高?！皩?chuàng)融合”課程教學設計與實踐研究
——以蘭州理工大學《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》課程為例

趙丹，譚琳，陳娜麗，徐陽，馮輝霞,

（1.蘭州理工大學 石油化工學院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州理工大學 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院，甘肅蘭州 730050）

近幾年來大學生的就業(yè)壓力逐漸增大?！皩?chuàng)融合”課程，將創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)素質融入課程體系中，讓學生在走向工作崗位之前，學會利用專業(yè)知識，并結合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，解決創(chuàng)業(yè)就業(yè)過程中遇到的問題和挑戰(zhàn)，全面提升就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。

《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》是我校應用化學專業(yè)的一門專業(yè)選修課，在大三第一學期開設。能源與環(huán)境是關系國家經濟社會發(fā)展的全局性和戰(zhàn)略性問題，本課程是關于能源捕獲、轉換、存儲和傳輸材料以及潔凈環(huán)境材料領域綜合性知識的一門學科，課程將近年能源材料領域的研究熱點做了總結梳理，是一門集自然科學與社會科學于一體的綜合性學科，涉及能源、環(huán)境、材料、化學、化工、經濟等諸多領域。課程內容主要分為基礎和應用兩部分，其中基礎部分主要包括能源環(huán)境材料的制備及性能、能源材料在環(huán)境保護方面的研究前沿、應用及性能；應用部分主要是創(chuàng)新項目實戰(zhàn)環(huán)節(jié)，涉及能源環(huán)境材料創(chuàng)新方案構建。本課程以創(chuàng)新思維方法為引領，進行教學設計與課程建設，強調創(chuàng)新思維在整個能源環(huán)境材料知識體系中高屋建瓴的作用[1]。

1 課程實施目標

以布魯姆教育目標分類理論為指導，針對《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》融合課程，以“專業(yè)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的復合型人才培養(yǎng)模式為手段，完成對《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》課程教學目標的升級。使學生能記憶能源環(huán)境材料的相關基礎知識，并理解能源環(huán)境材料的發(fā)展前沿；能運用創(chuàng)新方法與專業(yè)知識，發(fā)現并分析與能源材料相關的問題、評價目前解決方案的相關方法與結果，創(chuàng)造創(chuàng)新方法與專業(yè)知識相結合的問題解決思路及方案。通過從學到練、從練到用、從用到創(chuàng)，使學生具備發(fā)現、分析、解決問題和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。從而提升本課程對大學生專業(yè)應用能力的培養(yǎng)效果及質量，在此基礎上全面提升大學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力[1-3]。

2 課程實施路徑

根據記憶、理解、應用、分析、評價、創(chuàng)造的教育目標，對《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》“專創(chuàng)融合”課程進行開發(fā)設計，實施路徑包括教育目標、教學方法、教師任務、課程載體、教學預期成果、教學評價六個部分。

教育目標涵蓋對能源材料基礎知識的記憶和理解，注重學生從學到練、從練到用、從用到創(chuàng)的能力，同時將創(chuàng)新思維方法引入，鍛煉學生運用專業(yè)背景和創(chuàng)新思維解決問題的能力。

教學方法采用知識講授模塊+案例示證模塊+創(chuàng)新項目實戰(zhàn)模塊。知識講授首先回顧上節(jié)課所學內容，進行課堂導入，以生產生活中所遇到的能源問題如“新能源汽車電池退役后又有新去處”等案例，以“新能源汽車創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”參賽優(yōu)秀作品作為啟發(fā)，引發(fā)學生發(fā)現問題，激發(fā)學生的學習興趣。接下來進行正課講解，運用講授加舉例的方式，完成對認識問題、識別問題、分析問題、解決問題的方法與工具等內容的講解。引用往屆創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中能源材料類的優(yōu)秀作品，如全國高校新能源汽車大數據創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽——創(chuàng)業(yè)組命題項目：新能源汽車動力電池研發(fā)創(chuàng)新、退役電池梯次利用及回收；新能源汽車充電及換電模式創(chuàng)新等。運用案例講解的方式，引導學生對能源材料的現狀及進展情況進行研究，運用金字塔原理和5WHY 等工具，發(fā)現目前能源材料存在的問題，對問題的分析使用TRIZ、設計思維等創(chuàng)新方法和工具，在此過程中，運用頭腦風暴、5W1H、六頂思考帽等方法和工具引導學生發(fā)現問題、思考問題，凝練自己的創(chuàng)新設計方向或項目，并提出方案構想。課程總結通過對案例分析，對能源材料的機理、制備技術、性能評價及環(huán)境影響進行分析，再次強調問題意識的重要性，提醒大學生養(yǎng)成良好的問題意識，并運用創(chuàng)新方法，如TRIZ 工具，解決能源材料在整個研發(fā)、生產及使用全過程中所面臨的問題。提升學生發(fā)現問題、分析問題并解決問題的能力，同時通過創(chuàng)新訓練項目，讓學生在實戰(zhàn)中運用基礎知識和創(chuàng)新理論，將專業(yè)知識、前沿知識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識融為一體，通過本課堂的學習和問題探究，讓學生有沉浸式的體驗[1，4-5]。

案例示證模塊首先進行案例呈現，以大學生生活中常見的手機為例，根據用戶體驗，手機屏幕尺寸、分辨率、CPU 等硬件的性能都能滿足需求，但是手機電池的充電時間、續(xù)航能力，卻一直沒有質的飛躍，反而感覺越來越跟不上硬件的發(fā)展，是什么原因造成的呢？該如何解決這個問題？手機電池能否成為手機行業(yè)下一個創(chuàng)新的突破點？接下來提出任務要求：綜合應用本章節(jié)、其他章節(jié)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育三個方面的基礎知識、方法、工具，來完成創(chuàng)新訓練任務。案例分析活動模塊，是承上啟下的教學環(huán)節(jié)，也是各環(huán)節(jié)融合的關鍵教學環(huán)節(jié)。通過此環(huán)節(jié)，使大學生能夠在教師的引導下完成對專業(yè)知識和創(chuàng)新能力的融合。活動設計的重點是打破知識和創(chuàng)新方法的邊界，從而讓大學生圍繞問題識別、問題分析與問題解決的實際需要，對知識活學活用、融會貫通。

創(chuàng)新項目實戰(zhàn)模塊是本環(huán)節(jié)的升華，由學生以五大發(fā)展理念“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”為指導思想，自主發(fā)掘身邊的能源材料需求，探索能源問題并形成研究課題。然后查閱相關背景材料，運用課程所學能源材料理論、方法、“雙創(chuàng)”方面的方法手段及在前兩個階段中通過練習所得的實踐經驗，提出能源材料問題解決方案。

教師任務具體以引導為主，同時兼任項目指導教師與評委教師，對學生進行能源環(huán)境材料基礎知識的傳授，然后開始示范能源環(huán)境材料的經典案例，引導學生發(fā)現問題，教會學生運用創(chuàng)新工具，給出學生選題范圍，指導學生撰寫研究報告，幫助學生完成從問題探索到項目成果的全過程。

教學預期成果是學生進一步完善有項目意義的方案，方案經過改進或商業(yè)化后能夠參加創(chuàng)業(yè)計劃大賽。

教學評價以學生創(chuàng)新實踐項目的質量為指標，判斷學生對現象進行描述、對原因進行分析的能力，分析解決方案的可行性與技術先進性，最后給出本門課程的教學評價。

3 課程融合策略[1，6]

《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》融合課程將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育領域的“能力導向、問題導向、行動導向、結果導向”四項重要的教學理念體現在課程開發(fā)的各個方面。在此前提下，實現專業(yè)課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育在培養(yǎng)目標、知識、教學方法、考評機制等方面的有機融合。

3.1 能力導向下的目標融合

能源是關系經濟社會發(fā)展的全局性和戰(zhàn)略性問題，能源存儲技術在促進能源安全生產消費、推動能源革命和能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮至關重要的作用。《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》“專創(chuàng)融合”課程的開發(fā)，將牢固樹立“以學生未來發(fā)展對能力的需求為中心”的工作思路，始終站在學生未來發(fā)展對能力的需求的角度進行課程開發(fā)。在進行教學目標設計時，將堅持能力導向的原則，以大學生能力的培養(yǎng)為核心，制定教學目標。

《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》融合課程將通過與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相關內容的融合來引導學生了解能源、認識能源，進而使學生對能源與環(huán)境科學的思維方式和新材料開發(fā)利用感興趣。提升大學生對各種能源材料、環(huán)境材料的應用能力，在此基礎上全面提升大學生發(fā)現、分析、解決能源材料創(chuàng)新設計的能力及團隊合作能力。

3.2 問題導向下的知識融合

根據《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》課程的特征和人才培養(yǎng)定位，在融合時堅持問題導向?！赌茉磁c環(huán)境材料創(chuàng)新設計》原課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相關知識的融合，將以能源材料設計中的復雜工程問題為紐帶，讓大學生綜合運用專業(yè)知識、行業(yè)前沿知識及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育知識等跨學科知識來解決相關問題，從而使專業(yè)教育的知識方法、行業(yè)前沿知識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的相關知識方法共同圍繞問題的發(fā)現、分析與解決而實現有機融合。

第一，圍繞大學生發(fā)現問題、分析問題能力。根據解決問題的實際知識需要，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中發(fā)現問題、分析問題、解決問題時用到的創(chuàng)新方法、創(chuàng)新工具等相關知識融入專業(yè)課程。從而在專業(yè)知識的基礎上擴展大學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的知識結構，為大學生的社會實踐提供更多知識與方法支撐。

第二，在課程中引入相關前沿科研成果，秉承“跟蹤最新科研成果”思路，在課程設計中不拘泥課本現有知識點的呈現，在關鍵知識點處擴展國內外最新科研成果，使學生了解學科前沿的動態(tài)發(fā)展及趨勢，從而為大學生發(fā)現、分析、解決問題能力的形成提供更多、更新的前沿知識。

3.3 行動導向下的教法融合

《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》“專創(chuàng)融合”課程將堅持行動導向的理念，在部分章節(jié)運用問題導向式、討論式、案例式、線上線下混合式教學方法等相結合的多樣化混合式教學模式。在課程教學過程中，賦予學生主人翁的角色，激發(fā)學生行動、鼓勵學生提問、肯定學生創(chuàng)意。讓學生開展自主探究、自主構建，做到充分自學、互助互學、引導思考，在“學中做、做中學”，從而提高課堂教學質量及大學生的應用能力、動手能力。

《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》融合課程將在原課程講授的基礎上，增加練習和基于真實問題的行動教學環(huán)節(jié)，并將“雙創(chuàng)”教育領域的實踐手段引入專業(yè)課程。在授課過程中，積極引導學生解決有創(chuàng)新意義的社會能源問題，并將問題課題化。然后，選拔并指導部分學生將有立項意義的課題報告形成競賽作品、大學生創(chuàng)新訓練作品或大學生創(chuàng)業(yè)訓練作品，并組織相關專利的申請和學術論文的撰寫實踐。最后，引導部分學生將有實戰(zhàn)意義的作品轉化為產品并積極參與大學生創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)項目。簡而言之，就是按照遞進式的層次，將“問題課題化、課題作品化、作品產品化、產品項目化”。

3.4 結果導向下的考評機制融合

《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》融合課程，將遵循結果導向（OBE）的理念，讓學生在課程的每個環(huán)節(jié)都有成果產出，讓學生學有所成、學有所獲。

《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》“專創(chuàng)融合”課程，推動更多大學生以專業(yè)作品或產品參與社會實踐、參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)?；诮Y果導向，對學生的考核重點也將從以學習成績?yōu)橹鞯脑u價模式轉變?yōu)椤翱荚嚦煽?互動表現+實踐成果”的評價模式。

4 結語

在《能源與環(huán)境材料創(chuàng)新設計》“專創(chuàng)融合”課程建設的過程中，堅持有效性原則、多維性原則、互惠性原則、有序性原則，教學內容的安排及教學設計能夠促進能力導向下的教學目標的有效實現，能夠實現對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神、專業(yè)能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力的一站式培養(yǎng)。