新工科背景下材料與化工專業研究生培養模式創新研究

張文艷 管學茂 劉松輝 李海艷

[摘 要]隨著新行業人才需求的提升，突顯了原有的研究生教育目標落后，教育課程體系陳舊、課程滿足不了專業需求等問題，這些都嚴重地影響高層次專業人才的培養。針對目前的培養模式，需要展開培養模式的創新研究，建設交叉融合的課程體系，建立專業性強的實踐平臺，引進方向性強的人才隊伍，完善人才培養和質量監督體系，有效提高研究生的培養質量。

[關鍵詞]新工科；材料與化工；智能材料與結構方向；培養模式

研究生教育是為國家培養高層次人才的保障，也肩負著培養具備創新能力人才的重要使命[1]。隨著智能制造產業規模持續高速增長，高層次專業人才不足已成為限制產業技術快速發展的重要因素。我國在《“十四五”智能制造發展規劃》中，把智能制造作為制造強國建設的主攻方向，智能制造發展水平關乎我國未來制造業的全球地位，對于加快發展現代化產業體系，建設數字中國具有重要作用，急需大量智能材料方向的人才。智能材料與結構是智能制造的基礎，是智能制造的核心和原動力，是針對我國智能制造、智能材料發展的趨勢和“新工科”人才匱乏的實際情況而設置的“新工科”專業。目前，航空航天相關科研院所、各大高校以及高新技術企業，對具備智能材料與結構理論知識的復合型尖端創新人才有極大的需求，目前人才培養數量遠遠不能滿足行業的需求。

面臨新行業人才的需求，人才培養目標與原有的研究生科學教育理念上存在偏差，存在教育課程體系構成陳舊、原有的課程滿足不了專業需求等問題。若這些問題得不到及時的矯正或解決，必將嚴重制約該領域研究生教育質量提升[2]。

一、智能材料與結構方向人才培養的需求

智能材料與結構是智能制造的基礎，是智能制造的核心和原動力[3]。從產業鏈條看，智能制造產業鏈分為上游感知層、中游網絡層以及下游執行、應用層三個層級。產業鏈上游主要包括傳感器、減速器、控制器、機器視覺等信息采集和感知技術；產業鏈中游主要包括云計算、大數據、智能芯片、工業以太網等信息傳輸與處理關鍵技術；產業鏈下游主要包括智能設備、儀表儀器、3D打印等智能生產線相關環節。但是，目前我國企業智能制造基礎較為薄弱，我國制造業尚處于機械化、電氣化、自動化、信息化并存，區域、行業發展不平衡階段，高端智能裝備、智能制造關鍵技術以及核心部件受制于人，智能材料、智能控制技術、智能化嵌入式軟件等支撐高端智能裝備發展的核心技術對外依賴度高。目前，核心技術和關鍵零部件欠缺是影響國內智能制造企業發展的最大障礙。因此，急需培養智能材料與結構方向的人才，為高新企業和科研院所提供人才。

二、材料與化工專業研究生現有培養模式

現有的材料與化工專業研究生培養模式是傳統教育模式的延續和傳承。主要是注重專業理論知識的傳授，以課堂傳授專業知識為主導，對研究生創新實踐能力的培養不夠重視，導致研究生缺乏一定的創新性和自主學習性，所研究的課題與社會發展和行業需求有所脫節，不利于國家高素質、創新型人才的培養[4]。目前，材料與化工結構專業研究生培養存在的典型問題如下。

（一）研究生生源質量下滑

教育部大力實施關于研究生群體的教育綜合改革，主動適應社會經濟多元化和綜合性發展對高層次人才的需求。河南理工大學材料科學與工程學科是河南省一級重點學科，“材料科學與工程”博士后科研流動站、材料科學與工程一級學科博士學位授權點，學科水平已經比較有基礎，每年考研報考人數較多，但是生源質量仍然參差不齊。一方面是跨專業考研報考生源較多；另一方面生源質量不穩定。研究生生源質量的下滑也導致了后續培養過程中教師需要有針對性地進行一對一的指導，才能達到培養目標。如果某個環節沒關注到就可能導致實驗結果不理想，重新花費時間繼續前期的操作。

（二）培養目標和定位亟須調整

高校專業型研究生和學術型研究生教育的培養目標和要求大不相同，但很多院校對于這兩種類型研究生培養體系中課程的設置較為相似，偏重于理論基礎傳授，缺少實踐過程的引導和監督。這也對導師的專業性指導作用提出了更高的挑戰，現有的研究生培養方式與現代社會對高端人才的需求之間還存在一些不容忽視的問題。在目前的新材料領域，尤其是智能材料與結構方向，主要體現在研究生培養目標定位滯后于社會發展的進步，導致很多研究生出現了重視獲得學位，脫離了社會和行業的需求，輕視對未知的探索；而且現有的研究生課程的可選范圍有限，個別院校存在因人設課的問題，針對行業需求設置的新課程較少，跨學科的交叉課程較少，不夠突出以能力為導向的培養模式。因此，應隨著時代的發展進步，不斷調整和完善研究生的培養目標與定位。

（三）質量監督體系改革有待深化

目前我國研究生培養制度呈現“嚴進寬出”的現象，導致研究生的培養質量整體下滑。研究生招生考試層層把關，考研也變得越來越卷，學生的考研分數越來越高。但是在研究生入學之后，面對畢業，只需要修夠基本學分，有些院校只需要發表一篇核心論文就可以達到畢業要求，拿到學位證。研究生的培養質量監督體系亟須改革，避免學生出現混文憑的風氣。隨著網絡媒體的發展，更多地出現了個別學生抄襲或者弄虛作假的不良現象。應該讓導師和企業結合，更深入地了解社會需求，讓一部分研究生參與到行業所需求的課題中，才能培養出符合社會發展需求的高水平人才。

三、改善材料與化工－智能材料與結構方向研究生的創新培養模式

研究生培養應該遵照“注重內涵，狠抓質量”的發展思路，根據社會發展需要，不斷優化課程體系，構建課程設置科學合理、交叉滲透融合的培養體系。通過高效率規范化建設，建成具有一定規模、較完備的實驗教學平臺和人才培養體系，在國內該領域中具有一定的影響力，形成材料與化工行業的標桿。

（一）交叉融合的課程體系建設

新方向的研究生教育應該緊跟智能制造行業的發展和社會需求進行主動適應。在規范智能材料與結構方向教育的基礎上，需要加快改革升級，優化人才培養的知識能力素質結構。根據人才培養目標，高?？梢酝七M課程體系改革，培養學生智能制造的知識能力素質。其中，需要強化學生基本理論、基本知識和基本技能的培養。同時，還可以深化應用型人才培養模式，不斷探索人才培養的新途徑。在教育方式和教學方法方面，可以深入推進以“學生為中心”和“學生自主學習”為主要內容的改革。注重理論與實踐相結合，開展問題導向、需求導向和目標導向的小組討論式教學，以及“智能材料－結構設計－智能系統”一體化的系統整合式教學。此外，可以實施模塊化的課程培養體系，建立競爭和激勵機制，完善教學評價體系。另外，也要強化實踐教學環節，采用多種教學方法，注重學生自主學習能力和創新能力的培養，激發學生的創新意識，培養學生的獨立思考能力?？傊?，面對智能制造行業的發展和社會需求，新方向的研究生教育需要不斷改革升級，將人才培養目標融入課程體系，注重理論與實踐相結合，強化實踐教學環節，培養學生的知識能力素質和創新能力[5]。

（二）實踐平臺建設規劃

為了支持學生的科研能力和創新能力培養，材料科學與工程學院在實驗平臺建設方面實行了一系列措施。他們計劃在現有實驗教學條件的基礎上，建設光電響應、智能傳感、生物醫用材料、自修復材料等研究室，以提供支撐平臺。同時，他們也將注重提升科研和實驗教學的信息化和智能化水平。近年來，材料科學與工程學院逐步引進了智能氣敏性能動態分析系統、氣敏元件電腦測試系統、電化學工作站、電導儀、高性能計算集群等實驗設備，目前已有30余臺套與智能材料制備及相關實驗設備，這些設備為學生的科研工作提供了保障。在研究生培養過程中，學校注重案例教學和實踐基地建設，以突出對學生的實踐能力培養。他們與眾多新材料、新制造、智慧企業建立了廣泛的教學科研合作關系。河南佰利聯化學股份有限公司、多氟多新材料科技有限公司、倍耐力輪胎（焦作）有限公司等企業成為學院相關方向學生實習實訓的基地，為學生提供實踐需求?？傮w而言，通過建設實驗室、引進實驗設備和與企業建立合作關系，材料科學與工程學院為學生的科研能力培養和創新能力培養提供了支持平臺和實踐基地，推動了實驗教學的信息化和智能化發展。

（三）師資隊伍建設規劃

為了實現智能材料與結構方向研究生高質量培養的目標，學院將根據現有師資現狀，繼續引進高端功能與智能材料、智能傳感器、3D打印等方面的師資。他們還將繼續加強青年師資隊伍的建設，并加強高學歷青年教師的引進和培養。學院計劃在未來的5年內引進一支由3到5人組成的智能材料與結構科研團隊。這支團隊將有助于推動學院在智能材料領域的研究和發展。此外，學院還計劃引進多名智能材料方向的優秀博士，并且培養1至2名省級學術帶頭人，進一步提升學院在智能材料研究領域的影響力和科研水平。同時，學院還將致力于培育一個省級教學團隊，以提高智能材料與結構方向的教學質量和水平。通過引進高端師資和加強教師培養，學院將為研究生提供更高質量的教育和培養，以培養出優秀的智能材料與結構領域的人才。這些措施將進一步推動學院在智能材料與結構領域的發展，并提升學院的研究實力和教學水平。

（四）教育研究和質量保障體系建設規劃

為了適應智能制造發展的需要，材料科學與工程學院以學生為主體，突出重點，構建以崗位勝任力為導向的卓越工程師培養模式。在此過程中，學院推進了智能材料與結構課程改革，并積極促進智能制造工程學科的交叉融合。他們注重以學生為中心的教學，旨在提高學生的自主學習能力。學院明確了學生培養的近期和遠期目標。他們實行方向帶頭人目標責任制，通過明確的指標和考核體系，嚴格考核師資隊伍的表現，并采取獎優罰劣的方式激勵師資隊伍的積極性和敬業精神。為了確保研究方向的建設質量，學院建立了一整套研究方向建設檢查評估制度。借助這一制度，他們能夠對研究方向的建設進行評估和監督，以確保方向的發展符合學院的需求和標準。同時，這也為他們提供了一個平臺，能夠及時發現和解決問題，提高研究方向的質量和水平。通過以上措施，材料科學與工程學院致力于培養具有崗位勝任力的卓越工程師。他們將學生作為培養的核心，重視實踐和自主學習能力的培養，推動專業課程改革和學科交叉融合，以適應智能制造發展的需要。同時，他們通過設置發展目標，建立考核機制，推動師資隊伍的提升和發展，保證教學質量和研究方向的建設。

（五）培養質量評價與監測

在積極推進實施研究生教育創新計劃的當下，如何有效評價和監測單位研究生人才培養過程，以及如何科學評價研究生人才培養質量，是各個高校需要探索和研究的問題。高等教育的國際化是我國實現教育大國向教育強國轉型的既定方略。目前，歐美教育強國對研究生的學業成績的評定都有自己的方式，盡管絕大部分國家博士學位論文評價與監測采取的都是內部評估方式，但各國評審方式都力圖確保公正和科學。為了提高研究生培養質量，學位論文內部評價可以分為論文評議、委員會審議和答辯三個步驟，導師采取不回避，任何教師均可提出異議。同時應該強調培養過程控制，學生在開始進行畢業論文設計時學位論文委員會就應該開始介入，進行指導和監督，論文完成后需經過導師和論文委員會成員的審閱，方能參加答辯。此外，在研究生學位論文評價與監測體系中，需要依托第三方拓展服務領域，開展獨立學術評價。

結束語

在知識傳承這條主線下，研究生科學教育長期處于“執著于傳授知識的多少與深淺”，重理論而輕實踐，導致理論與實踐的偏差。研究生教育成果的轉化與推廣周期太長，為了避免為了畢業而科研、為了論文而論文，亟待邁出實驗室、走向企業、落地應用。因此，我們需要從研究生自身出發，因材施教，提高研究生自身的創新和創造能力；同時需要從管理體制入手，課程體系方面建設交叉融合的課程體系，建立專業性強的實踐平臺，使得課題研究具有實用性；需要引進具有專業導向性的師資人才隊伍，完善人才培養和質量監督體系，有效提高研究生的培養質量。

參考文獻

[1]耿賽，秦洪慶，劉仕偉，等.材料與化工專業學位研究生創新能力培養模式探索[J].化工管理，2023（19）：42-45.

[2]婁春華，侯玉雙，劉喜軍，等.新工科背景下材料與化工全日制專業學位研究生科研能力的培養[J].化工時刊，2023，37（1）：114-116.

[3]雷前，蔡圳陽，宋旼，等.全日制材料類專業學位碩士研究生培養模式探討：以中南大學材料與化工專業為例[J].大學教育，2022（11）：253-255+295.

[4]張躍忠，溫艷珍，丁小鳳，等.材料化工專業研究生校所協同培養的探索與實踐[J].廣州化工，2022，50（16）：253-255.

[5]祁凱，梅嶺，李瑞峰.工程類碩士專業學位研究生培養方案制訂研究：以江蘇科技大學材料與化工專業為例[J].科教導刊，2022（23）：13-15.

作者簡介：張文艷（1985— ），女，漢族，河南焦作人，河南理工大學，副教授，博士。

研究方向：智能材料與結構。

管學茂（1965— ），男，漢族，河南焦作人，河南理工大學，教授，博士。

研究方向：綠色建材。

劉松輝（1991— ），男，漢族，河南焦作人，河南理工大學，教授，博士。

研究方向：綠色建材。

李海艷（1985— ），女，漢族，河南焦作人，河南理工大學，副教授，博士。

研究方向：智能材料與結構。

基金項目：河南省高等教育教學改革研究與實踐項目：地方高校材料學科高質量發展研究與實踐（項目編號：2021SJGLX106Y）。

河南理工大學高等學校教育教學改革研究與實踐項目：MOOC+背景下同伴互評效果的線上課程考核研究（項目編號：2021JG076）。