新工科建設(shè)背景下材料類專業(yè)選修課的教學(xué)改革思考

劉鵬 楊現(xiàn)鋒 葉昌 李海斌 陳曙光

摘要：新工科建設(shè)對于提升我國高等院校人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。本文針對材料類專業(yè)高年級本科生的學(xué)習特點，深入分析了專業(yè)選修課教學(xué)在新工科背景下面臨的主要挑戰(zhàn)。在課堂教學(xué)實踐中，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與工程實踐能力為目標，提出教學(xué)設(shè)計中的關(guān)鍵問題與教學(xué)方法的實施技巧，調(diào)動信息化手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性，增設(shè)實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，提高學(xué)生利用專業(yè)選修課知識解決實際工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：新工科；材料類專業(yè)；專業(yè)選修課；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）14-0145-02

引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”等國家重大發(fā)展戰(zhàn)略為新工科建設(shè)指明了方向，促使高校工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成了更加緊密的聯(lián)系。在工科專業(yè)的課程體系中，專業(yè)選修課是落實工程教育改革的重要陣地。這些課程以學(xué)生興趣為導(dǎo)向，旨在拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。材料類專業(yè)選修課的開設(shè)不僅適應(yīng)國家經(jīng)濟社會的發(fā)展要求，而且滿足學(xué)生未來從事材料工程實踐或材料科學(xué)研究的需要。然而，受到學(xué)分比重、課時數(shù)、考核方式等因素影響，很多學(xué)生對專業(yè)選修課的重視程度遠低于專業(yè)必修課，此外，部分選修課存在教學(xué)內(nèi)容陳舊、授課方式單一、與產(chǎn)業(yè)發(fā)展脫節(jié)等問題。由于這些問題得不到很好地解決，專業(yè)選修課逐漸成為高等院校材料類專業(yè)課程體系中的薄弱環(huán)節(jié)。筆者近年來承擔了《聚合物流變學(xué)》《材料改性技術(shù)》《先進陶瓷材料》《搪瓷工藝學(xué)》等專業(yè)選修課的教學(xué)工作，通過研究本專業(yè)高年級學(xué)生的學(xué)習特點，深刻體會到開展課堂教學(xué)改革的必要性，進而對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計進行了深入的探索與改進。

一、材料類專業(yè)高年級本科生的學(xué)習狀態(tài)

高等院校材料類專業(yè)通常在本科第三、第四學(xué)年集中開設(shè)專業(yè)選修課，處于這一階段的學(xué)生已經(jīng)學(xué)過《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》等公共基礎(chǔ)課和《材料科學(xué)基礎(chǔ)》等專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅積累了一些自然科學(xué)、工程技術(shù)與專業(yè)理論方面的知識，還培養(yǎng)了一定的邏輯思維能力。此外，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，學(xué)生獲取知識的渠道不斷拓寬，加之他們處于思想活躍的年齡階段，對新生事物、前沿科技經(jīng)常表現(xiàn)出濃厚的興趣。許多學(xué)生不了解專業(yè)選修課在知識儲備與能力培養(yǎng)方面的重要作用，認為選修課屬于考查課，隨便“混一下”就能獲得學(xué)分，因此會利用選修課的時間完成必修課的作業(yè)，抑或看考研復(fù)習書籍，個別學(xué)生自律性較差，上課時注意力不集中，甚至存在玩手機、打瞌睡、逃課等現(xiàn)象，學(xué)習效果大打折扣。

二、材料類專業(yè)選修課教學(xué)存在的問題

隨著工程教育的改革與發(fā)展，材料類專業(yè)選修課教學(xué)中的一些矛盾和問題也日益凸顯出來：

1.課程設(shè)置與產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平脫節(jié)。信息、能源、裝備制造等行業(yè)的技術(shù)變革推動著新材料產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。這種發(fā)展格局要求專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)不斷更新，以適應(yīng)技術(shù)升級與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的需求。然而，專業(yè)培養(yǎng)方案是在學(xué)生入學(xué)前制訂完成的，而學(xué)生要經(jīng)過2～3年才進入專業(yè)選修課的學(xué)習階段，此時，有些課程已經(jīng)脫離產(chǎn)業(yè)熱點，仍在關(guān)注傳統(tǒng)的、落后的行業(yè)技術(shù)，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平嚴重脫節(jié)。

2.教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)目標銜接不緊密。材料類專業(yè)是典型的工科專業(yè)，主要培養(yǎng)學(xué)生利用材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的理論知識解決工程技術(shù)問題的能力。由于專業(yè)選修課學(xué)時較短（通常不超過32學(xué)時），教師必須對教學(xué)內(nèi)容進行精心的選擇和設(shè)計。然而，有些教師在授課時不能準確把握專業(yè)選修課的課程目標，選取的教學(xué)內(nèi)容要么理論枯燥、晦澀難懂；要么陳舊過時、偏離實際。學(xué)生從這類課程中難以學(xué)到與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的知識和技能，使得專業(yè)選修課對人才培養(yǎng)的貢獻度顯著降低。

3.教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習積極性。受到課程覆蓋面大、課時數(shù)少等因素的影響，教師對于專業(yè)選修課進行改革的積極性不強，授課時大多采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，只重視將知識傳授給學(xué)生，忽視培養(yǎng)學(xué)生自主探索知識的能力。

三、改善課堂教學(xué)效果的對策

近年來，筆者開展了針對材料類專業(yè)選修課的教學(xué)改革，積累了一些教學(xué)研究成果，并多次在省級高校教師課堂教學(xué)和信息化教學(xué)競賽中獲獎，結(jié)合教學(xué)實踐中積累的經(jīng)驗，對于改善教學(xué)效果提出以下幾點對策：

1.不斷完善課程設(shè)置。首先，在制定培養(yǎng)方案時要將專業(yè)選修課提升到與專業(yè)必修課同等重要的地位，基于新工科思維優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，充分評估所開課程與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)聯(lián)，提高工程教育課程在專業(yè)選修課的比重，在課時允許的情況下，適當增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其次，學(xué)校要健全和完善專業(yè)選修課的教學(xué)安排、課程考核與教學(xué)評價機制，鼓勵專業(yè)選修課教師開展教學(xué)改革，讓教師在教學(xué)方式、授課地點和考核方式等方面掌握一定的自主權(quán)，便于開展課堂研討、課外實踐、研究報告等多樣化教學(xué)模式，彰顯專業(yè)選修課鞏固專業(yè)理論，擴展專業(yè)視野，培養(yǎng)創(chuàng)新思維及工程應(yīng)用能力的教學(xué)功能。

2.及時更新教學(xué)內(nèi)容。就教學(xué)內(nèi)容的框架來說，專業(yè)選修課與專業(yè)必修課一樣，必須遵循教學(xué)大綱的規(guī)劃。盡管如此，專業(yè)選修課教師對于課程知識點的把握具有較大的靈活性，可以教材為基礎(chǔ)，但不局限于教材，應(yīng)該瞄準學(xué)生志趣，面向?qū)W科與產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)所涉及的知識體系規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。將專業(yè)理論與工程技術(shù)應(yīng)用有機結(jié)合，及時補充學(xué)科領(lǐng)域最新的技術(shù)成果，提升學(xué)生的國際視野。此外，專業(yè)選修課的教學(xué)內(nèi)容還要體現(xiàn)新工科的“跨界性”特征，介紹材料科學(xué)在信息、能源、環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用成果，這就要求教師具有更廣博的知識面，了解本學(xué)科邊緣和交叉學(xué)科的工程技術(shù)，并且能利用自己的科研成果反哺教學(xué)，讓學(xué)生在更深層次和更高水平上理解教學(xué)內(nèi)容。

3.科學(xué)設(shè)計教學(xué)過程。專業(yè)選修課教師可以從以下幾方面對教學(xué)過程進行設(shè)計和規(guī)劃：（1）清晰梳理課程脈絡(luò)，使學(xué)生了解課程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容，從寬泛的信息中把握課程要點；（2）生動呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，充分利用視頻、音頻、動畫和圖像等多媒體形式，將抽象的基礎(chǔ)理論和陌生的技術(shù)工藝更加直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，化解學(xué)生的學(xué)習難點，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣；（3）適度增設(shè)實踐環(huán)節(jié)，充分利用學(xué)科專業(yè)的實驗平臺，將部分教學(xué)工作從課堂轉(zhuǎn)移到實驗室中完成，在實踐鍛煉中培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力。筆者在講授《聚合物流變學(xué)》課程第四章“流變測量學(xué)”時，設(shè)計了“聚丙烯的剪切粘度測試”專題實驗，不僅讓學(xué)生掌握了毛細管流變儀的工作原理和操作方法，也加深了對“影響剪切粘度的因素”等知識的理解；（4）客觀考核學(xué)生成績，加大平時成績占總成績的比重，以到課率、課堂研討、研究論文、大作業(yè)、實驗報告等作為成績評定依據(jù)，促使學(xué)生增加日常學(xué)習的精力投入，徹底改變“平時上課散漫、考前集中突擊”的不良學(xué)習習慣。

結(jié)語

在新工科建設(shè)背景下開展高等學(xué)校材料類專業(yè)選修課教學(xué)改革，對于學(xué)生拓展知識面，了解產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和學(xué)科前沿，增強工程應(yīng)用能力具有重要意義，將為培養(yǎng)服務(wù)于新材料、新能源等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的工科人才提供有力支撐。

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