，促进形成跨时空的思维能力，比如指导学生利用Origin软件对铝合金薄片冷轧后的压缩数据进行处理，获取拉伸测试应力-应变曲线，宏观呈现加工硬化现象，让学生直观领会冷加工工艺对材料力学性能的影响，同时加深对弹性模量、屈服强度、抗拉强度、延展性等专业知识深层次的理解。探索与区域、行业特色融合的利益契合点，利用“产学研”合作的形式建立校外双创基地，通过“走出去”和“引进来”形式相结合，学生能够深入生产一线与企业合作开发符合产业需求的项目，练就跨文化的交流沟通能力，在真刀真枪中开展对接产业的研究，同时锻炼学生的市场洞察力及动态发展能力，增强服务区域经济的真本领，实现创新创业教育与产业从外向内融合的跨越，努力驱动大学生创造新产业和服务新业态、新经济。以产业检测材料内部缺陷的方法为例，一般检测技术为利用2D表面影响技术(如金相显微镜和扫描电镜)，提取材料表面缺陷和表面粗糙度，但是材料在受载情况下其内部变形信息和表面变形信息一般是不同的。所以，目前新型检测法—数字体图像相关方法(digital volume correlation,DVC)不仅能够检测物体内部的变形信息，如孔隙率、空穴、裂纹、未熔化、夹杂物和残余应力等，还可以进行表面粗糙度和部件变形的检测，由此使得DVC成为检测增材制造部件缺陷最为全能的一种手段。通过两种现代检测方式的对比，可以强化他们对材料缺陷、结构以及检测之间的关系的理解，同时拓宽对材料科学动态认识。

　　5改革成效
　　随着人才培养模式的构建与实践，学生的成分分析能力、工艺设计能力、性能检测能力和科研软件使用能力都有了很大程度的提高。利用科研和产业资源建立了40余个科研案例库和开发了60余个工程案例库。组建了创新创业团队和学科竞赛团队，百余人次走进实验室开展创新训练，在文献检索、科研实验设计、项目申报和论文撰写等方面均得到针对性训练，创新创业能力明显提升。学生创新成果丰富，获省级以上创新创业项目5项、大学生科研项目3项、创新创业大赛26项(省级以上8项)、学科竞赛31项(省级以上16项)和职业规划大赛1项(省级银奖)，优秀社会实践项目5项，发表论文5篇，申请国家发明专利2项。深入河北沃嘉智能设备有限公司、福美特闪云(河北)新材料科技有限公司、河北天达晶阳半导体技术股份、中航上大高温合金材料股份有限公司等企业，积极开展产教融合，为20余人提供实习岗位，并得到企业好评。
　　6结语
　　基于“新工科”建设背景，通过创新创业教育与思政、专业、科研、产业从表面机械结合向内部深度融合，形成一条成熟的地方本科高校材料物理专业新工科人才培养模式。最终培养的学生具有素质高、学业精深、交叉融合、创新创业实践能力强的特征，达到新工科人才培养要求，支撑区域相关材料产业需求，引领未来新兴产业及经济的发展。
　　参考文献：
　　[1]潘教峰，左晓利，教育科技人才一体推进：内在逻辑、理论框架与实践路径[J].科教发展研究，2023，3(4)：20-32.
　　[2]王玥.不断培育和创造新时代中国特色社会主义文化[N].深圳特报，2023-10-24(B03).
　　[3]徐新瑞，唐忠洁.基于应用型本科工科课程教学内容改革研究[J].广东工，2020，47(22)：220-221，223.
　　[4]陈丽萍，郝帅帅，刘亢.STEAM理念下高职院校创新创业课程体系的构建与优化[J].中国成人教育，2023(10)：43-46.
　　[5]华鑫，刘雨涵，戴莉.高职院校“四创融合”路径下大学生创新创业能力的培养[J].林区教学，2023(9)：58-61.

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