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關(guān)于以學(xué)科競賽為導向的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程教學(xué)模式探討論文
本科教育是高等教育的主體與骨干，是國際和國內高等教育的改革焦點(diǎn)。隨著(zhù)世界政治、經(jīng)濟和社會(huì )形勢的劇烈變化，科技革新的日新月異，知識經(jīng)濟社會(huì )逐漸形成，大學(xué)本科教育的傳統理念和教學(xué)模式面臨著(zhù)巨大挑戰。對于工科類(lèi)學(xué)生，大學(xué)教育越來(lái)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(zhuān)業(yè)國內、國際認證過(guò)程中重要的考評因素。除傳統的本科教學(xué)外，學(xué)科競賽已經(jīng)成為培養學(xué)生創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力的重要途徑。學(xué)科競賽從內容上涵蓋了基礎理論、學(xué)科交叉融合、思維訓練、創(chuàng )新能力等方方面面。學(xué)生在參與競賽的過(guò)程中，不但能將基礎理論知識付諸于實(shí)踐，還能培養學(xué)生團隊合作能力、領(lǐng)導能力等人文素質(zhì)。因此，在工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)創(chuàng )新人才的培養方面一直發(fā)揮著(zhù)重要作用。
材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)是典型的工科專(zhuān)業(yè)，具有實(shí)踐性強、基礎理論要求高等特點(diǎn)。發(fā)揮學(xué)科競賽在學(xué)生培養環(huán)節中的重要作用對于專(zhuān)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。有些課題大都是教師提出，而學(xué)生在此過(guò)程中僅僅充當操作者;學(xué)生精力有限，對課題的認識并不深刻。大量的本科課程使得學(xué)生真正投入到科研的實(shí)驗受到限制。然而，本科基礎課程是學(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)生培養環(huán)節中的效用。本文將以寧波大學(xué)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)建設過(guò)程中專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的改革對學(xué)科競賽影響的結果，探討以學(xué)科競賽為導向的專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗課的教學(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(zhuān)業(yè)貫徹“理論基礎與實(shí)驗技能并重，基本功訓練與原創(chuàng )性研究并重，知識積累和思維訓練并重”的培養思路，以應用型、創(chuàng )新型為培養特色，制定產(chǎn)學(xué)研合作的培養方案，實(shí)行基礎與前沿并重的課程設置體系。2014年材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)入選首批浙江省新興特色專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)方向包括高分子材料、無(wú)機材料和高分子化工。實(shí)驗課程環(huán)節是實(shí)施培養特色中“創(chuàng )新、實(shí)踐”的重要載體，承擔著(zhù)培養學(xué)生創(chuàng )新能力、動(dòng)手能力和實(shí)踐能力的主要任務(wù)。實(shí)驗課程可分為基礎實(shí)驗和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗。其中，基礎實(shí)驗旨在培養學(xué)生基本實(shí)驗技能、相關(guān)基礎知識構建等;專(zhuān)業(yè)實(shí)驗則因專(zhuān)業(yè)背景的差異開(kāi)設的內容更加貼近專(zhuān)業(yè)課程，更側重實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力的培養，讓學(xué)生能夠更好的進(jìn)入專(zhuān)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)驗課程，如大學(xué)化學(xué)實(shí)驗、物理化學(xué)實(shí)驗、有機化學(xué)實(shí)驗和分析化學(xué)實(shí)驗等，這些實(shí)驗已經(jīng)讓學(xué)生打下了堅實(shí)的實(shí)驗基礎。為迎合人才培養理念，針對材料相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程、教師科研方向、科研設備特色，設置了一系列的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程，包括:專(zhuān)業(yè)基礎實(shí)驗(高分子化學(xué)實(shí)驗、高分子物理實(shí)驗)和專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗(高分子合成工藝實(shí)驗、高分子材料測試分析實(shí)驗、金屬有機催化劑實(shí)驗，材料力學(xué)實(shí)驗、材料成型實(shí)驗等等)。如何更好的設計專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗的教學(xué)內容，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。
現行的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗針對課程教學(xué)中的難點(diǎn)設計了些許實(shí)驗，使學(xué)生更好的理解專(zhuān)業(yè)課程，這對于專(zhuān)業(yè)基礎課程是十分重要的環(huán)節。但對于專(zhuān)業(yè)方向課配套的實(shí)驗課程，如高分子合成工藝實(shí)驗、高分子材料測試分析實(shí)驗、金屬有機催化劑實(shí)驗，材料力學(xué)和材料成型實(shí)驗等，如果還是迎合課本，學(xué)生在完成前期大量的基礎實(shí)驗后，會(huì )感到無(wú)趣、教學(xué)效果也不一定最佳。材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)應當鼓勵學(xué)生積極參加科研活動(dòng)、學(xué)科競賽。由于學(xué)科本身的特點(diǎn)，科研活動(dòng)和參賽作品的制作往往是需要階段性的時(shí)間投入，才能取得成績(jì)。但是，學(xué)生的學(xué)業(yè)負擔重，課余時(shí)間和精力是有限的，這就造成他們有心無(wú)力，致使部分參加學(xué)科競賽的同學(xué)存在渾水摸魚(yú)的情況，并未參與到參賽作品的實(shí)質(zhì)開(kāi)發(fā)環(huán)節，其自身能力的提高有限，這也是制約學(xué)生科研活動(dòng)和參賽作品質(zhì)量的根本問(wèn)題。
2以學(xué)科競賽為導向的專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗課程建設
嘗試以學(xué)科競賽為導向的專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗課程的建設，對于整合資源、調動(dòng)學(xué)生積極性、培養具備創(chuàng )新、實(shí)踐能力的專(zhuān)業(yè)人才十分重要。目前，材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生主要參與的學(xué)科競賽包括大、小挑戰杯、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(lèi)競賽特色不一，但對學(xué)生基本素質(zhì)有著(zhù)共同的要求:創(chuàng )新思維、邏輯思維、語(yǔ)言表達能力、團隊合作能力。如何篩選人才，組建一支能夠走的更遠的參賽隊伍很重要。
在完成專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗課程基本教學(xué)目的前提下，將培育作品、組建競賽隊伍的任務(wù)融入到教學(xué)環(huán)節中，會(huì )帶來(lái)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舉辦八屆，吸引了全國近400所高�；瘜W(xué)、化工相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生參賽。競賽作品統一題目(如本屆比賽題目“設計清潔生產(chǎn)的PX成套工藝技術(shù)”)，學(xué)生根據自己所掌握的知識設計一個(gè)大型的化工廠(chǎng)。學(xué)生自身的能力在這種比賽模式下能夠有效區分。在專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗課中，統一的實(shí)驗題目能夠保證所有學(xué)生得到同樣的實(shí)驗訓練，但對實(shí)驗結果的剖析和表達將取代以往的實(shí)驗報告，成為課程的主要考核形式，以考核結果為參考，篩選學(xué)生，進(jìn)而組建一支實(shí)力均衡的比賽隊伍繼續深入研究，從而參加各類(lèi)競賽。
具體來(lái)講，以材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的高分子加工工程實(shí)驗課程為例。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)驗均針對同一個(gè)樣品，這就是針對該產(chǎn)品的一整套研發(fā)過(guò)程。因此，在實(shí)驗課程開(kāi)始之前，對教學(xué)內容進(jìn)行詳細的可行性論證，充分考慮學(xué)生分組情況，將預先考察的變量細化、并下發(fā)到各小組中，作為他們的實(shí)驗任務(wù)，讓學(xué)生有針對性的完成一整套實(shí)驗。實(shí)驗結束后，結合專(zhuān)業(yè)方向課的授課內容，剖析實(shí)驗數據，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，調動(dòng)學(xué)生參與的積極性，解決學(xué)生學(xué)習經(jīng)歷有限和參賽作品質(zhì)量的矛盾，為后續競賽培育了參賽作品。
具體操作過(guò)程如下:
(1)設置題目的可行性研究
題目的設置和科研選題一樣是決定成果質(zhì)量的首要因素。實(shí)驗選題環(huán)節需由任課教師針對各大競賽對作品的要求，結合科研特色、或產(chǎn)品市場(chǎng)需求在完成基本教學(xué)目的的前提下，充分驗證可行性后，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)分組和運行
經(jīng)可行性研究后，將任務(wù)分解，下放至各小組開(kāi)始實(shí)驗課程。期間由于各實(shí)驗特點(diǎn)，交叉安排實(shí)驗，妥善確定實(shí)驗次序。
(3)實(shí)驗結果剖析
學(xué)生在教師和助教的指導下學(xué)習使用簡(jiǎn)單的科研軟件，整理實(shí)驗數據，結合專(zhuān)業(yè)知識，對數據作出分析，形成實(shí)驗總結報告，并作PPT陳述，完成教學(xué)環(huán)節。
(4)人才選拔和項目培育
根據學(xué)生綜合素質(zhì)，組建參賽隊伍。在現有研究基礎上，繼續深入研究，形成參賽作品，參加相應的學(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(zhuān)利。
(5)模式推廣
總結經(jīng)驗、將該模式適度推廣至其他專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗中，如高分子合成工藝實(shí)驗、高分子分析與測試實(shí)驗。結合選題特點(diǎn)，保證學(xué)時(shí)，甚至可考慮將幾門(mén)同學(xué)期開(kāi)設的實(shí)驗課程打通，如高分子合成工藝實(shí)驗和高分子分析與測試實(shí)驗，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(guò)程。
3建設成效
3年來(lái)，我院本科生獲國家、省、校級獎勵20余項;公開(kāi)發(fā)表論文50篇，SCI1區論文10余篇，申請專(zhuān)利50余項;完成省、市、校級創(chuàng )新實(shí)驗研究30余項。獲挑戰杯國家級二等獎2項、省特等獎2項。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(jì)。本科生一次就業(yè)率均在98%以上，受到用人單位的好評。
4結語(yǔ)
專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程的建設是一個(gè)系統工程。以學(xué)科競賽為導向能夠給專(zhuān)業(yè)建設指明方向。在不改變專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗課程根本教學(xué)目的前提下，整合專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗授課內容，讓專(zhuān)業(yè)方向實(shí)驗更好的發(fā)揮人才培養中的作用，解放學(xué)生的創(chuàng )新思想，提升學(xué)生的動(dòng)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(zhuān)業(yè)的培養質(zhì)量至關(guān)重要。在實(shí)施過(guò)程中需要多方面的大力支持和配合，其中主管領(lǐng)導重視是前提，學(xué)生和教師的積極性是條件，實(shí)驗教學(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充。目前，我校材料科學(xué)與工程實(shí)驗中心的改革只是初步，要想真正實(shí)現改革總目標，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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