“專創(chuàng)融合”教學(xué)背景下《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程改革探索

喬秀清，孫小華，余海洲

（三峽大學(xué)，湖北宜昌 443002）

隨著“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”進(jìn)一步推進(jìn)，我國(guó)已有很多高等教育院校開(kāi)設(shè)了與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相關(guān)的必修課或選修課。同時(shí)，與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)的競(jìng)賽逐漸增多，全國(guó)參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的大學(xué)生數(shù)量逐年攀升，創(chuàng)業(yè)基地的數(shù)量也在不斷增加。但是，目前高等院校存在專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育“兩張皮”的現(xiàn)象：（1）專業(yè)教育與“雙創(chuàng)”教育無(wú)法實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，部分任課教師對(duì)“雙創(chuàng)”教育知之甚少，學(xué)生在“雙創(chuàng)”學(xué)習(xí)中存在理論與實(shí)踐脫節(jié)。（2）專業(yè)教師在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)師資力量薄弱，對(duì)“雙創(chuàng)”教學(xué)知之甚少。因此，調(diào)整人才培養(yǎng)方案、課程內(nèi)容與授課方法，促進(jìn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機(jī)結(jié)合；將專業(yè)教師與“雙創(chuàng)”教師兩種身份緊密連接，培養(yǎng)具有“雙創(chuàng)”經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)教師，努力實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育“兩張皮”向一體化結(jié)合的轉(zhuǎn)變，是目前各大高校亟須解決的問(wèn)題。

三峽大學(xué)材料與化工學(xué)院自成立以來(lái)非常注重本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。近年來(lái)，學(xué)院以專業(yè)教育為根本，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)貫穿學(xué)生培養(yǎng)的諸多環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，學(xué)院本科生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面取得了一定的成果，在全國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、創(chuàng)客中國(guó)、西部納米材料大賽、挑戰(zhàn)杯等比賽中取得較好的成績(jī)。本文以材料類學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程《材料科學(xué)基礎(chǔ)》為例，介紹在“專創(chuàng)融合”方面積累的一些經(jīng)驗(yàn)并探討改革的有效措施。

1 “專創(chuàng)融合”課程改革的必要性

在高等院校開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，鼓勵(lì)大學(xué)生積極創(chuàng)業(yè)，有助于建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，同時(shí)以創(chuàng)業(yè)帶動(dòng)就業(yè)，促進(jìn)大學(xué)生高質(zhì)量就業(yè)[1]。大學(xué)教育主要是專業(yè)教育，專業(yè)教育是培養(yǎng)社會(huì)發(fā)展所需的專業(yè)人才的基本途徑。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是旨在培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)人才的實(shí)用型教育。專業(yè)教育是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的支撐，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是專業(yè)教育的有力補(bǔ)充。目前大學(xué)生受學(xué)習(xí)時(shí)間及學(xué)分的限制，接受創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的時(shí)間非常有限，高校開(kāi)展的“雙創(chuàng)”課程主要為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識(shí)的傳授為主，“雙創(chuàng)”的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是組織學(xué)生參與大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽及一些其他的創(chuàng)業(yè)型比賽[2]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育的融合不夠緊密，要在有限的條件下既保證專業(yè)教育的質(zhì)量，又能兼顧創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，將專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機(jī)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力與素養(yǎng)的專業(yè)人才成為各大高校需要思考的問(wèn)題。因此，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育融合在一起，實(shí)現(xiàn)“專創(chuàng)融合”，有助于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的專業(yè)型人才[3]。

2 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授材料的成分、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。其主要內(nèi)容包括：材料結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)、材料中的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、材料的相結(jié)構(gòu)及相圖、材料的凝固、材料中的原子擴(kuò)散、材料的變形與斷裂等，旨在傳授學(xué)生材料科學(xué)與材料工程方面的基礎(chǔ)理論知識(shí)，幫助學(xué)生掌握材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，使其理解各類材料具有不同性能的本質(zhì)原因。該門課程是材料類學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)起到非常重要的作用?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容主要側(cè)重晶體結(jié)構(gòu)、原子運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)理論，內(nèi)容比較微觀且抽象，趣味性不強(qiáng)，所以教學(xué)過(guò)程中易脫離實(shí)際，導(dǎo)致學(xué)生將基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)際結(jié)合的能力不強(qiáng)。因此，要有效地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，在專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)過(guò)程中與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

因此，圍繞課程的實(shí)際應(yīng)用目的及需求，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中不斷引入項(xiàng)目導(dǎo)向的理論知識(shí)教學(xué)手段，主要借助于在中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)上自建的獨(dú)立SPOC，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的方式，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。為了緊跟時(shí)代發(fā)展，讓學(xué)生了解新材料的發(fā)展趨勢(shì)，在課堂教學(xué)中引入最新材料的技術(shù)，穿插科學(xué)研究的最新文章，既能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，培養(yǎng)其創(chuàng)新思想。同時(shí)，以案例教學(xué)的方式，以歷史上發(fā)生的小故事、生活中與材料相關(guān)的問(wèn)題等引出學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)在實(shí)際生活中所發(fā)揮的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力及終身學(xué)習(xí)能力[4]，并在此基礎(chǔ)上，完善教學(xué)大綱、進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)[5]。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐探索，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)取得了較好的課堂教學(xué)效果，學(xué)生上課積極性高、互動(dòng)性強(qiáng)，探索求知欲較高，能保持較好的學(xué)習(xí)氛圍。

3 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》“專創(chuàng)融合”的實(shí)踐探究

結(jié)合三峽大學(xué)材料類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的需求，針對(duì)本?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程的性質(zhì)特點(diǎn)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的要求，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中主要總結(jié)了以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

（1）案例分析教學(xué)法。

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程基礎(chǔ)內(nèi)容理論性、抽象性比較強(qiáng)，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，為了改變輸入式的教學(xué)模式，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題的能力，課程設(shè)置了大量的案例教學(xué)分析。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，由具體的生活案例引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題，從而引出教學(xué)內(nèi)容。課前要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，課上利用翻轉(zhuǎn)課堂，從問(wèn)題出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，教師主要起引導(dǎo)及答疑作用，通過(guò)學(xué)生自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，最終找到理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用之間的關(guān)系，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力，幫助學(xué)生建立將所學(xué)理論用于具體實(shí)踐的能力。例如，在講到晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)時(shí)，會(huì)以歷史上19世紀(jì)俄羅斯士兵軍大衣上的錫金屬紐扣在寒冷的冬天消失導(dǎo)致戰(zhàn)敗的案例引出，結(jié)合課前預(yù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生談?wù)摓槭裁村a金屬發(fā)生相變會(huì)導(dǎo)致變成粉末？從而引出體心立方的晶體結(jié)構(gòu)和面心立方的晶體結(jié)構(gòu)的致密度的差異，通過(guò)探討學(xué)習(xí)加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用[6]。講授基礎(chǔ)理論之后，再以1912年英國(guó)南極科考隊(duì)用錫焊接成的油桶，整桶煤油漏光，導(dǎo)致供給中斷，探險(xiǎn)人員全部遇難的事情，進(jìn)一步讓學(xué)生分析原因，并深刻體會(huì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，培養(yǎng)其利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新的潛力。再如，在講到原子擴(kuò)散時(shí)，由于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)肉眼難以看到，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較抽象，在此處結(jié)合日常生活中煤炭堆在墻角，墻角會(huì)逐漸變黑的例子，講述固態(tài)原子擴(kuò)散的現(xiàn)象，進(jìn)而分析原子擴(kuò)散的速度及數(shù)學(xué)表達(dá)式。推導(dǎo)出菲克第一定律之后，再用氣體在高溫高壓儲(chǔ)存時(shí)容易泄露的問(wèn)題，探討如何用菲克第一定律減少氣體的泄露，并利用日?？梢?jiàn)的氣體存儲(chǔ)罐多為球形的知識(shí)加深學(xué)生對(duì)此問(wèn)題的理解。通過(guò)案例教學(xué)法，可以實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用的有效結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生利用基礎(chǔ)知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題、利用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

（2）主題探討教學(xué)法。

結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的學(xué)習(xí)特點(diǎn)及目的，在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)過(guò)程中，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的教育思想融入其中，以“主題”為牽引，鼓勵(lì)學(xué)生圍繞一個(gè)主題進(jìn)行思考、設(shè)計(jì)，學(xué)生分成小組，教師結(jié)合當(dāng)代材料科學(xué)發(fā)展的最新技術(shù)，將國(guó)際上的最新研究成果融入課堂，圍繞一項(xiàng)技術(shù)/一種材料布置課程內(nèi)容相關(guān)的課題，學(xué)生自行查閱資料，進(jìn)行總結(jié)、各組進(jìn)行討論并提出問(wèn)題的解決方案，最后每組推薦代表進(jìn)行PPT演示并提交課程作業(yè)，該部分成績(jī)占課程總成績(jī)的20%。此模式為大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式的縮影，旨在讓學(xué)生了解創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的具體途徑及操作辦法、并培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（3）課賽融合教學(xué)法。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才既要有基于專業(yè)知識(shí)的創(chuàng)新能力，又要具備創(chuàng)業(yè)相關(guān)的財(cái)務(wù)、市場(chǎng)、風(fēng)險(xiǎn)等方面的相關(guān)知識(shí)。多學(xué)科、多行業(yè)的知識(shí)貫通需要通過(guò)實(shí)戰(zhàn)練習(xí)才能真正掌握，因此，參加“雙創(chuàng)”類賽事是最直接有效的方式。在專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)基礎(chǔ)上，為了培養(yǎng)學(xué)生具備參與“雙創(chuàng)”類比賽的能力，在理論教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識(shí)，從教學(xué)過(guò)程中衍生出科技創(chuàng)新課題，并依托學(xué)院對(duì)本科生科技創(chuàng)新項(xiàng)目的支持政策，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，將課堂教學(xué)延伸到實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。將實(shí)驗(yàn)室積累的成果用于參與學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯等競(jìng)賽，通過(guò)課內(nèi)與課外、理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。課賽融合的教學(xué)方法不僅可以促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育的密切融合，還可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，幫助學(xué)生建立專業(yè)自豪感與榮譽(yù)感，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

4 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》師資隊(duì)伍建設(shè)探索

目前，各校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相關(guān)工作主要是在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院開(kāi)展，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院除了組織開(kāi)展學(xué)生的“雙創(chuàng)”類課程及賽事，還負(fù)責(zé)“雙創(chuàng)”師資的培訓(xùn)工作。培訓(xùn)工作主要圍繞創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論和技能開(kāi)展。目前，“雙創(chuàng)”學(xué)院對(duì)“雙創(chuàng)”師資的培訓(xùn)工作主要圍繞以下幾個(gè)方面進(jìn)行：（1）聘任不同專業(yè)的教師擔(dān)任大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)課程的指導(dǎo)教師，并定期開(kāi)展內(nèi)部“雙創(chuàng)”教研活動(dòng)，主要圍繞創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程內(nèi)容進(jìn)行討論與交流，相互分享在授課過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)與心得，開(kāi)闊思路，提升教學(xué)水平。（2）組織各專業(yè)教師參加“雙創(chuàng)”類賽事的培訓(xùn)或者講座，比如就“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽的賽事規(guī)則、要點(diǎn)等進(jìn)行政策解讀，并且邀請(qǐng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)參賽心得體會(huì)進(jìn)行研討和個(gè)案交流。（3）定期組織有學(xué)習(xí)意愿的教師參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的專題培訓(xùn)，近年來(lái)，“雙創(chuàng)”學(xué)院已經(jīng)組織多批次教師參與多種專業(yè)技能培訓(xùn)班，如“2021年三峽大學(xué)SYB 創(chuàng)業(yè)師資培訓(xùn)班”“斯坦福創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師培訓(xùn)”等，經(jīng)過(guò)綜合培訓(xùn)，專任教師掌握了“雙創(chuàng)”理論知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)。（4）“雙創(chuàng)”類教師除卻專業(yè)知識(shí)的傳授外，還要立足于實(shí)際，指導(dǎo)學(xué)生參與“雙創(chuàng)”類賽事，旨在使學(xué)生在實(shí)戰(zhàn)中獲得鍛煉和成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)“以賽促學(xué)，以賽促教”的教學(xué)模式，教師在教學(xué)過(guò)程中有所想、有所為，而學(xué)生能夠獲得將專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐創(chuàng)新相結(jié)合的能力。經(jīng)過(guò)多年的努力，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的任課教師在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面都積累了豐富的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，這有助于任課教師從大二開(kāi)始就培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力，在專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)過(guò)程中不斷滲透創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，及早地引導(dǎo)學(xué)生走上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的道路，從而有助于學(xué)生在大學(xué)階段的學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行較深層次的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，培養(yǎng)具有一批具有較高創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力的創(chuàng)業(yè)者，真正實(shí)現(xiàn)以創(chuàng)業(yè)帶動(dòng)就業(yè)[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

“雙創(chuàng)”教育與專業(yè)教育的有機(jī)緊密結(jié)合不僅可以促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，也能幫助學(xué)生將專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通用于實(shí)際應(yīng)用，解決學(xué)生培養(yǎng)與社會(huì)需求之間脫節(jié)的問(wèn)題。專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)過(guò)程與教學(xué)設(shè)計(jì)需要不斷完善與改革，對(duì)于專業(yè)教師“雙創(chuàng)”教育教學(xué)能力的培養(yǎng)和實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)至關(guān)重要。