5G高分子材料與工程專業(yè)人才培養(yǎng)改革

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[摘要]在5g技術(shù)即將普及的背景下，高等教育中高分子材料與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革是必然趨勢。當前技術(shù)條件下的混合式教學(xué)模式仍然處于推廣階段，5G網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低延時的優(yōu)勢必然推動著混合式教學(xué)模式的發(fā)展和完善。融合5G技術(shù)優(yōu)勢，共享優(yōu)質(zhì)公共課程資源，激發(fā)普通高校教學(xué)創(chuàng)新力，集中力量建設(shè)具有特色的高分子材料專業(yè)課程體系。發(fā)掘5G技術(shù)的互聯(lián)共享潛力，建設(shè)多學(xué)科交叉融合的教育教學(xué)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，促進學(xué)科間交叉融合，促使高分子材料專業(yè)人才能力提升。

[關(guān)鍵詞]5G；高分子材料與工程；人才培養(yǎng)；學(xué)科融合

1引言

回顧歷代信息技術(shù)和我國教育事業(yè)的發(fā)展進程，每一次技術(shù)革新都為教育帶來了極大的發(fā)展和機遇。當前即將邁入5G新時代，有一句話廣為流傳：“4G改變生活，5G改變社會”。5G新技術(shù)勢必會帶來一場深刻的社會變革。5G即第五代移動通信技術(shù)，是繼4G、3G和2G通訊系統(tǒng)后最新的一代蜂窩移動通信技術(shù)。5G相較于之前的通信技術(shù)有以下幾個顯著特點：(1)高帶寬和高速率。5G的數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于現(xiàn)有的通信技術(shù)，最高可達10Gbit/s，是當前商用4G網(wǎng)絡(luò)的100倍。(2)低網(wǎng)絡(luò)延遲。當前4G網(wǎng)絡(luò)的延時是30~70ms，而5G可以將延時控制在1ms以內(nèi)，可以實現(xiàn)真正意義上的即時通信。(3)萬物互聯(lián)。隨著5G技術(shù)的建設(shè)推廣，越來越多的終端設(shè)備被接入，將迎來真正的物聯(lián)網(wǎng)云計算時代[1]。綜上，5G技術(shù)優(yōu)勢必然會推動新一輪的產(chǎn)業(yè)和社會變革，它將給教育、經(jīng)濟、工業(yè)等社會的各個領(lǐng)域帶來翻天覆地的變革。隨著科技進步和產(chǎn)業(yè)升級，市場和企業(yè)迫切需要大量創(chuàng)新能力強、綜合素質(zhì)高的高分子專業(yè)人才。但是我國高校的高分子工程人才培養(yǎng)存在著教育資源不均衡、教學(xué)模式單一、培養(yǎng)方案雷同和學(xué)科交叉融合水平差等問題，這些已經(jīng)成為制約高分子材料與工程專業(yè)發(fā)展的嚴重問題。因此，順應(yīng)時展趨勢，充分利用5G技術(shù)優(yōu)勢，對高分子材料與工程專業(yè)的改革發(fā)展具有重要意義。

2當前高分子材料與工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在的不足

2.1傳統(tǒng)課程設(shè)置和授課方式單一

高分子材料與工程專業(yè)是一個綜合應(yīng)用型的工科專業(yè)，具有理論課程內(nèi)容多、學(xué)科交融程度大、專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣等特點，但是當前大多數(shù)高校在課程設(shè)置上相似或雷同[2]。這不僅限制了不同高校專業(yè)知識的多樣性及教師資源的有效利用，也導(dǎo)致相當一部分高分子材料與工程專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)困難、競爭力差的局面。就授課方式而言，目前各院校主要采用傳統(tǒng)的線下多媒體教學(xué)，形式較為單一。此外，這種教學(xué)模式存在以下幾個缺點：(1)重溫性差。教師在課堂講授時，學(xué)生必須專注高效地聽才能跟上課程節(jié)奏、聽懂課程內(nèi)容，如果有漏聽或時間長忘記的情況，只能憑記憶去回憶學(xué)習(xí)，具有即時性且重溫性差。(2)互動性差。傳統(tǒng)授課中，高分子材料與工程專業(yè)的課程教學(xué)偏理論而輕實操，互動基本局限在課堂上，課后基本沒有互動，也進一步導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不佳。(3)授課內(nèi)容有限。傳統(tǒng)授課中，授課內(nèi)容大多局限于教師的講解，學(xué)生只能接受教師講授的內(nèi)容，對知識點的理解和難易程度的把握不能滿足個性化需求。(4)課時少。傳統(tǒng)每門課程的學(xué)時約36到48個，在有限的課時中教師不可能面面俱到，講清楚每個知識點，只能提綱挈領(lǐng)地講解重點和難點。但是當前學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力普遍較差，因此，有限的課時進一步加重了學(xué)生知識結(jié)構(gòu)單一和專業(yè)能力欠缺的現(xiàn)象。

2.2專業(yè)定位和培養(yǎng)方案與社會需求脫節(jié)

高分子材料相較于其他傳統(tǒng)材料算是一種新興材料，在近百年的時間里得到迅猛發(fā)展。隨著科技的不斷進步，高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，精細化程度也越來越高。因此對高分子材料專業(yè)人才的專業(yè)素質(zhì)要求也越來越精準。目前絕大多數(shù)院校在高分子材料與工程專業(yè)人才培養(yǎng)計劃上存在專業(yè)定位和培養(yǎng)模式等方面雷同，致使不同院校培養(yǎng)出的人才專業(yè)知識結(jié)構(gòu)缺乏特色、專業(yè)能力欠缺[3]。有些地方高校在高分子材料專業(yè)人才培養(yǎng)上缺乏靈活性，忽略了自身辦學(xué)特色，盲目借鑒或模仿其他院校的課程體系，由此造成學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)雷同，缺乏特色。因此很多用人單位在市場上很難找到專業(yè)知識過硬、工程訓(xùn)練有素的畢業(yè)生，造成學(xué)校培養(yǎng)的人才與企業(yè)需求的脫節(jié)。另外，高分子材料與工程專業(yè)的教學(xué)不僅僅局限于課堂理論學(xué)習(xí)，實驗操作對于學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)更是不可或缺。但是，與高分子材料相關(guān)的聚合、加工、成型和測試設(shè)備種類繁多(例如：高分子材料聚合使用的高溫高壓聚合釜，加工改性使用的熔融共混擠出機、輥煉機、開煉機、密煉機，成型使用的注塑機、吹塑機、模壓機和紡絲機等)，價格昂貴。對于以教學(xué)為主的高校，受限于資金和場地，在教學(xué)設(shè)備采購上普遍選擇大眾的常規(guī)設(shè)備。這就導(dǎo)致高校的教學(xué)設(shè)備種類相同或相似，培養(yǎng)出的人才專業(yè)能力雷同，無法滿足當前經(jīng)濟社會對高分子材料領(lǐng)域精準化的需求。

2.3缺乏學(xué)科融合，創(chuàng)新能力不足

高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包含了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境治理、醫(yī)藥衛(wèi)生、信息能源、航空航天等。因此，作為高分子材料方向的專業(yè)人才，不僅需要學(xué)習(xí)掌握高分子材料本身的特點和性能，還要熟悉高分子材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。只有在學(xué)習(xí)高分子材料專業(yè)知識的同時穿插相關(guān)聯(lián)的學(xué)科知識、健全學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、開闊學(xué)生的科學(xué)視野，才能達到培養(yǎng)出專業(yè)素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強的應(yīng)用型人才。但是，當前各高校的辦學(xué)水平參差不齊，很多高校開設(shè)的高分子材料與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案存在學(xué)科融合程度低、各專業(yè)獨立設(shè)置、缺少協(xié)同和融合等問題。我國高分子材料與工程人才培養(yǎng)目前處于有“量”的優(yōu)勢，但是存在著“質(zhì)”差的問題。因此，急需進行相應(yīng)的人才培養(yǎng)模式改革，加強建設(shè)具有多學(xué)科交叉融合的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系。

35G時代高分子材料與工程專業(yè)教學(xué)改革和人才培養(yǎng)模式的探索

3.1抓住5G時代機遇，穩(wěn)步推進混合式教學(xué)模式

在當前互聯(lián)網(wǎng)逐漸普及完善的階段，高等教育仍然以線下課堂講授為主，同時也出現(xiàn)了各種線上教學(xué)平臺，例如慕課、微課等[4-5]。通過在線教學(xué)平臺，教師可以分享課堂教學(xué)的補充內(nèi)容，使課程內(nèi)容更加飽滿，同時師生之間也可以及時進行提問答疑等交流活動，查漏補缺，不受地理位置的限制，進一步提高學(xué)習(xí)效果。所以線上教學(xué)平臺在一定程度上彌補了線下課堂教學(xué)的不足。在疫情期間“停學(xué)不停課，停課不停教”的要求下，在線直播的線上教學(xué)模式得到迅速推廣和應(yīng)用。但是在利用視頻直播進行授課的實踐過程中，由于受限于當前網(wǎng)絡(luò)速度慢、延時長、穩(wěn)定性差等因素的影響，易導(dǎo)致課堂上師生互動困難、授課效果差。進入5G網(wǎng)絡(luò)時代，5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低延時和大容量的特點，使遠程高清直播互動課堂成為現(xiàn)實。未來可能徹底打破空間地域的限制，讓全國不同地域的學(xué)生能夠同享優(yōu)質(zhì)課程和教學(xué)資源。設(shè)想一下在不遠的將來，基于5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化教學(xué)平臺建設(shè)、VR(虛擬現(xiàn)實)、AR(增強現(xiàn)實)、MR(混合現(xiàn)實)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以實現(xiàn)讓學(xué)習(xí)者擁有身臨其境的沉浸式課堂體驗[6]。未來的在線課堂將會是遠程互動頻繁、授課效果良好的課堂。在這樣的背景下，在不久的將來全國各地高分子材料與工程專業(yè)的學(xué)生都能享受到重點大學(xué)的優(yōu)質(zhì)課程資源，真正推動教育資源的公平和共享[7]。此外，線上平臺的教育資源是永久的，無論何時何地都能輕松獲取。即使是已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生，如果在工作中遇到知識短缺，也能夠通過線上課程資源來補充學(xué)習(xí)。這樣的模式可以真正實現(xiàn)“基于問題的學(xué)習(xí)”、“終身學(xué)習(xí)”和“學(xué)生自驅(qū)動的學(xué)習(xí)”的教育愿景[8]。

3.2發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢，建立有特色和針對性的人才培養(yǎng)模式

5G技術(shù)普及后，高校的課程建設(shè)也將面臨新局面，由于優(yōu)質(zhì)公共課程資源的共享，普通高校不需要將有限的教師資源投入到所有的課程建設(shè)中，而是可以集中教師資源優(yōu)勢建設(shè)有特色、服務(wù)當?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的課程體系。這將會創(chuàng)造出從一位教師上一門課變?yōu)橐粋€團隊上好一門課的新局面。每一所高校都可以結(jié)合自身學(xué)科優(yōu)勢和當?shù)禺a(chǎn)業(yè)特色，集中力量打造具有自身特色的專業(yè)方向[9]。例如：在塑料領(lǐng)域有較強實力的四川大學(xué)，在化學(xué)纖維比較有特色的東華大學(xué)、武漢紡織大學(xué)和河南工程學(xué)院，在橡膠領(lǐng)域比較突出的青島科技大學(xué)以及在加工成型方面知名的華南理工大學(xué)等知名高校一樣，普通的地方高?？梢约辛α看蛟旄毣奶厣珜I(yè)。同時，學(xué)校要結(jié)合自身教師專長和學(xué)科發(fā)展特色，有針對性地充實教學(xué)實驗設(shè)備，特別是要集中力量建設(shè)有自身專業(yè)特色并且能夠服務(wù)當?shù)亟?jīng)濟產(chǎn)業(yè)的高分子材料與工程專業(yè)教學(xué)實踐體系。在5G時代學(xué)校進行變革的同時，教師也要轉(zhuǎn)變思想，到高分子材料專業(yè)相關(guān)企業(yè)中交流學(xué)習(xí)，了解企業(yè)最新的生產(chǎn)技術(shù)和人才需求。同時也要結(jié)合教材內(nèi)容、人才需求和學(xué)生條件等實際情況，全面有效地制定教學(xué)計劃。在實驗教學(xué)方面圍繞“服務(wù)企業(yè)、理論與實踐相結(jié)合”的主旨開展實驗課程。加強校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，利用5G融合VR技術(shù)實時獲得企業(yè)生產(chǎn)的真實情況，有針對性地對學(xué)生進行現(xiàn)場模擬教學(xué)。同時，加強產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)，聘請高分子材料相關(guān)企業(yè)中有經(jīng)驗的技術(shù)人員擔(dān)任實踐教師，利用5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢進行遠程現(xiàn)場教學(xué)，進而培養(yǎng)出具有扎實專業(yè)素養(yǎng)的高分子材料專業(yè)人才。

3.3挖掘5G共享潛力，促進學(xué)科交叉，增強創(chuàng)新能力

目前，高分子材料在傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)已日趨成熟，未來將朝多功能化、與其他學(xué)科交叉融合等方向發(fā)展。知識結(jié)構(gòu)單一、專業(yè)技能薄弱、創(chuàng)新能力不足的人已經(jīng)不能滿足行業(yè)的需求。融合5G技術(shù)的多學(xué)科交叉培養(yǎng)模式對改變這一現(xiàn)狀具有重要意義。當前多數(shù)高校都是從學(xué)科角度出發(fā)制定人才培養(yǎng)方案、建立課程體系，這就在無形中隔斷了學(xué)科間的相互聯(lián)系。不同學(xué)科間的知識難以相互滲透，無法為創(chuàng)新型人才提供科學(xué)的培養(yǎng)體系。在5G技術(shù)互聯(lián)共享的背景下，高校以5G技術(shù)為基礎(chǔ)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與應(yīng)用創(chuàng)新平臺。一方面，通過此平臺促進不同學(xué)科師生相互交流，實現(xiàn)不同學(xué)科相互滲透，從而建設(shè)具有多學(xué)科融合的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系[10]。這樣的培養(yǎng)體系可以極大地提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。另一方面，通過此平臺要充分利用校內(nèi)的學(xué)術(shù)資源，同時也要積極引進和整合校外的學(xué)術(shù)活動和科研項目。鼓勵學(xué)生根據(jù)自身興趣愛好和實際情況選擇參與適合自己的活動和項目，以此來提升自身的學(xué)術(shù)修養(yǎng)和實踐能力。并且通過此平臺也可以為參與科技創(chuàng)新項目的學(xué)生或團體提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)場地、技術(shù)咨詢和培訓(xùn)等服務(wù)，從而將平臺打造成多元立體的教學(xué)應(yīng)用和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺。

4結(jié)語

在5G技術(shù)即將普及的背景下，高分子材料與工程專業(yè)的培養(yǎng)模式改革是必然趨勢?？萍己徒逃慕Y(jié)合是未來的發(fā)展方向，融合5G技術(shù)的線上線下混合式教學(xué)模式必將迎來全面普及，5G和VR沉浸式線上教學(xué)模式將極大地提升高分子材料與工程專業(yè)的教學(xué)效率。5G的技術(shù)優(yōu)勢將使得學(xué)校能夠集中力量培養(yǎng)具有自身特色的高分子材料專業(yè)人才，同時也能夠滿足學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求。此外，5G技術(shù)與高分子材料與工程專業(yè)的結(jié)合、多學(xué)科交叉融合模式的引入、應(yīng)用型創(chuàng)新教育模式的輔助等，都將有效提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和應(yīng)用能力的高分子材料與工程專業(yè)人才提供了一種有效模式。

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作者：李圓圓 付俊 周秀苗 段冰潮 張玲麗 單位：鄭州工程技術(shù)學(xué)院