新工科建设背景下的材料专业模块融合实践

左宏森，张琳琪，任 瑛

(河南工业大学 材料科学与工程学院，河南 郑州 450000)

随着工业不断向生产高效化、控制智能化、领域综合化的发展，国家提出了新工科建设计划。面对高等学校专业门类繁多，专业方向细分过重，尤其对于传统专业，如何适应高等教育发展、适应工科新需求，是一个迫切需要思考和实践的问题。在工业生产过程中，传统工业中以单一生产技术为主就可以基本完成产品制造，而随着制造技术自动化、网络化、智能化和技术的相互渗透，仅靠单一专业技术或技能将很难满足产业发展要求，更难以引领行业的进步，可以预计对综合性具有学科交叉知识的人才需求比例将越来越强。要面对和解决不断出现的各种复杂工程技术问题，在人才培养中就需要对学生综合知识、综合能力、综合素质的再提升，而人才培养中最核心也是最重要的就是课程结构设计。新形势下重塑知识结构，对在有限的教学时间里提升人才培养质量至关重要。

1 大类专业分模块实施的利与弊

大类专业分模块教学通常简称为大类招生，就是高考学生选专业时无明显专业方向即不分专业模块。新生一般在经过第一学年通识教育课程学习结束后，再进行模块确定的二次选择方法。这种方式也是目前不少高校采取的方式。

从发展历史上看，也是在传统的各专业单独培养多年教学中曾经改革的结果。其优点：一是从学生角度来看，经历大学一年的学习和对专业知识的初步认识后，从中学纯数理化的纯理论学习转化为与社会需求、个人兴趣爱好、对专业的理解、就业或升学等综合考虑后的一个较好的二次选择，学生的专业内容针对性更强，往往仅涉及个别领域；其二是从教学设计方面，整合的通识课程和专业平台课程，有较好的整齐化一效果，层次感较好。

大类招生培养也有明显的不足：其一学生日常管理复杂化，班级模块化后学生班级的调整造成学号的混乱，增加了学生管理不便性；其二是在对综合知识要求越来越高的年代，过于专业化不利于学生未来的发展；其三是有些专业模块内容类同或相似，相溶性很高，机械地分开并不利用学生综合能力和解决复杂问题能力提高的培养[1]。在新工科建设过程中，除引入智能化课程外，更需要锤炼传统专业课程体系，一味固守旧格式，毕竟被时代所抛弃[2]。

2 人才培养方案融合的可能性

在大专业招生后分方向的方式中，培养方案中通识平台课与专业平台部分课程(早期的专业基础课)是相同的，所不同的主要是有知识结构上特有的专业课程部分。现以河南工业大学材料科学与工程专业培养方案为例进行对比说明。材料专业下分两个模块，分别是超硬材料和磨料磨具。

2.1 专业必修课两模块课程对比

表1反映了在其它专业必修课相同的情况下，其它课程的方案比较。从学分分布来看，总学分完全相同，课程门数相近。实际课程内容中，《材料工程基础A》和《材料工程基础B》、《材料科学与工程实验(一)(二)》和《材料科学与工程实验(三)(四)》从课程名称上看类同，但内容不同。各模块独立所占学分比例在专业总学分170学分要求中所占比例适中。

表1 材料专业两模块主要不同专业课程对比表

表1(续)

2.2 两模块课程内容的比较

两模块的设置主要是为了服务超硬材料及制品行业与普通磨料磨具行业，可以说均属于磨料磨具行业领域。随着行业的发展，传统的普通磨料磨具行业逐渐向超硬材料方向转化，超硬材料制品应用在快速地侵蚀原普通磨具应用的领域，使得原本以普通磨料磨具为主的磨料磨具行业转化为以超硬材料及制品为主。所以，从高校以培养未来人才为出发点，就需要兼顾现状的情况下对知识需求进行合理梳理和强化重组。

材料科学与工程两门课中，A课程以金属材料结构与性能为主，B课程以无机材料热工为主。考虑到对专业课支撑的重要性，对于B课程中的内容需求相对较弱，在未来工作需求的情况可以通过自觉即可较好的掌握，所以在模块整合后，保持A的内容将不会影响专业培养体系的完整和知识结构的不合理。《超硬材料制造》和《磨料制造》均属于制品应用原材料生产，一个是在超高压高温状态下来完成单晶转变，另一个是在常规环境下进行化学反应来实现新的化合物，两者基本原理完全不同，仍需要独立教学完成。《超硬材料烧结制品》和《超硬材料电镀制品》为超硬材料方向独有的一种技术，也必须存在。对于《超硬材料陶瓷磨具》和《陶瓷磨具制造》，两者都归类在陶瓷烧成类基本原理之下，从工艺上有相当的类似，但各自又有本身的特点和性能要求，课程内容重合比较高，完全可以重构课程内容的情况下进行融合。《超硬材料树脂磨具》与《有机磨具制造》与以上的陶瓷磨具类似，两门课程所涉及的基本原理相同，不同的仅是两类不同磨料在使用中的差别和特殊性能的区别，同样可以通过整合来完成模块的融合，从而提高学生知识面和就业的广度。

经过内容分析后，对两个模块的专业课程进行了有机的兼并融合，形成新的专业课程系列。表2是经过模块合并后的专业课程情况。

表2 合并模块后的专业课程设置

通过以上分析可以看出，在培养方案学分微量调整的情况下，通过模块课程的内容分析和凝练，用课程重组来实现传统专业知识结构的调整，来增加学生知识宽度的作法是可行的，其中重在对模块课程体系和内容的综合把握。

3 融合方案中教学质量的保障

模块融合中最困难的是机械性的合并，那将影响正常的培养学时和质量，增加学生的学习负担，所以只适合内容较相类同的模块中进行。在融合过程中，不仅要从内容上合理调整，还要在教学范式上进行改革和探索。

3.1 教学内容体系的精炼

在两个模块的分别培养过程中，同类并列课程是单独计算学分的。经过融合后，不可能所有的课程有对应的课程能合理地融为一体，不可避免会增加课程门数和课程学时，从而导致超出总控学分。所以需要对课程的教学大纲进行充分比较，甚至从专业全部课程中的教学内容进行通稿，对重复的内容进行删除和凝练，对类似的内容要有机地融合，来保证课程结合完整和课程知识的整体性。

3.2 教学范式相应的变革

在课程组合与融合过程中，最可能出现的问题是新组建的课程学时，不仅学时不会有增加的空间，甚至还会进一步地压缩，因为课程数量可能会增加，这样最容易导致授课内容讲授时间不足。可以这么说，现在的大学生，都具有了较高的自学理解能力，所以在教学过程中，必须配合课程教学范式的改革，充分利用线上资源和线上学习的方法，将学习用在课下，分散部分较易理解的内容于线上学习。每位课程可以建设自己的网络平台课，将课前预习与教学视频观看、课后复习与检测充分地利用起来，部分内容可以全部由线上学习来完成[3]。这样既提高教学的灵活性，又培养了学生的学习能力。线上学习中遇到的问题可以集中到线下教师课堂中解决，可以有效提高教学的效率。随着教育的发展，可以预知，充分利用现代网络的特点，培养学生持续学习能力和勤于思考的能力将大有益处，可以获得更理想的学习效果。

4 一点思考

新工科建设是一个必须要探索的方向，如何赋予传统专业新的活力，由于专业历史、行业需求和专业个性设置的不同，不可一刀切。在我国多年来流行的大专业招生情况下，是否还具有优势，是一个需要思考的问题。特别是在新工科建设的大背景下，在对毕业生综合知识和能力要求越来越高的外部需求下，从培养方案和课堂教学内容方面，使学生学习阶段知识的获取最大化，应该是一个基本的方向。文中通过我校部分专业模块的整合调整，经过教师教学与学生学习的实践证实是可行的，教学过程顺畅，水课减少，学习效果明显。当然也不可避免初期存在的问题需要进一步改进，如在深度和广度方面如何兼顾，在实践环节方面如何强化等等，尚需进一步探索。