新工科背景下的《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程教學(xué)探索

王 倩 王可軍

（蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 江蘇·蘇州 215006）

0 引言

當(dāng)今世界，新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在蓬勃興起，要想走在時(shí)代的前沿就要抓住創(chuàng)新的機(jī)遇，用創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展?！斗律鷮W(xué)導(dǎo)論》作為一門交叉性很強(qiáng)的基礎(chǔ)性學(xué)科，在學(xué)術(shù)研究發(fā)展方面和技術(shù)方法創(chuàng)新方面都十分重要，通過(guò)該門課程可以不斷擴(kuò)展學(xué)生創(chuàng)新的思路，學(xué)習(xí)仿生研究思想，掌握創(chuàng)新的方法，提高解決學(xué)科上復(fù)雜的難題的能力。

該門課程具備豐富的基礎(chǔ)性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，本文在新工科教育教學(xué)新理念的基礎(chǔ)上對(duì)該課程進(jìn)行探索與改革，其作為工科專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，仿生學(xué)在對(duì)于學(xué)生的全方位培養(yǎng)中有著不可忽略的影響。在改革過(guò)程中如何落實(shí)以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，打造全方位、高層次的頂尖人才尤為重要；如何實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的多樣性改革與教學(xué)考核的更新至關(guān)重要；在數(shù)字化信息高度發(fā)展的現(xiàn)代，如何將傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行相關(guān)的補(bǔ)充與發(fā)展，將線上、線下兩種教學(xué)模式進(jìn)行融合，全面提高高校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力。

1 《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 新工科背景下的《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程內(nèi)容缺乏廣泛的應(yīng)用

《仿生學(xué)導(dǎo)論》作為一門剛剛步入科研領(lǐng)域的學(xué)生的重要性不言而喻，其具備廣泛的仿生原理與仿生方法，并且在大量的實(shí)踐中得到了很好的應(yīng)用，仿生一詞對(duì)于未涉及該領(lǐng)域的新生而言印象上是形態(tài)上、色彩上、機(jī)理上，但其實(shí)不僅僅拘泥于此，它存在于生活中、工業(yè)中的方方面面，有著非常高的實(shí)踐應(yīng)用性。但是在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生總是處于被動(dòng)的接受授課教師所講授的理論知識(shí)狀態(tài)，而年輕的授課教師缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，科研任務(wù)占據(jù)時(shí)間，很大程度上僅僅是對(duì)于教材上所包含的內(nèi)容進(jìn)行講解，當(dāng)理論知識(shí)浮于表面，課堂內(nèi)容缺乏應(yīng)用，那么授課質(zhì)量就會(huì)大打折扣，而學(xué)生在學(xué)習(xí)上缺乏一定的主動(dòng)性，很少去實(shí)際的案例中分析運(yùn)用在課上學(xué)到的理論，這往往導(dǎo)致當(dāng)學(xué)生面對(duì)一些高難度的問(wèn)題時(shí)會(huì)表現(xiàn)出難以解決，甚至無(wú)從下手。而最后授課教師如果單單從課程內(nèi)容的理論性去考查學(xué)生，會(huì)造成考查形式單一，無(wú)法全面的了解學(xué)生的具體掌握與接受程度，這些都不符合新工科背景下的教育教學(xué)理念，因此如何將課程進(jìn)行改革讓選修該門課的學(xué)生真正學(xué)會(huì)、用會(huì)變得更加重要。

1.2 新工科背景下的《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程缺乏師生間的互動(dòng)交流

仿生學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，其主要是在方法論與仿生原理進(jìn)行教學(xué)，理論知識(shí)繁多，這往往導(dǎo)致教師在課堂授課過(guò)程中會(huì)拘泥于教材當(dāng)中概念的教授，學(xué)生僅僅單箭頭的被動(dòng)接受大量的知識(shí)點(diǎn)，師生之間缺乏雙箭頭的有效交流，當(dāng)互動(dòng)交流成為一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，就會(huì)成為阻隔一門課程走向成功的巨大阻礙，也會(huì)造成授課教師以為學(xué)生已經(jīng)掌握的假象。尤其是對(duì)于年輕的教師，在平時(shí)的課堂更加缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法更好的把握教學(xué)過(guò)程中的薄弱點(diǎn)，并且《仿生學(xué)導(dǎo)論》這門課程作為一門新生課程，目前尚處在一個(gè)探索發(fā)展的階段，因此并沒(méi)有較多的成功的教學(xué)案例為之參考，這對(duì)于教授該門課程的年輕老師是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)椤斗律鷮W(xué)導(dǎo)論》這門課程作為剛剛步入科研領(lǐng)域的新生來(lái)說(shuō)是一門鑒定基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)好該門課程才可以打好、打牢華麗殿堂的地基，因此進(jìn)行課程的優(yōu)化改革的一個(gè)重要方面就是要加強(qiáng)師生之間的有效交流，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，時(shí)刻引領(lǐng)學(xué)生走在科研前沿。

1.3 新工科背景下的《仿生學(xué)導(dǎo)論》課堂中人才個(gè)性化問(wèn)題

青年人是新時(shí)代下創(chuàng)新的主力軍，他們所具有的獨(dú)特的思想是獨(dú)一無(wú)二的，新工科背景下如何通過(guò)課程建設(shè)實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。作為剛剛步入科研領(lǐng)域的研究生新生而言，如何在有限的時(shí)間內(nèi)完成專業(yè)知識(shí)的教授，同時(shí)又可以讓他們有更多的思考機(jī)會(huì)、更大的發(fā)言空間，如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于課堂更加具有主動(dòng)性，針對(duì)一些問(wèn)題去表達(dá)自己的觀點(diǎn)，將自己所具有的特色的一面展現(xiàn)出來(lái)，這些都是目前教學(xué)中的薄弱一面。在新工科背景下，滿足培養(yǎng)目標(biāo)需要的根本價(jià)值，又要反映高校人才培養(yǎng)的獨(dú)特價(jià)值，那么如何在傳統(tǒng)的授課模式下，打開(kāi)一扇個(gè)性化的大門，讓更多的學(xué)生更加主動(dòng)地去思考，去質(zhì)疑、去探索、去實(shí)踐、去解決問(wèn)題，在共性中找到自己的個(gè)性，在個(gè)性中學(xué)會(huì)合作，去創(chuàng)造更多、更大的可能性，這才是改革的真正目的。

2 《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程教學(xué)方法探索與建設(shè)

《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程作為研究生一年級(jí)的選修課程，其建立和開(kāi)設(shè)的時(shí)間較短，當(dāng)前依然處于初步探索階段，其課程體系尚不完善，課程建設(shè)仍需進(jìn)行，促進(jìn)仿生學(xué)與機(jī)械，材料，物理，化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的交叉是新工科背景下進(jìn)行創(chuàng)新與發(fā)展的重要途徑，而《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程是一門基礎(chǔ)性與理論性較強(qiáng)的專業(yè)課程，通過(guò)該門課程可以讓學(xué)生了解究竟什么是仿生、應(yīng)該如何仿生、明確仿生現(xiàn)狀、培養(yǎng)仿生思維，掌握仿生方法的基礎(chǔ)學(xué)科，針對(duì)以上種種問(wèn)題，本文對(duì)該門課程進(jìn)行了以下的探索與建設(shè)。

2.1 新工科背景下促進(jìn)《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程的內(nèi)容應(yīng)用

在新工科背景下以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力為導(dǎo)向，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化重整，要求既要突出基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)技能，又要培養(yǎng)其綜合能力，使其全方位發(fā)展。目前《仿生學(xué)導(dǎo)論》主要是傳統(tǒng)的線下授課模式，其整體課堂效率不高，在信息化發(fā)展迅速的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)成為學(xué)習(xí)必不可少的工具，利用優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合世界前沿的研究成果與仿生領(lǐng)域研究現(xiàn)狀對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行全面?zhèn)湔n，授課內(nèi)容不局限于教材上文字與圖片，并且網(wǎng)絡(luò)課程資源中具有很多典型仿生案例，通過(guò)視頻，動(dòng)畫(huà)等各種各樣的形式進(jìn)行授課，可以使得老師能夠更好地將課程內(nèi)容進(jìn)行講解，并且可以教師與所從事的研究進(jìn)行有機(jī)融合，在提升自身學(xué)術(shù)水平的同時(shí)將知識(shí)傳授給學(xué)生。在眾多的案例當(dāng)中可以找出最具有代表性的案例進(jìn)行展開(kāi)，向?qū)W生具體的展示仿生學(xué)的研究原理，研究方法以及具體的研究過(guò)程。具體案例教學(xué)法可以更好地讓學(xué)生在掌握課本基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)又將知識(shí)進(jìn)行實(shí)際性的應(yīng)用，而動(dòng)畫(huà)、視頻式的展示方式使得課堂更加生動(dòng)有趣，大大提高課程效率。

2.2 建立《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程的師生互動(dòng)方案

授課教師始終要秉承“授之以魚(yú)不如授之以漁”的教學(xué)理念，讓學(xué)生成為課堂的主人，才可以讓學(xué)生更加積極主動(dòng)的參與課堂，培養(yǎng)其獨(dú)立思考與解決問(wèn)題的能力。在課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的典型案例教學(xué)模式下，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生自己去搜尋自己感興趣的相關(guān)案例，結(jié)合課堂上掌握的仿生方法與仿生原理，制作自己的仿生案例加以展示，其展示形式并不單一，可以是PPT，可以是視頻，可以是文字講述。支持一枝獨(dú)秀的展示，也贊許團(tuán)隊(duì)合作的魅力?！耙磺€(gè)人有一千個(gè)哈姆雷特”，老師要鼓勵(lì)學(xué)生在尋找案例的過(guò)程中去發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，提出自己的疑問(wèn)，敢于質(zhì)疑、敢于解答，從生物原型到研究過(guò)程再到工程應(yīng)用，充分展示所思所想。在這個(gè)過(guò)程中，老師不再是課堂的主導(dǎo)者，而是學(xué)生的引導(dǎo)者。在有限的時(shí)間里讓學(xué)生有充分的時(shí)間可以展示自己，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，這就要求老師對(duì)該門課程的授課內(nèi)容足夠凝練，取其精華，去其糟粕，只有這樣才可以在有限的時(shí)間里讓更多的學(xué)生有機(jī)會(huì)表現(xiàn)，在整個(gè)過(guò)程中老師要做到積極引導(dǎo)學(xué)生，實(shí)現(xiàn)同學(xué)，同講，同進(jìn)步。

2.3 實(shí)現(xiàn)課堂雙語(yǔ)教學(xué)方案

在經(jīng)濟(jì)全球化的大趨勢(shì)下，我國(guó)進(jìn)一步對(duì)外開(kāi)放，教育的國(guó)際化使得高校教育更加具有壓力。在高等教育中展開(kāi)雙語(yǔ)教學(xué)，培養(yǎng)全方位高素質(zhì)雙語(yǔ)人才已經(jīng)是必然趨勢(shì)。在課堂教學(xué)中，老師要正確把握好專業(yè)課程的學(xué)習(xí)與雙語(yǔ)教學(xué)之間的關(guān)系，要始終明確雙語(yǔ)教學(xué)并不是為了單純學(xué)習(xí)外語(yǔ)，而是為了讓學(xué)生使用外語(yǔ)更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)與掌握專業(yè)知識(shí)，更好地了解與學(xué)習(xí)國(guó)際上先進(jìn)的仿生案例，提高閱讀英文文獻(xiàn)的能力，切忌將雙語(yǔ)教學(xué)成漢譯英、英譯漢的課堂。老師要根據(jù)課程內(nèi)容采取多方式的雙語(yǔ)教學(xué)，例如在課堂過(guò)程中針對(duì)某個(gè)問(wèn)題的交流、課后作業(yè)、論文寫(xiě)作等形式進(jìn)行雙語(yǔ)考查。這些考查方式如果運(yùn)用得當(dāng)，就能反映學(xué)生的能力水平?？疾榈年P(guān)鍵是做到個(gè)性化展示，課堂交流很容易做到個(gè)性化，不同對(duì)象探討不同的問(wèn)題即可。同時(shí)老師要不斷總結(jié)在雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，針對(duì)不同的問(wèn)題拿出不同的優(yōu)化方案，更好地促進(jìn)《仿生學(xué)導(dǎo)論》課程雙語(yǔ)教學(xué)模式的良好發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)《仿生學(xué)導(dǎo)論》該門課程在授課過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題進(jìn)行了各類探討，在新工科背景下，高校作為培養(yǎng)高水平人才的重要場(chǎng)所，如何培養(yǎng)全方位有個(gè)性特色的人才變得更加重要。本文根據(jù)《仿生學(xué)導(dǎo)論》本身具有的特色，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)《仿生學(xué)導(dǎo)論》的授課內(nèi)容應(yīng)用性、師生之間的交流互動(dòng)以及學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展進(jìn)行了思考，并為之提出一系列相關(guān)的改革建議，將仿生學(xué)的思維與方法貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中去。本文更希望通過(guò)這一系列的探索，為高校中教授該門課程的教師提供一定的參考與建議。