新工科背景下材料類課程教學(xué)團隊的建設(shè)探索與成效*

羅春華，董秋靜，李瑞乾，姜廣鵬，張 琳，夏 娟，張 宏

(阜陽師范大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 阜陽 236037)

為主動應(yīng)對新一輪產(chǎn)業(yè)科技革命，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家發(fā)展戰(zhàn)略，教育部于2017年2月開始積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“三部曲”的“復(fù)旦共識” “天大行動”和“北京指南”，探索工程教育改革中國路徑和中國模式，助力高等教育強國建設(shè)[1-4]。新工科建設(shè)既包括新興工科專業(yè)建設(shè)，也包括對傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造升級。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新經(jīng)濟新產(chǎn)業(yè)需要具備強的實踐能力和創(chuàng)新能力、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才[5-6]?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)以來，高教界逐步達(dá)成了加快培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才的共識，致力于推進(jìn)工程教育改革，保障和提高新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量[7]。新工科建設(shè)關(guān)鍵在于建設(shè)一支具備大學(xué)教師基本素質(zhì)和行業(yè)企業(yè)工程師應(yīng)有專業(yè)素質(zhì)的，能夠勝任新工科人才培養(yǎng)的工科教師隊伍。

材料化學(xué)專業(yè)和復(fù)合材料與工程專業(yè)是阜陽師范大學(xué)開設(shè)的兩個材料類工科專業(yè)，其中材料化學(xué)專業(yè)于2019年入選省級一流專業(yè)建設(shè)點。為了對傳統(tǒng)的兩個材料類工科專業(yè)進(jìn)行新工科改造，培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的人才，前期我們已經(jīng)從人才培養(yǎng)課程體系、校內(nèi)外專業(yè)實踐育人模式、產(chǎn)學(xué)研人才培養(yǎng)、產(chǎn)教融合以及專業(yè)質(zhì)量監(jiān)控和保障體系等多方面進(jìn)行了探索和實踐，取得了較好的效果[8-11]。圍繞新工科建設(shè)，我們從材料類專業(yè)教學(xué)團隊的建設(shè)目標(biāo)出發(fā)，探索了和實踐了培養(yǎng)新工科人才的團隊建設(shè)措施，并總結(jié)了取得的成效。

1 材料類課程教學(xué)團隊建設(shè)目標(biāo)

材料類課程教學(xué)團隊圍繞應(yīng)用型材料類本科人才的培養(yǎng)，以工程應(yīng)用為主線，創(chuàng)新教學(xué)新方法和人才培養(yǎng)新模式，建設(shè)一個既有培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才和教育教學(xué)能力，又有科技開發(fā)、服務(wù)地方經(jīng)濟和社會發(fā)展的實踐能力的雙能型材料類課程教學(xué)團隊。

2 材料類課程教學(xué)團隊建設(shè)措施及成效

2.1 產(chǎn)教融合提升團隊的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實踐育人模式

新工科建設(shè)和人才培養(yǎng)要求大部分教師具備企業(yè)實踐經(jīng)歷、豐富的企業(yè)和現(xiàn)場工作經(jīng)歷、產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的能力。對材料類師資，要求具備企業(yè)工程開發(fā)應(yīng)用的能力。首先，我們有計劃地選派專業(yè)教師帶著問題和項目到材料類相關(guān)企事業(yè)單位掛職鍛煉，積極推動在職教師與材料類產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作研究，并通過建立評價考核制度，切實提高團隊教師的工程應(yīng)用能力。其次，產(chǎn)教融合，實踐育人。以企業(yè)和政府支持的橫向項目為依托建立產(chǎn)教融合的實踐基地，利用產(chǎn)教融合實踐基地開展學(xué)生專業(yè)實踐，提升學(xué)生產(chǎn)品工程化能力。產(chǎn)教融合，合作開發(fā)，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化和提升企業(yè)科技創(chuàng)新能力。依托產(chǎn)教融合實踐基地和橫向項目，不僅培養(yǎng)了團隊的工程應(yīng)用能力，也穩(wěn)定和拓展校外產(chǎn)教融合實踐基地。通過產(chǎn)學(xué)融合，實踐育人，形成學(xué)生、教師、學(xué)校和企業(yè)四方受益的校企合作機制[8-10]。

2.2 加強團隊科研促教學(xué)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

教學(xué)和科研是高校教師的兩大核心任務(wù)，二者是相輔相成的，在高校發(fā)展中缺一不可。要提高高校教學(xué)質(zhì)量，既要完成對已有知識的學(xué)習(xí)繼承，還要了解科學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展情況。通過科研有效地滲透到教學(xué)過程中，科研促教學(xué)，才能培養(yǎng)出合格的創(chuàng)新型人才[12]。首先，不斷提升教學(xué)團隊的科研能力。團隊成員通過深造進(jìn)修提升自己的科研能力，通過引進(jìn)高水平的科研人才提升團隊的整體科研能力。近年來，團隊成員通過努力，獲批國家自然科學(xué)基金4項，省自然科學(xué)基金4項，其它教育廳重點科研項目等共15項，發(fā)表SCI/EI收錄論文50多篇。其次，結(jié)合團隊科研實際將學(xué)科的最新研究成果融入到課堂教學(xué)中，更新和豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)生的眼界。比如，將仿生智能納米界面材料引入到“材料化學(xué)”課程教學(xué)中，在充實課堂教學(xué)內(nèi)容的同時，還極大地拓寬了學(xué)生的知識面，使“材料化學(xué)”課程更具有時代性和前沿性。再次，將團隊教師成熟的科研成果，進(jìn)行合理編排，匯編成實驗教材，并用于兩個材料類專業(yè)的實驗實訓(xùn)教學(xué)中，取得了很好的教學(xué)效果。目前，我們出版了《材料化學(xué)專業(yè)綜合實驗》和《材料制備與性能測試實驗》兩本教材，其中的一些科研匯編的實驗實訓(xùn)項目，如室溫固化雙組分丙烯酸酯膠黏劑的制備以性能研究、玻璃表面改性及潤濕性測定、環(huán)氧丙烯酸酯光固化涂料的配置及性能測定、電池的組裝及性能測定等用于專業(yè)實驗實訓(xùn)教學(xué)[13-14]。最后，學(xué)生參與團隊教師科研項目，開展畢業(yè)論文課題研究，開展學(xué)生科研立項和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練。以教師科研課題開展畢業(yè)論文工作，將新成果和新知識融合到畢業(yè)論文內(nèi)容中，有助于學(xué)生在科研過程中培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。兩個材料類專業(yè)的畢業(yè)論文課題均來自教師科研項目，由教師一對一指導(dǎo)。以教師科研課題為依托，以大二大三學(xué)生為主指導(dǎo)學(xué)生開展科研立項和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實踐，強化材料類專業(yè)學(xué)生理論知識與科研實踐的相互滲透、相互促進(jìn)，培養(yǎng)材料類專業(yè)學(xué)生科研創(chuàng)新能力。近年來，團隊成員指導(dǎo)學(xué)生開展科研創(chuàng)新訓(xùn)練，獲批大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目28項，其中國家級12項，學(xué)生參與發(fā)表論文50多篇。

2.3 加強團隊課程建設(shè)和課堂教學(xué)革新

在課程建設(shè)方面，以拓寬專業(yè)口徑為目的，將兩個專業(yè)按照材料大類進(jìn)行培養(yǎng)，大三下進(jìn)行分流，對現(xiàn)行的專業(yè)核心課程的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化，同時開設(shè)一些與企業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)和貼近生產(chǎn)實際的專業(yè)課。團隊成員積極開展網(wǎng)絡(luò)資源課程建設(shè)，開展混合式教學(xué)，將思政教育融入到專業(yè)課教學(xué)中。目前本團隊已立項建成了省校級的多種類型的課程資源(見表1)，如“材料結(jié)構(gòu)與性能測試”等共3門網(wǎng)絡(luò)資源課程，“高分子化學(xué)與物理”等2門省級課程思政示范課程，“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”等2門校級課程思政示范課程，“材料性能學(xué)”省級線上線下混合式一流課程，“功能材料概論”省級示范課。專業(yè)課融入課程思政，一些課程思政教學(xué)案例獲得了學(xué)校的表彰，如“‘小尺寸大世界’的功能材料-納米材料”，“《高分子化學(xué)與物理》開課第一講——如何做一名合格的‘高材’生”等獲得了校級課程思政優(yōu)秀教學(xué)案例。

表1 立項建設(shè)的省校級課程資源

充分利用互聯(lián)網(wǎng)、移動客戶端，進(jìn)行創(chuàng)新性課堂教學(xué)改革與嘗試。在“無機材料合成化學(xué)”課程教學(xué)中，將微信和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相結(jié)合，設(shè)計基于微信平臺的“無機材料合成化學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，制作課程學(xué)習(xí)資源，為信息化、多樣化的專業(yè)課教學(xué)提供有益借鑒與參考[15]。對“材料化學(xué)專業(yè)英語”課程教學(xué)開展教學(xué)改革和實踐，主要內(nèi)容包括通過多種手段激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，選取合適的閱讀材料，深入學(xué)習(xí)構(gòu)詞法，采用與學(xué)生的互動的多種教學(xué)手段等，明顯提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和興趣，活躍了課堂氣氛，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果[16]。疫情期間，借助翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、云班課、微課、QQ群以及虛擬仿真實驗教學(xué)平臺等移動互聯(lián)網(wǎng)平臺資源，通過對“工程力學(xué)”線上教學(xué)存在的問題及其相應(yīng)的線上混合式教學(xué)模式的探索與實踐，有效地提高了“工程力學(xué)”線上課堂管理能力和課堂教學(xué)效果[17]。

2.4 以競賽為引導(dǎo)，提升團隊教學(xué)能力和學(xué)生綜合素質(zhì)

教師教學(xué)能力的高低直接決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。以競賽為引導(dǎo)，以賽促教，通過鼓勵團隊教師積極參加各種教師技能大賽，創(chuàng)新教學(xué)方法，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。近年來，團隊教師參加了省校級的青年教師授課比賽和教師智慧教學(xué)創(chuàng)新大賽，涌現(xiàn)出了一批教學(xué)能力強的教師。2人獲得了校級教壇新秀，1人獲得校級教學(xué)名師，1人獲得青年教學(xué)標(biāo)兵，2人獲得智慧教學(xué)創(chuàng)新大賽校級二等獎。通過以競賽為引導(dǎo)，以賽促教活動的開展，團隊教師的課堂授課教學(xué)能力與創(chuàng)新能力有了顯著提升。

此外，以競賽為引導(dǎo)，以賽促學(xué)，在團隊教師的指導(dǎo)下，學(xué)生積極參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學(xué)生職業(yè)規(guī)劃大賽、挑戰(zhàn)杯大賽、大學(xué)生金相技能大賽等綜合性和專業(yè)性的賽事。團隊成員指導(dǎo)學(xué)生在省級及以上大學(xué)生賽事中獲獎20多項。其中，在大學(xué)生金相技能大賽中獲國賽一等獎1項、二等獎2項、三等獎3項；在“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得省級二等獎及以上獎勵共6項，其中“診療一體化可定制人造骨骼”項目獲得國家級銅獎；在安徽省大學(xué)生職業(yè)規(guī)劃設(shè)計大賽中獲得金獎1項，銀獎3項；在“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲得銀獎2項。因此，在團隊專業(yè)教師的指導(dǎo)下，以競賽為引導(dǎo)，以賽促學(xué)，通過賽前、賽中、賽后培訓(xùn)和專業(yè)理論學(xué)習(xí)，大大提升了學(xué)生的專業(yè)技能、寫作能力、創(chuàng)新能力和團隊合作能力等綜合素質(zhì)能力。

2.5 質(zhì)量工程項目引領(lǐng)團隊教學(xué)改革與創(chuàng)新

團隊以本科質(zhì)量過程項目為引領(lǐng)，圍繞專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)，開展了一系列的專業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革研究工作，提升了團隊專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)能力，取得了豐富的教學(xué)實踐成果。材料化學(xué)專業(yè)先后獲批省級特色專業(yè)和省級一流本科專業(yè)建設(shè)點，材料化學(xué)教研室獲批省級示范基層教學(xué)組織(教研室)。立項建設(shè)了“新材料+3D打印”大學(xué)生創(chuàng)客實驗室和“太陽能電池”大學(xué)生創(chuàng)客實驗室，將創(chuàng)客教育模式融入到材料類專業(yè)人才培養(yǎng)中，提升學(xué)生科技創(chuàng)新能力。團隊成員開展了一系列的教學(xué)改革與研究，立項10多項省部級校級教學(xué)研究項目，其中教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目(新工科建設(shè))1項，省級新工科項目1項，省級一般教研項目4項。團隊成員分析總結(jié)教學(xué)實踐和人才培養(yǎng)成果，共發(fā)表教研論文15篇，出版教材2部，“以科研創(chuàng)新和工程應(yīng)用能力為導(dǎo)向的材料化學(xué)專業(yè)實踐育人體系的構(gòu)建與實踐”和“工程教育認(rèn)證背景下材料類專業(yè)人才培養(yǎng)策略探索與實踐”先后獲得2017年度和2021年度安徽省教學(xué)成果獎一等獎，“材料化學(xué)專業(yè)校外專業(yè)實踐教學(xué)探索與實踐”獲得2019年度安徽省教學(xué)成果獎二等獎。

3 小結(jié)

新工科建設(shè)是國家為適應(yīng)未來新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)合格的新工科人才的重要措施。建設(shè)符合新工科建設(shè)的教學(xué)團隊是高校培養(yǎng)新工科人才的重要保障。本文確立了材料類課程教學(xué)團隊的建設(shè)目標(biāo)，即以工程應(yīng)用為主線，創(chuàng)新教學(xué)新方法和人才培養(yǎng)新模式，建設(shè)一個既有培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才和教育教學(xué)能力，又有科技開發(fā)、服務(wù)地方經(jīng)濟和社會發(fā)展的實踐能力的雙能型材料類課程教學(xué)團隊。從產(chǎn)教融合、科研促教學(xué)、課程建設(shè)和課堂教學(xué)革新、以賽促教、以賽促學(xué)、質(zhì)量工程項目引領(lǐng)等方面探索了符合新工科建的材料類課程教學(xué)團隊有效措施，取得了顯著的成效，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了明顯提高。