基于科研反哺教學(xué)的本研一體化課程體系構(gòu)建研究

王吟 張曉東 周海東

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著教育體制的不斷創(chuàng)新，應(yīng)用型學(xué)科面臨著對本科—碩士進行一體化協(xié)調(diào)培養(yǎng)的新需求。以環(huán)境工程材料課程為例，從課程培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式、教學(xué)團隊三個方面構(gòu)建基于科研反哺教學(xué)的本研一體化課程體系。為實現(xiàn)“基礎(chǔ)知識—專業(yè)知識—創(chuàng)新能力—實踐能力”的一體化協(xié)調(diào)培養(yǎng)以及創(chuàng)新實踐新機制提供理論依據(jù)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 科研創(chuàng)新;本研一體化;課程體系;教學(xué)改革

[中圖分類號]? G647? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2022）06-0175-03

一、引言

教學(xué)與科研一直以來是高校人才培養(yǎng)的兩大支柱，也是用于衡量其教育教學(xué)質(zhì)量和綜合實力的標(biāo)準(zhǔn)。隨著高校教育的發(fā)展，以科研補充前沿技術(shù)，以課堂延續(xù)基礎(chǔ)知識，大學(xué)教學(xué)已進入“研究型教學(xué)”階段。錢學(xué)森先生曾強調(diào)“中國大學(xué)缺乏創(chuàng)新精神，科技創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)問題，是我們國家長遠發(fā)展的一個大問題”。因此，在發(fā)展科研的同時，將科研與教學(xué)有機融合，運用科研成果服務(wù)于發(fā)展相對緩慢的教育教學(xué)活動，即實現(xiàn)科研反哺教學(xué)，是提高應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑。創(chuàng)新實踐是一個循序漸進、逐漸積累的過程，然而本科階段由于課程設(shè)置的特點，用于創(chuàng)新的時間非常有限，而本科生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)是研究生階段科研能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，同時研究生科研能力的培養(yǎng)亦可為本科生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)提供引領(lǐng)作用。

上海理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)依托環(huán)境與建筑學(xué)院，1997年開始招收本科生，2002年獲得“環(huán)境工程”碩士學(xué)位授予權(quán)，2006年獲得“環(huán)境科學(xué)與工程”一級學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)，2010年獲得“環(huán)境工程”專業(yè)碩士點和“能源與環(huán)境工程”博士點。本專業(yè)秉承“立足上海，依托行業(yè)，發(fā)展特色，服務(wù)全國”的辦學(xué)理念，根據(jù)專業(yè)特點，在注重基礎(chǔ)理論知識教學(xué)的同時，十分重視和加強學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

本文針對傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革需求，提出基于科研反哺的本研一體化課程教學(xué)方式。采用貫通式培養(yǎng)思路，整合了本科生、研究生兩個層次的“環(huán)境工程材料”課程，優(yōu)化教育資源，強化人才培養(yǎng)，構(gòu)建了“基礎(chǔ)知識—專業(yè)知識—創(chuàng)新能力—實踐能力”教學(xué)體系，形成了本科生階段與研究生階段有效銜接的貫通式一體化培養(yǎng)模式，不僅有利于學(xué)生科學(xué)研究能力、創(chuàng)新能力和實際問題解決能力的培養(yǎng)，還有利于環(huán)境工程專業(yè)的持續(xù)發(fā)展，也為提升我校研究型教學(xué)水平發(fā)揮重要作用。

二、基于科研反哺教學(xué)的本研一體化培養(yǎng)意義

大學(xué)教學(xué)屬于普及性教學(xué)，主要是專業(yè)知識的基礎(chǔ)啟蒙，多數(shù)課程是依據(jù)基礎(chǔ)教材講授的，科學(xué)知識的深入研究也源于這些基礎(chǔ)理論。然而傳統(tǒng)分段式的人才培養(yǎng)模式在本科和研究生階段有各自的培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系與培養(yǎng)方案，其相對獨立的課程設(shè)置往往會引起課程銜接不合理、授課內(nèi)容重復(fù)或缺失等問題，不利于學(xué)生對專業(yè)知識進行橫向、縱向的歸納與整理，因此難以實現(xiàn)更高質(zhì)量、更高效率的培養(yǎng)效果，特別是在一些對基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)專門知識的學(xué)習(xí)及掌握有較強連續(xù)性要求的學(xué)科中。此外，在創(chuàng)新研究方面，分段式教學(xué)難以實現(xiàn)學(xué)生的連貫性科研工作，不利于科研能力和綜合素質(zhì)的全面提升，同時也不利于持續(xù)而深入地開展科研課題研究。

本研一體化培養(yǎng)不僅是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要，也是環(huán)境工程專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)的客觀使然?！碍h(huán)境工程材料”作為環(huán)境工程的專業(yè)課程，具有較強的理論性、實踐性和應(yīng)用性，隨著科學(xué)觀念的日益更新，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，新材料、新方法、新技術(shù)快速發(fā)展。因此在該門課程體系設(shè)計中以科研創(chuàng)新為依托建設(shè)本研一體化教學(xué)機制，能夠有效地提升本科生的自主學(xué)習(xí)能力、科技創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力、教研適應(yīng)能力等，更加全面地發(fā)展本科教育，提升整個本科教育階段的教學(xué)質(zhì)量，同時與研究生階段的學(xué)習(xí)起到很好的銜接作用，以適應(yīng)研究生階段的科研模式。

三、“環(huán)境工程材料”本研一體化課程體系構(gòu)建措施

應(yīng)用型本科、專業(yè)碩士作為應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，要根據(jù)各自的培養(yǎng)目標(biāo)定位與層次特征，優(yōu)化理論和實踐課程體系，其重點就是建立兩個層次的課程體系之間的高度銜接，并形成一定的層次梯度。下面就以“環(huán)境工程材料”課程為例，在科研創(chuàng)新的基礎(chǔ)上為該課程實現(xiàn)本研一體化建設(shè)的改革和構(gòu)建進行深入探討。

（一）課程培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱構(gòu)建

在以往的教學(xué)模式中，本科階段的“環(huán)境工程材料”主要介紹過濾材料、吸附分離材料、功能催化材料、膜分離材料、噪聲污染控制材料、電磁波防護材料、離子交換樹脂等的制備及性能等方面的基本理論知識，而對各環(huán)境工程材料的研究進展并沒有進行深入拓展。研究生階段的“環(huán)境工程材料”雖然將側(cè)重點放在了材料的設(shè)計、改性、應(yīng)用上，然而就其基本理論知識仍然進行了大量的重復(fù)性介紹，因此呈現(xiàn)出本研課程之間相互獨立、內(nèi)容無系統(tǒng)性、部分內(nèi)容重復(fù)、側(cè)重點不清晰等問題。

根據(jù)新工科背景下工程教育的培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)制定本科生、研究生課程培養(yǎng)方案，以強化學(xué)生的基礎(chǔ)知識、創(chuàng)新能力、綜合實踐應(yīng)用能力，同時在課程內(nèi)容設(shè)置上控制好兩個階段的深度與廣度，刪減重復(fù)內(nèi)容，并且拓展和補充與課程內(nèi)容相關(guān)的新技術(shù)、新知識、新理論和新工藝，以及反映當(dāng)代新工科工程科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展前沿的內(nèi)容。其主要調(diào)整的思路如下。

1.本科階段

本科階段共有32個學(xué)時，針對“環(huán)境工程材料”課程的內(nèi)容和特點設(shè)置知識體系，注重理論知識系統(tǒng)性和實踐能力的培養(yǎng)，重在培養(yǎng)應(yīng)用理論知識解決實際工程問題的能力，建立以專業(yè)知識為基礎(chǔ)、以綜合設(shè)計能力為目標(biāo)的課程體系。

2.研究生階段

研究生階段共有36個學(xué)時，注重基礎(chǔ)理論知識的梳理，并進一步提高學(xué)生的研究探索和動手能力，其最終目的是提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、分析能力、解決問題能力以及團隊協(xié)作能力。課程大綱設(shè)置包含兩個層面：一是理論課程（24學(xué)時），在達到研究生所必需的專業(yè)理論水平的基礎(chǔ)上，拓寬其知識面，尤其是與當(dāng)前國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相關(guān)的，具有前沿性和實用性的專業(yè)知識，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)把握學(xué)科前沿，并將所學(xué)知識用于分析、解決實際工程問題。主要內(nèi)容對標(biāo)理論課程每一專題進行對應(yīng)的實驗環(huán)境設(shè)置，包括過濾材料（3學(xué)時）、吸附材料（3學(xué)時）、催化材料（3學(xué)時）、膜分離材料（3學(xué)時）。

（二）教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式構(gòu)建

對于科研創(chuàng)新型本研一體化課程內(nèi)容的構(gòu)建，其重點是做好本科和研究生課程內(nèi)容的銜接和深化。本課程需以環(huán)境工程材料的前沿問題為背景，以科研項目為依托，將創(chuàng)新人才的能力要素具體化，把能力培養(yǎng)落實到課堂教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，圖1是環(huán)境工程材料本研一體化課程的課程設(shè)計圖。

本科階段的課程內(nèi)容在原有基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上增設(shè)了案例專題以及實驗驗證兩個部分。首先是對環(huán)境工程材料的基本概念及分類，過濾材料、吸附分離材料、催化材料、膜分離材料、噪聲污染控制材料、電磁波防護材料等的制備及性能進行詳細介紹。為了擴展學(xué)生的知識面，在每一種“環(huán)境工程材料”對應(yīng)的章節(jié)中，增加該類材料的初步應(yīng)用及其學(xué)術(shù)前沿研究進展相關(guān)內(nèi)容的專題理論教學(xué)。同時穿插一些演示性或仿真驗證性實驗環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)理論和實踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，并適當(dāng)鍛煉學(xué)生的動手能力。例如，讓學(xué)生以軟件仿真的形式體驗吸附材料的制備過程，參觀用以表征催化材料表面物理形貌的儀器設(shè)備，對于過濾材料的污染物過濾效率進行理論計算及結(jié)果分析等，以此來提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

研究生階段的課程內(nèi)容主要包括理論專題學(xué)習(xí)、前沿技術(shù)總結(jié)以及課題設(shè)計三個部分。首先通過緒論，對本科階段所學(xué)的環(huán)境工程材料相關(guān)理論知識進行梳理，不僅是對基礎(chǔ)知識進行復(fù)習(xí)和回顧，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生深度思考幾種環(huán)境工程材料之間的特征和區(qū)別，不同材料之間的聯(lián)用方式，復(fù)合功能材料的構(gòu)建思路，授課過程中以學(xué)生研究思考為主，教師引導(dǎo)為輔。其次，每一類環(huán)境工程材料都以一個專題講座的形式，就其研究前沿進行詳細介紹，著重突出材料的新原理、新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)、新應(yīng)用，力求與科技發(fā)展緊密銜接。與此同時，要求學(xué)生以團隊的形式通過資料搜集、分析討論、整理的過程實現(xiàn)知識的融合，完成新型材料制備方案的設(shè)計、理化特性的表征以及性能的分析等，提升其研究能力和團隊合作能力。

（三）教學(xué)團隊構(gòu)建

教師隊伍是提高教育培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，基于科研創(chuàng)新的本研一體化課程的任課教師應(yīng)該同時具備較高的學(xué)術(shù)水平和豐富的實踐經(jīng)驗。在教師隊伍建設(shè)方面，必須注意每位教師的知識結(jié)構(gòu)和專業(yè)背景的互補性。依據(jù)環(huán)境工程材料課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系和教師科研方向的關(guān)聯(lián)性，建立“一位主要授課教師+三位專題授課教師+一位實驗教學(xué)教師”的多層次教師隊伍。主要授課教師為具有豐富教學(xué)經(jīng)驗的“老”教師，專題授課教師分別為具有海外經(jīng)驗的青年教師、具有實踐經(jīng)驗的行業(yè)專家或企業(yè)工程技術(shù)人員、具有交叉學(xué)科背景的教師。以老教師扎實的教學(xué)經(jīng)驗及理論基礎(chǔ)知識為依托，青年教師為前沿的專業(yè)研究方向及視角提供“科研反哺教學(xué)”的內(nèi)容素材，企業(yè)專家豐富的國際化工程項目經(jīng)驗提供教學(xué)案例，同時以實驗教師為輔助，吸引學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，進一步提升學(xué)生的動手能力和團隊協(xié)同能力。

在教學(xué)條件方面，依托實驗室強大的硬件條件和豐富的案例展示，建立直觀的教學(xué)實體平臺。同時，搭建在線教學(xué)平臺，加強課前預(yù)習(xí)以及課后拓展環(huán)節(jié)，通過在線發(fā)布工程典型案例，引發(fā)學(xué)生思考和討論。同時搜集優(yōu)秀MOOC以及學(xué)科前沿訊息視頻，結(jié)合每次課的教學(xué)內(nèi)容有選擇性地推薦給學(xué)生，強化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。此外，根據(jù)學(xué)生在課上提出的探究問題以及課后的深入研究，進一步拓展而衍生新的研究課題，鼓勵學(xué)生參加大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，化理論為實踐操作，強化學(xué)生的動手和表達能力，力爭將環(huán)境工程材料打造成一門適應(yīng)新工科發(fā)展需求的精品課程。

四、結(jié)語

高校的基礎(chǔ)教育與高層次教育是一個有機體，如何打通本科生高年級與研究生教育之間的隔離，已成為我國眾多高職院校重點研究的課題。本文以環(huán)境工程材料為例，針對我校本科生和研究生的實際教學(xué)情況，從課程培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式、教學(xué)團隊三個方面重新構(gòu)建了基于科研反哺教學(xué)的本研一體化課程體系。主要結(jié)論如下：（1）將純理論的教學(xué)模式向“理論+實踐”的混合模式進行轉(zhuǎn)變;（2）增設(shè)本科生階段課程的案例專題以及實驗驗證內(nèi)容;（3）深化研究生階段課程的課題設(shè)計環(huán)節(jié);（4）建立“一位主要授課教師+三位專題授課教師+一位實驗教學(xué)老師”的多層次教學(xué)隊伍;（5）構(gòu)建“基礎(chǔ)知識—專業(yè)知識—創(chuàng)新能力—實踐能力”的一體式教學(xué)體系。研究成果為實現(xiàn)對本研工程實踐、學(xué)術(shù)研究和科技開發(fā)創(chuàng)新能力的一體化協(xié)調(diào)培養(yǎng)，為進一步開發(fā)完善可操作性強、以生為本的本研一體化創(chuàng)新實踐型機制提供了理論依據(jù)和實踐基礎(chǔ)。

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◎編輯 薛直艷