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摘要:文章以广西大学为例,首先分析了材料类专业选修课程教学存在的问题,然后论述了“互联网+”背景下材料类专业选修课程教学改革,包括立德树人是根本,教学应围绕立德树人融入思政元素;聚焦前沿热点,鼓励探索和多学科交叉融通;优化师资配置,合理分配教学内容;加强实践教学,搭建新型创新创业实践平台;构建多元考核方式,突出成果评价导向。
关键词:材料类专业;选修课程教学;“互联网+”
当前,世界新一轮科技革命和产业变革正在加速进行,我国经济发展进入新常态、高等教育步入新阶段。与此同时,在新的时代发展背景下,“互联网+”技术不断受到人们更多的关注,其对于现代教育事业的发展和进步起到了非常重要的作用。为了促进社会和谐稳定发展,高校教育工作应当充分结合社会发展趋势和时代背景进行适当调整,力求为大学生的综合能力提升和创新创业提供更多的保障。作为材料类专业课程的重要组成部分,材料类专业选修课程是材料类专业理论课程的重要延伸,该类课程提倡突出原创、鼓励探索、聚焦前沿和交叉融通的方法,有着“画龙点睛”的作用,在材料类高水平研究型人才培养中具有相当重要的地位。其教学目标是通过对专业选修课程的学习,让学生了解和掌握材料不同研究方向的基本知识和发展动态,熟悉各种新型材料的来源和应用,并培养学生的创新意识、创新思维,提高学生创新能力和解决实际问题的能力。针对材料类专业选修课程的教学难点,如课程涉及的不同研究领域多、专业知识原理复杂、研究方向广等,如何改革教学模式、丰富教学内容、改变教学方法、提高教学技能及构建新型课程成绩评价体系,切实有效调动教师的教学热情及学生的学习积极性,培养学生的创新意识,提高学生的各项能力,并且通过实验和实践教学,提高学生实际动手能力和锻炼学生解决实际工程问题的能力,一直以来都是材料类专业教学团队重点关注和研究的问题。根据《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中提到的:“课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量。为贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神,落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求,必须深化教育教学改革,必须把教学改革成果落实到课程建设上。”[1-2]材料类专业选修课程教学改革也必须抓住课程改革和建设这个重点。
中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛是教育部等十余个部委联合主办的一项体系成熟的大学生创新创业赛事。举办该赛事的一个重要目标就是将大赛作为深化创新创业教育改革的一个有力推手,引导全国各地高校因地制宜,主动服务国家战略和地区发展,积极开展教育教学探索与改革,从而培养学生的创新思维、创新意识和创业能力。2021年第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛共有四千余所院校、九百五十万余人次、两百五十万余个项目报名参赛,创造各项历史之最,大赛举办规模迎来了新的高潮[3-7]。广西大学(以下简称“我校”)在本届大赛中获奖数量和质量均创历史新高,涌现出一大批的优秀创新项目和杰出团队,积累了宝贵的国际赛事经验。其中,我校资源环境与材料学院“天‘纤’下凡—广西特色生物质(甘蔗渣)制备高性能短切碳纤维”项目荣获高教主赛道本科生创意组银奖,这是我校材料类专业首次在中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛中取得全国奖项,由此展示了材料类项目的巨大创新潜力和发展前景,对材料类专业学生产生了极大的鼓舞,也是一次推动材料类专业教学团队进行教学改革和继续深化大学生创新创业教育的良好契机。
一、材料类专业选修课程教学存在的问题
(一)教学模式传统单一、教学内容陈旧,跟不上时代变化
当前,笔者在教学实践中发现,材料类专业选修课程教学不能满足时代和现实发展的需要,很多高校材料类专业选修课程教学使用的是专业课程教材,学科的教学模式、研究方向仍然和十几年前,甚至二十年前一样,远远落后于专业和行业发展。例如,我校资源环境与材料学院材料科学与工程专业的“无机非金属材料工厂设计概论”“无机非金属材料热工设备”“化工仪表与自动化”等选修课程的教学内容已经不能适用于当前企业实际,且教学模式还停留在二十年前,导致学生的学习兴趣不浓厚,学习积极性较低。通过与学生交流,大多数学生反映学习只为通过考试,获得学分。学生在更新换代、时代和形势也在不断变化,材料类专业选修课程也应该不断改革,开设新课程、加入新内容、启用新方法、建立新模式。材料类专业教学如何走出“固守”圈子,解决材料类专业选修课程跟不上时代和发展的问题,已成为相关教师首先应该关注的主要问题。对此,舍弃循规蹈矩的旧式专业教学理念,不断改革教学模式、丰富教学内容、创新教学方法、构建新型课程考核评价体系,与时俱进,建立模块齐全、专业针对性强、专业特色突出的新型教学体系,对标国内外知名高校教育模式,有机融合创新创业思想和“互联网+”新理念,才能加快“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的新型材料类专业领军人才的培养[8-10]。
(二)师资队伍建设不完善,实践教学平台缺失
当前,高校材料类专业教学中,具有二十年以上教学经历的老教师教学水平较高,教学经验丰富,但是其设置的教学内容陈旧,难以适应和满足现在的行业发展形势和社会需求。而青年教师具有一定的专业见识,对专业具有新的理解、具备较强的创新思维和教学活力,但是缺乏一定的教学经验,无法与学生形成良好的“教”与“学”关系。因此,如何优化师资配置,改革课程教学的重点和难点,是材料类专业教学团队面对的首要问题。另外,材料类专业选修课程缺乏实践教学平台,学生在理论学习后缺少深入企业和实际进一步学习的机会。校内实践环节大多数都在课题组实验室或学院本科生开放实验室完成,然而课题组实验室日常工作与专业课程实验室实践教学存在不少矛盾,一方面是因为实验室资源有限,无法满足所有学生的需求;另一方面在于研究生扩招,研究生毕业要求提高,导致研究生需要更多的实验室资源进行课题研究,并且大四本科生也需要在实验室进行本科毕业实验,也会占用一定的实验室资源,这就导致实验室难以容纳材料类专业选修课程教师开展实践教学。校外实践教学则缺乏能接纳学生实践学习的对口企业,即学校未与企业建立校企合作的新型人才培养模式,未能合作建立真正有效的校企实践教学平台[11-13]。
(三)课程教学中未能有效融入创新创业教育,学生缺乏实践锻炼
材料类学科作为一门面向21世纪、面向新的时代、面向国家重大需求、面向高新技术领域、面向高新企业、面向高校与研究所的理论与实践并重的新兴创新技术型专业,是国家“十四五”重大规划中不可缺少的一个环节。因此,培养材料类专业创新型人才至关重要。材料类专业选修课程在材料类学科教学过程中属于“拔高”和“特色”课程,在材料类创新型人才培养中起到了“画龙点睛”的作用。而创新型人才的培养又离不开创新创业教育,因此作为材料类专业的教育者和改革者,应该思考如何在材料类专业选修课程教学中有效融入创新创业教育,这对进一步激发学生的创新创业意识和思维,有效提升学生的创新创业素质非常重要。现阶段,相关课程教师虽然专业知识丰富、教学能力过硬,能够较好地完成材料类专业选修课的基本教学工作,但在教学中缺乏创新创业教育的融入,指导学生创新创业的能力不足,创新创业教育意识不强,进而导致学生缺乏新型创新创业实践训练[14-15]。
二、“互联网+”背景下材料类专业选修课程教学改革
(一)立德树人是根本,教学应围绕立德树人融入思政元素
《关于一流本科课程建设的实施意见》的总体要求中指出:“以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,贯彻落实党的十九大精神,落实立德树人根本任务,把立德树人成效作为检验高校一切工作的根本标准,深入挖掘各类课程和教学方式中蕴含的思想政治教育元素,建设适应新时代要求的一流本科课程,让课程优起来、教师强起来、学生忙起来、管理严起来、效果实起来,形成中国特色、世界水平的一流本科课程体系,构建更高水平人才培养体系。”为深入贯彻党和国家教育方针政策、落实上级部门要求和学校改革发展要求,扎实“为党育人、为国育才”的使命要求,保障人才培养质量,需要教师将课程思政和专业知识教学紧密结合,以专业知识和技能为载体,在材料类专业选修课教学中融入思政元素,塑造学生的道德品质和精神。具体来说,在材料类专业选修课教学中,教师可以深入挖掘知识体系中包含的家国情怀、社会担当、科学精神、法治意识、学术诚信、工程伦理和文化自信等社会主义核心价值观内容。在此基础上,教师可以在材料类专业选修课中以课程内容为引,融入爱国科学家、大国院士、时代楷模、改革先锋、当代教育家等具有典型时代意义与奉献精神的人物的事迹,适时开展思政教育。例如,在“新能源环境与材料”这门专业选修课程教学中,笔者在功能材料这一章节的开篇介绍了中国功能材料学家祝世宁院士甘于寂寞、淡泊名利、甘坐冷板凳的科学精神,以及其物理研究成就,同时结合祝院士在新型介电超晶格材料的“攻坚战”中的故事,开展大学生爱国主义教育,以培养学生精益求精的大国工匠精神,激励学生立足岗位、恪尽职守,树立共同的理想信念,为建设中国特色社会主义的伟大事业而不懈奋斗。
(二)聚焦前沿热点,鼓励探索和多学科交叉融通
人类社会的发展历程是以材料为主要标志的。现代材料学科是一门新兴的前沿学科,因此,“互联网+”背景下的材料类专业选修课教学内容更应该聚焦前沿研究热点,与时俱进,教师应该在材料类专业选修课原有教学内容的基础上,不断更新课程知识内容并在讲解中进行拓展,同时鼓励学生在课后联系课堂所学,积极探索未知领域和学术热点,启发学生将专业选修课程所学与计算机、“互联网+”、物理化学、生命科学、资源环境、机械化工、航空航天和汽车船舶等多学科内容交叉融通,发挥材料类选修课程的优势和长处,以培养学生的创新思维和创造能力。例如,在教授“新能源环境与材料”这门选修课时,原有的电池一章主要以讲述铅蓄电池、硅基太阳能电池、燃料电池等为主,原理较易理解,技术也较为成熟。对此,教师可先简单讲解这些较为成熟的内容,然后重点介绍一些新型热点电池,以开阔学生眼界,如加入锂硫电池、钙钛矿电池、相变储能材料、超级电容器、核电池、石墨烯电池等相关热点研究内容。另外,教师可以启发学生将在材料类专业选修课程中学到的知识和前沿热点融入中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛项目。例如,我校“天‘纤’下凡—广西特色生物质(甘蔗渣)制备高性能短切碳纤维”项目就是“新能源环境与材料”这门课的教学实践成果。教师与学生将课程内容与广西特色的生物质材料结合,又融合了热点研究—碳纤维材料,独辟蹊径,突出原创,既符合国家和广西“双碳”和绿色可持续发展等经济发展目标,又可助力未来区域性高水平研究型人才培养战略的实施。
(三)优化师资配置,合理分配教学内容
相比“材料科学基础”“物理化学”“分析化学”“有机化学”“大学物理”等基础课程,材料类专业选修课内容的设置更加“精”和“专”,其教学内容主要涵盖了现代新材料和工程领域的新兴研究内容和前沿研究热点。为了迎合时代的变化和现实的需要,高校要对传统的授课模式进行改革和优化,并优化配置师资队伍。例如,按照教师的科研方向和研究领域进行合理分工,将传统的一门课程通常只有一位教师授课的方式改变为一门课程由多位不同研究领域教师共同上课的模式。针对不同的教学内容或课程章节,让从事相关研究方向的教师讲授与之研究方向相应的章节内容,这样可以把相关的知识点讲得更透彻,帮助学生更好地理解和掌握。同时,各位教师可抛出自己对专业方向的未来展望和畅想,启发学生创新思考,促进师生共同探讨、共同学习、共同进步。例如,在“新能源环境与材料”这门专业选修课程中,可以让不同研究方向的教师负责不同的章节,如研究核材料及其分离技术的教师可以教授核能技术与材料这一章节,并指引感兴趣的学生做一些创新课题和科学实验。
(四)加强实践教学,搭建新型创新创业实践平台
对于材料类学科人才培养,理论课程学习和实践课程学习同样重要,不能顾此失彼。缺乏实践教学会使学生缺乏实践经验,使其对所学知识的理解不够深刻。对于材料类专业选修课教学来说,可同时安排与理论课程相关的实验技能训练,这样可以有效提高学生运用知识的能力及分析和解决问题的能力,还可以激发学生的学习主观能动性。在材料类专业选修课程课堂教学结束,学生掌握课堂上所讲授的理论知识之后,还应在教师的带领下,进行材料制备、材料分析和表征等方面的实验训练。例如,在“新能源环境与材料”课程课堂教学结束之后,教师可以带领学生参观功能材料实验室,同时可以安排一些小实验,如每人做一个小的纽扣电池,这样不仅可以帮助学生加深对所学专业理论知识的理解,也锻炼了学生的专业实践和动手能力,同时帮助学生掌握了基本的科研思路和方法,为其之后参与大四毕业论文设计和研究生阶段的科学研究奠定了一定的基础。教育的最终目的在于实践,专业课程教育更需要与实践相结合。材料类专业选修课实践教学中,还可以加强与专业对口企业的联系与合作,通过开展校企合作,为学生专业实践和创新创业实践提供平台。教师可以带领学生到这些企业进行实践考察和学习,学生还可以在大四到感兴趣的合作企业进行毕业实习。另外,教师还可以“互联网+”“挑战杯”大赛等为第二课堂,指导学生结合材料类专业选修课程所学、结合社会与企业实际,积极参加相关大赛,使学生在真实的创业环境中感受创业的氛围,进一步激发学生的创新创业意识和思维,进而有效提升学生的创业素质。
(五)构建多元考核方式,突出成果评价导向
为了培养高素质人才,教师应该关注学生综合素质的提高。因此,材料类专业选修课程还需要设置多元化的课程考核方式,如丰富平时成绩考核项目,将课堂讨论和互动、PPT汇报效果和创新创业大赛或实践成果的分数纳入其中;期末考试应多设置开放性主观题,以考查学生的开阔性思维和解决实际问题的能力;同时也可以选择提交小论文的考核方式,主要考查学生的文献检索、文献分析、提炼观点的能力,并借此培养学生的科研能力和创新精神。这样,通过灵活多样的考核方式及多角度的动态考查方式,可有效调动学生的学习积极性、主动性和创造性。与此同时,要突出创新创业成果评价导向。具体而言,若是学生可以利用材料类专业选修课程所学的知识参与实践,并在区级以上创新创业大赛或实践活动中取得出色成果和成绩(如中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛或挑战杯大赛等),可以直接对其课程期末考核进行“优秀”评价。这对学生利用所学专业知识进行创新创业实践有重要的激励作用,也符合高等教育人才培养中“学以致用,因材施教”的重要理念,可以促使学生更好地成长。
三、结语
自古以来,材料都是人类得以生存和发展的物质基础,人们把信息、材料和能源作为当今社会文明的支柱,后来随着高技术群的兴起,新材料与信息技术、生物技术被并列称作新兴技术革命的重要标志。现代社会,材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。同时,在“互联网+”时代背景下,材料类学科发展迎来了一个重要的历史契机。因此,以“互联网+”、大学生“双创”大赛驱动我校材料类专业选修课程教学改革与实践,符合国家发展战略要求和时代所需,顺应了当前“大众创业、万众创新”的时代潮流,更符合我校区域性高水平创新型人才培养的目标和“双一流”学科建设要求,具有很好的理论和实践意义。当然,本研究还有一些不足之处,日后将进一步进行更全面的探究。
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