[摘 要]本文從新工科視域角度出發，分析了當前材料科學與工程專業面臨的問題與挑戰，探討了長安大學材料科學與工程專業圍繞交通基建轉型升級所面臨的前沿科學問題，通過特色方向凝練、交通特色與材料共性基礎協調和傳統專業方向與新興交叉學科協同發展等一系列改革，在創新型人才培養方面取得了可喜的成績。

[關鍵詞]新工科 材料科學與工程 交叉與融合

基金項目：陜西省高等教育學會2017年度高等教育科學研究項目（項目編號：XGH17051）；長安大學中央高校教育教學改革專項資金項目（項目編號：300103293103、300103293102、300103191246）；中國交通教育研究會教育科學研究課題（課題編號：交教研1802-119）。

前 言

目前，全球范圍正經歷新一輪的科技革命和產業變革，為提高我國在第四次工業革命中的戰略布局和主動性，國家先后提出了包括創新驅動發展、“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網＋”等一系列重大決策[1]。這些國家決策以實現中國夢為總目標，旨在建設創新型國家、實現創造強國、推動產業轉型升級、提高我國在高新技術產業區域的話語權等[2]。然而，作為全球專業齊全、區域匹配完善的世界最大工程教育供給體系，我國傳統的工程專業受全球新經濟、新產業和新科技蓬勃發展的影響正面臨前所未有的挑戰，新興產業人才、卓越工程師和交叉復合型人才緊缺已逐漸成為一個嚴肅的社會問題。

新工科建設行動計劃是教育部針對當前國際形勢發展所給出的明確回應，目的是根據國家決策和發展目標需要，主動布局、設置、建設和發展相關新工科專業。所謂“新工科”是以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟產物[3]。與老工科相比，新工科更強調學科的實用性、交叉性與綜合性，尤其注重材料科學、信息通訊、電子控制和人工智能等新技術與傳統工業技術的緊密結合，新工科代表的是最新的產業或行業發展方向。因此，如何打破傳統辦學體制，優化人才培養模式，改革教育資源供給方式已成為新工科建設的最核心問題。

本文結合長安大學材料科學與工程學院教育改革實踐經驗，在新工科視域下，探討當前材料科學與工程專業所面臨的問題與挑戰，以及長安大學材料科學與工程專業的學科交叉與融合。

材料科學與工程專業面臨的問題與挑戰

材料科學與工程是一個涉及材料學、工程學和化學等多學科的寬口徑專業，學生主要學習材料科學與工程的基礎理論，學習與掌握材料的制備、組成、組織結構與性能之間的基本規律。隨著人類科學的發展，無論是在交通運輸、土木建筑、生命醫學、航空航天還是電子信息等領域，材料科學都是實現重大技術突破和產業發展的基礎。人類文明和科技產業革命的發展史也就是一部如何更好發展和利用材料的歷史，尤其是在技術創新越來越快、產業更新愈加頻繁的今天[4]。因此，材料科學與工程專業高層次技術人才的培養對科技行業產業發展，以及國家發展目標的實現都具有十分重要的意義。

1.盲目追求新興技術專業，脫離學校特色與定位

隨著“互聯網＋”經濟的發展，大數據、云計算、人工智能等新興專業開始大熱。這些熱門專業在2017年被定義為新工科專業，新工科大學的建設也隨之提上了日程。據2019年4月教育部公布的新增專業顯示，新工科專業獲批數量爆棚，新增備案專業數量最多的是數據科學與大數據技術，203所高校獲批該專業，該專業最早在2016年獲批設置，2018年就曾以248所高校增開位列新增專業榜首。緊隨其后的是機器人工程專業，101所高校獲批該專業，96所高校獲批“智能科學與技術”專業，35所高校獲首批“人工智能”新專業建設資格。眾多高校在脫離學校自身特色與定位的基礎上對新興專業蜂擁而至，大干快上。

不可否認，在信息技術飛速發展的今天，我國未來5年對相關技術人才的需求量在百萬以上。然而，專業的建設和發展與學校的歷史沉淀和學術氛圍息息相關，如果拋開歷史而盲目追逐新專業，雖然表面上看似趕上了時代的潮流，但勢必會導致同質化辦學的傾向，辦學效果也未必能達到新工科建設的初衷。同質化辦學會導致教材的同質化，但不同類型的高校應該有不同類型的教材。當前，社會快速發展，急需大量的復合型、應用型畢業生，多學科交叉應用型教材的編寫就成為當前的主要任務之一。

新工科的本質是創新，根本任務是在新技術、新產業、新業態和新模式蓬勃發展的環境下，培養適合當前產業和行業急需的各種層次和類型的卓越工程科技人才[5]。因此，這里所說的新并非是指專業本身，而是重點建設能夠滿足產業和行業需求、引領產業行業未來發展的人才培養新模式。根據路透社每年發布的全球最具創新力大學百強榜顯示，入選的基本都是美國、德國等老牌高校，這些高校也都是傳統工科的代表。所以，我國傳統工科專業的轉型與發展也是當前新工科建設的一項重要任務。從廣義上來講，新工科建設可以視為我國工程教育創新的代名詞。

2.材料類專業人才培養模式與產業發展相脫節

在全國第四輪學科評估中，材料科學與工程一級學科參評高校達172所，其中一級學科中設置博士點的高校達93所，這些數字表明材料類專業人才培養數量在節節攀升。然而，廣大高校一方面面臨的是就業人數的膨脹，另一方面卻是眾多企業紛紛抱怨“招人難，人難招”。根據麥肯錫全球研究院（MGI）與麥肯錫中國分公司聯合發布的研究報告《應對中國隱現的人才短缺》顯示，只有10%~20%的工科畢業生符合跨國公司的人才要求。

隨著當前經濟形勢由粗放型向集約型的轉變，我國正處在材料大國向材料強國轉型的重要階段，社會對材料類人才的需求已從原來較單一的技術人才轉變為能適應不同生產力水平、不同產業部門的多層次、多規格的復合型和創新型人才[6]。嚴峻的就業形勢可歸結為高校傳統的人才培養模式與日益發展的社會需求相脫節所造成的。其主要表現在知識陳舊、教材更新緩慢，知識面單一、重視“專業培養”而非“學科培養”，知識轉化效率低、閉門造車式培養，重理論輕實踐、脫離工程實際，創新能力弱、雙師型教師缺失，持續學習能力不足、填鴨式教育等方面。

長安大學材料科學與工程專業的學科交叉與融合

長安大學是教育部和交通運輸部、自然資源部、住房和城鄉建設部、陜西省人民政府共建的國家“211工程”重點建設大學，國家“985工程優勢學科創新平臺”建設高校，國家世界一流學科建設高校。2000年由始建于20世紀50年代初的原西安公路交通大學、西安工程學院、西北建筑工程學院合并組建而成。隨著我國交通基建浪潮的逐漸衰退，綠色交通和智慧交通快速發展，在高品質與功能性交通基礎設施建設過程中，材料科學的先導與制約作用逐步顯現。基于國家重大決策需求，緊跟國際行業發展前沿，長安大學在全國率先設立了具有交通行業特色的材料科學與工程專業。

1.依托行業特色，凝練專業發展方向

長安大學材料科學與工程專業自2013年開設以來，依托國家重點學科交通運輸工程、省部級重點學科土木工程、機械工程和地質工程等優勢學科群，加強學科交叉，深化研究層次，致力于培養具有材料科學基礎理論與工程技術雙重知識，系統的材料設計、制備、性能分析與控制等專業知識，突出的工程應用實踐能力，視野寬、溝通與管理能力強的高水平科學研究、工程技術和高層次管理人才，現已逐步探索出一條具有交通特色的材料科學與工程專業發展道路，并于2017年成功入選陜西省“一流專業”培育項目。

長安大學材料科學與工程專業基于國民經濟支柱產業現狀及國家新興產業規劃發展導向，設置了道路與機場工程材料和能源與電子材料兩個特色專業方向，開展材料基礎理論與交通運輸、土木建筑和電子信息等多學科交叉融合的寬口徑基礎教育和有深度特色的專業教育。其中，道路與機場工程材料專業方向以適應傳統交通基建材料產業升級為目標，辦學歷史可追溯到20世紀50年代建校初，是國家“985工程”優勢學科創新平臺、“211工程”和“文化雙一流”學科重點建設專業方向。能源與電子材料專業方向是在新能源產業飛速發展及新型復合型材料人才緊缺的背景下于2009年6月成立的，并逐漸成為交通產業功能化和信息化的重要支撐。該專業自設立以來，為交通運輸、新能源與電子信息行業培養了大批高級工程技術人才，促進了區域經濟和行業的發展。

2.交通材料特色與材料共性基礎的協調

如何在夯實材料共性基礎的同時，彰顯交通材料特色，實現二者協調發展，是傳統交通行業特色大學發展亟待解決的難題。長安大學材料科學與工程專業面對國家和重大科研任務中凝練材料共性基礎和交通基建轉型升級所帶來的前沿科學問題，將最新科研成果融入教學實踐。如，結合陳華鑫教授所承擔的國家科技支撐計劃等重大項目，組建交通運輸行業重點領域創新團隊，并開設“水泥與混凝土學”和“混凝土外加劑應用基礎”等特色課程。

在學科建設方面，首先構建了“學科基礎—工程基礎—專業核心—特色選修”四個層次的理論課程體系。通過開設“材料工程基礎”“材料概論”等課程，強化學科基礎知識培養；開設“道路工程檢測技術”“交通功能材料”“新能源汽車概論”“化學儲能材料與器件”等課程，強化工程實踐與材料基礎之間的知識交叉和擴展。同時，依托教育部重點科研平臺打造“課程實驗—創新型綜合實驗—拔尖創新實驗”三個層次多維度的實踐課程體系，實現了實踐課程的梯度推進和個性化教學，避免了驗證性實踐教學所帶來的弊端。比如，對于道路與機場工程材料方向，首先通過課程實驗培養學生掌握材料基本測試的實踐能力。其次通過以工程技術問題為導向的創新性綜合實驗培養學生分析問題、思考問題的能力及實踐動手能力，并將材料領域的專業理論知識應用于工程實際。最后，通過覆蓋學生總數80%以上的拔尖創新人才培養計劃，確定拔尖創新實驗方向，實現學生的個性化培養，提升學生的綜合能力。

3.傳統專業方向與新興交叉學科協同發展

隨著科學技術的發展，材料科學與工程技術之間的界定越來越模糊，各材料之間有了更多的內在聯系和共性，材料與工程之間的融合也越來越明顯，多學科交叉已經成為當代材料科學與工程專業發展的一個重要特點。學校積極探索如何在傳統交通運輸優勢學科基礎上，大力發展新興交叉學科，以適應新技術、新產業和新經濟對材料類人才培養的新需求。

（1）優化培養方案，明確創新能力本質

學校通過調研第四輪學科評估中材料類排名前十高校以及兄弟院校，全面分析國家決策及行業動態和需求，跟蹤調研學生成長與發展規律，確定了學生創新能力本質三要素：專業競爭能力、實踐動手能力和終身學習能力。其中，專業競爭能力表現為能夠運用工程基礎和材料理論解決復雜工程技術問題的能力，實踐動手能力表現為能夠獨立從事材料研究、應用和開發，以及跨文化合作與競爭的能力，終身學習能力表現為能夠通過獨立思考和自主學習實現持續進步。

（2）深入需求導向，構建多元教學體系

學校遵循“需求導向、突出應用、服務行業”的原則，基于學生創新能力本質三要素，建立了包含多元知識結構的學科交叉課程群，按照市場需求設置課程，通過課程保證技能的實現。將課程體系分為理論教學、實踐教學和第二課堂教學活動三個層次。理論教學以基礎性必修課程為根本、以研究性和拓展性專業選修課程為輔助，全面挖掘學生的發展潛能；實踐教學根據專業培養目標和基本要求安排課程實驗課、課程綜合實習和專業綜合實習，提高學生的實踐能力；第二課堂教學活動以培養創新型拔尖人才為目的，提高學生的綜合素質。

（3）踐行科教融合，創立協同培養機制

學校通過組建課程教學團隊，實現了80%以上的課程由教授或副教授主講。推行本科生學術導師制，遴選優秀中青年教師及企業導師從大一開始對學生進行專業與職業規劃指導。推進科研平臺統籌管理，實現教育部工程研究中心和學校材料分析測試中心等實驗平臺100%向本科生開放。通過拔尖創新人才培養計劃、大創項目和學科競賽吸納學生提前進入專業實驗室，激發學生自主學習和創新創業的積極性，其中90%以上的選題來自國家或省部級課題研究成果。

學校針對行業實踐性強的特點，與西安華澤道路材料有限公司、廣西交通科學研究院、陜西有色光電科技有限公司、西安創聯宏晟電子有限公司、青海省交通科學研究院等單位建立了穩定的生產研究與實訓基地，與中國石化大連石油化工研究院、昆山交通發展控股集團有限公司共建了新材料研究院，每年選派2~3名教師任企業顧問或技術咨詢參與企業生產和技術改造，推動了“雙師雙能型”教師隊伍的發展。

結 語

深化產教融合，提升特色專業建設和學科交叉與融合，促進工程教育供給側結構改革，把工匠精神培育融入專業教育，是當前傳統工科專業向新工科建設轉型的迫切要求，也是服務國家人才培養大局，實現與國家重大策略保持“同頻共振”的唯一出路。長安大學材料科學與工程專業經過多年的探索和發展，已建設成特色鮮明的優勢專業。

參考文獻：

[1]林健：《新工科建設：強勢打造“卓越計劃”升級版》，《高等工程教育研究》2017年第3期，第7-14頁。

[2]林健：《面向未來的中國新工科建設》，《清華大學教育研究》2017年第38卷第2期，第26-35頁。

[3]黃寶忠、李琰輝：《新工科人才培養背景下的教育出版轉型》，《中國出版》2018年第16期，第40-44頁。

[4]李義春：《中國高校材料教育現狀與面臨的挑戰》，《材料導報》2005年第12卷第2期，第1-4頁。

[5]趙德剛、王琦：《新工科建設背景下材料類專業綜合改革與實踐探索》，《教育教學論壇》2018年第3期，第205-206頁。

[6]李輝、王振軍、陳華鑫、陳永楠、俞鵬飛：《以應用能力訓練為導向的材料工程專業學位研究生案例教學研究》，《陜西教育》（高教）2018年第3期，第52-53頁。

作者單位：長安大學材料科學與工程學院