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關(guān)于以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式探討論文
本科教育是高等教育的主體與骨干，是國際和國內(nèi)高等教育的改革焦點(diǎn)。隨著世界政治、經(jīng)濟(jì)和社會形勢的劇烈變化，科技革新的日新月異，知識經(jīng)濟(jì)社會逐漸形成，大學(xué)本科教育的傳統(tǒng)理念和教學(xué)模式面臨著巨大挑戰(zhàn)。對于工科類學(xué)生，大學(xué)教育越來越重視學(xué)生創(chuàng)新能力、管理能力和人文素質(zhì)的綜合提升，這也成為工科專業(yè)國內(nèi)、國際認(rèn)證過程中重要的考評因素。除傳統(tǒng)的本科教學(xué)外，學(xué)科競賽已經(jīng)成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的重要途徑。學(xué)科競賽從內(nèi)容上涵蓋了基礎(chǔ)理論、學(xué)科交叉融合、思維訓(xùn)練、創(chuàng)新能力等方方面面。學(xué)生在參與競賽的過程中，不但能將基礎(chǔ)理論知識付諸于實(shí)踐，還能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力、領(lǐng)導(dǎo)能力等人文素質(zhì)。因此，在工科類專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方面一直發(fā)揮著重要作用。
材料科學(xué)與工程專業(yè)是典型的工科專業(yè)，具有實(shí)踐性強(qiáng)、基礎(chǔ)理論要求高等特點(diǎn)。發(fā)揮學(xué)科競賽在學(xué)生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的重要作用對于專業(yè)人才綜合素質(zhì)的提高至關(guān)重要。然而，學(xué)科競賽也存在一定弊端:如原始創(chuàng)新性不強(qiáng)。有些課題大都是教師提出，而學(xué)生在此過程中僅僅充當(dāng)操作者;學(xué)生精力有限，對課題的認(rèn)識并不深刻。大量的本科課程使得學(xué)生真正投入到科研的實(shí)驗(yàn)受到限制。然而，本科基礎(chǔ)課程是學(xué)生必須要掌握的知識，不能縮減。這大大制約了學(xué)生參與課題的積極性、課題選擇的局限性，更影響了學(xué)科競賽在學(xué)生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的效用。本文將以寧波大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)過程中專業(yè)實(shí)驗(yàn)的改革對學(xué)科競賽影響的結(jié)果，探討以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課的教學(xué)模式。
1課程體系的改革與實(shí)踐
寧波大學(xué)的材料科學(xué)與工程專業(yè)貫徹“理論基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)技能并重，基本功訓(xùn)練與原創(chuàng)性研究并重，知識積累和思維訓(xùn)練并重”的培養(yǎng)思路，以應(yīng)用型、創(chuàng)新型為培養(yǎng)特色，制定產(chǎn)學(xué)研合作的培養(yǎng)方案，實(shí)行基礎(chǔ)與前沿并重的課程設(shè)置體系。2014年材料科學(xué)與工程專業(yè)入選首批浙江省新興特色專業(yè)，專業(yè)方向包括高分子材料、無機(jī)材料和高分子化工。實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)是實(shí)施培養(yǎng)特色中“創(chuàng)新、實(shí)踐”的重要載體，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力和實(shí)踐能力的主要任務(wù)。實(shí)驗(yàn)課程可分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)。其中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能、相關(guān)基礎(chǔ)知識構(gòu)建等;專業(yè)實(shí)驗(yàn)則因?qū)I(yè)背景的差異開設(shè)的內(nèi)容更加貼近專業(yè)課程，更側(cè)重實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生能夠更好的進(jìn)入專業(yè)角色。對于材料科學(xué)與工程的本科生從其入學(xué)伊始就接觸實(shí)驗(yàn)課程，如大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)讓學(xué)生打下了堅實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。為迎合人才培養(yǎng)理念，針對材料相關(guān)專業(yè)課程、教師科研方向、科研設(shè)備特色，設(shè)置了一系列的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，包括:專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn))和專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)(高分子合成工藝實(shí)驗(yàn)、高分子材料測試分析實(shí)驗(yàn)、金屬有機(jī)催化劑實(shí)驗(yàn)，材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)、材料成型實(shí)驗(yàn)等等)。如何更好的設(shè)計專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)的教學(xué)內(nèi)容，讓其在教學(xué)工作中發(fā)揮更大的效用，是值得探討的命題。
現(xiàn)行的專業(yè)實(shí)驗(yàn)針對課程教學(xué)中的難點(diǎn)設(shè)計了些許實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生更好的理解專業(yè)課程，這對于專業(yè)基礎(chǔ)課程是十分重要的環(huán)節(jié)。但對于專業(yè)方向課配套的實(shí)驗(yàn)課程，如高分子合成工藝實(shí)驗(yàn)、高分子材料測試分析實(shí)驗(yàn)、金屬有機(jī)催化劑實(shí)驗(yàn)，材料力學(xué)和材料成型實(shí)驗(yàn)等，如果還是迎合課本，學(xué)生在完成前期大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，會感到無趣、教學(xué)效果也不一定最佳。材料科學(xué)與工程專業(yè)應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生積極參加科研活動、學(xué)科競賽。由于學(xué)科本身的特點(diǎn)，科研活動和參賽作品的制作往往是需要階段性的時間投入，才能取得成績。但是，學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)重，課余時間和精力是有限的，這就造成他們有心無力，致使部分參加學(xué)科競賽的同學(xué)存在渾水摸魚的情況，并未參與到參賽作品的實(shí)質(zhì)開發(fā)環(huán)節(jié)，其自身能力的提高有限，這也是制約學(xué)生科研活動和參賽作品質(zhì)量的根本問題。
2以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課程建設(shè)
嘗試以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課程的建設(shè)，對于整合資源、調(diào)動學(xué)生積極性、培養(yǎng)具備創(chuàng)新、實(shí)踐能力的專業(yè)人才十分重要。目前，材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生主要參與的學(xué)科競賽包括大、小挑戰(zhàn)杯、浙江省化學(xué)競賽、全國高分子創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和浙江省(全國)化工競賽。各類競賽特色不一，但對學(xué)生基本素質(zhì)有著共同的要求:創(chuàng)新思維、邏輯思維、語言表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。如何篩選人才，組建一支能夠走的更遠(yuǎn)的參賽隊(duì)伍很重要。
在完成專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課程基本教學(xué)目的前提下，將培育作品、組建競賽隊(duì)伍的任務(wù)融入到教學(xué)環(huán)節(jié)中，會帶來事半功倍的效果。全國化工競賽的模式是十分值得借鑒的，該競賽成立至今已連續(xù)舉辦八屆，吸引了全國近400所高�；瘜W(xué)、化工相關(guān)專業(yè)的學(xué)生參賽。競賽作品統(tǒng)一題目(如本屆比賽題目“設(shè)計清潔生產(chǎn)的PX成套工藝技術(shù)”)，學(xué)生根據(jù)自己所掌握的知識設(shè)計一個大型的化工廠。學(xué)生自身的能力在這種比賽模式下能夠有效區(qū)分。在專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課中，統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)題目能夠保證所有學(xué)生得到同樣的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，但對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的剖析和表達(dá)將取代以往的實(shí)驗(yàn)報告，成為課程的主要考核形式，以考核結(jié)果為參考，篩選學(xué)生，進(jìn)而組建一支實(shí)力均衡的比賽隊(duì)伍繼續(xù)深入研究，從而參加各類競賽。
具體來講，以材料科學(xué)與工程專業(yè)的高分子加工工程實(shí)驗(yàn)課程為例。該課程旨在學(xué)生掌握基本的加工手段和性能測試手段，結(jié)合高分子加工工程課程，需完成高分子材料成型、模壓、拉伸性能、沖擊性能、耐磨性能和流變性能的測試。若這些實(shí)驗(yàn)均針對同一個樣品，這就是針對該產(chǎn)品的一整套研發(fā)過程。因此，在實(shí)驗(yàn)課程開始之前，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的可行性論證，充分考慮學(xué)生分組情況，將預(yù)先考察的變量細(xì)化、并下發(fā)到各小組中，作為他們的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生有針對性的完成一整套實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，結(jié)合專業(yè)方向課的授課內(nèi)容，剖析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并最終以小組PPT匯報的形式展示。如此，則可在完成教學(xué)基本目的的前提下，鍛煉學(xué)生的綜合能力，調(diào)動學(xué)生參與的積極性，解決學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷有限和參賽作品質(zhì)量的矛盾，為后續(xù)競賽培育了參賽作品。
具體操作過程如下:
(1)設(shè)置題目的可行性研究
題目的設(shè)置和科研選題一樣是決定成果質(zhì)量的首要因素。實(shí)驗(yàn)選題環(huán)節(jié)需由任課教師針對各大競賽對作品的要求，結(jié)合科研特色、或產(chǎn)品市場需求在完成基本教學(xué)目的的前提下，充分驗(yàn)證可行性后，方可確立為課程題目。該部分需要較大的經(jīng)歷投入，可讓研究生助教全程參與。不但能夠保證課程的有效推進(jìn)，還能切實(shí)的鍛煉研究生助教能力。
(2)分組和運(yùn)行
經(jīng)可行性研究后，將任務(wù)分解，下放至各小組開始實(shí)驗(yàn)課程。期間由于各實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，交叉安排實(shí)驗(yàn)，妥善確定實(shí)驗(yàn)次序。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖析
學(xué)生在教師和助教的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)使用簡單的科研軟件，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合專業(yè)知識，對數(shù)據(jù)作出分析，形成實(shí)驗(yàn)總結(jié)報告，并作PPT陳述，完成教學(xué)環(huán)節(jié)。
(4)人才選拔和項(xiàng)目培育
根據(jù)學(xué)生綜合素質(zhì)，組建參賽隊(duì)伍。在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入研究，形成參賽作品，參加相應(yīng)的學(xué)科競賽，部分優(yōu)秀的工作可以學(xué)生為第一作者發(fā)表論文、申報專利。
(5)模式推廣
總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、將該模式適度推廣至其他專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)中，如高分子合成工藝實(shí)驗(yàn)、高分子分析與測試實(shí)驗(yàn)。結(jié)合選題特點(diǎn)，保證學(xué)時，甚至可考慮將幾門同學(xué)期開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程打通，如高分子合成工藝實(shí)驗(yàn)和高分子分析與測試實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有充足的經(jīng)歷，有針對性地完成某一高分子產(chǎn)品從合成到分析測試的全過程。
3建設(shè)成效
3年來，我院本科生獲國家、省、校級獎勵20余項(xiàng);公開發(fā)表論文50篇，SCI1區(qū)論文10余篇，申請專利50余項(xiàng);完成省、市、校級創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究30余項(xiàng)。獲挑戰(zhàn)杯國家級二等獎2項(xiàng)、省特等獎2項(xiàng)。并多次在全國化工競賽、浙江省化工競賽、浙江省化學(xué)競賽和全國高分子材料大賽中取得佳績。本科生一次就業(yè)率均在98%以上，受到用人單位的好評。
4結(jié)語
專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)是一個系統(tǒng)工程。以學(xué)科競賽為導(dǎo)向能夠給專業(yè)建設(shè)指明方向。在不改變專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課程根本教學(xué)目的前提下，整合專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)授課內(nèi)容，讓專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)更好的發(fā)揮人才培養(yǎng)中的作用，解放學(xué)生的創(chuàng)新思想，提升學(xué)生的動手能力、實(shí)踐能力和人文素質(zhì)等綜合素質(zhì)，對于提升我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。在實(shí)施過程中需要多方面的大力支持和配合，其中主管領(lǐng)導(dǎo)重視是前提，學(xué)生和教師的積極性是條件，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體制改革是關(guān)鍵，切實(shí)可行的制度是保障，理論課教師的配合是補(bǔ)充。目前，我校材料科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)中心的改革只是初步，要想真正實(shí)現(xiàn)改革總目標(biāo)，還需要在今后的實(shí)踐中不斷修正、完善和發(fā)展。
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