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關于以學科競賽為導向的專業(yè)實驗課程教學模式探討論文
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。隨著世界政治、經(jīng)濟和社會形勢的劇烈變化，科技革新的日新月異，知識經(jīng)濟社會逐漸形成，大學本科教育的傳統(tǒng)理念和教學模式面臨著巨大挑戰(zhàn)。對于工科類學生，大學教育越來越重視學生創(chuàng)新能力、管理能力和人文素質的綜合提升，這也成為工科專業(yè)國內、國際認證過程中重要的考評因素。除傳統(tǒng)的本科教學外，學科競賽已經(jīng)成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和實踐能力的重要途徑。學科競賽從內容上涵蓋了基礎理論、學科交叉融合、思維訓練、創(chuàng)新能力等方方面面。學生在參與競賽的過程中，不但能將基礎理論知識付諸于實踐，還能培養(yǎng)學生團隊合作能力、領導能力等人文素質。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。
材料科學與工程專業(yè)是典型的工科專業(yè)，具有實踐性強、基礎理論要求高等特點。發(fā)揮學科競賽在學生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的重要作用對于專業(yè)人才綜合素質的提高至關重要。然而，學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，而學生在此過程中僅僅充當操作者;學生精力有限，對課題的認識并不深刻。大量的本科課程使得學生真正投入到科研的實驗受到限制。然而，本科基礎課程是學生必須要掌握的知識，不能縮減。這大大制約了學生參與課題的積極性、課題選擇的局限性，更影響了學科競賽在學生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的效用。本文將以寧波大學材料科學與工程專業(yè)建設過程中專業(yè)實驗的改革對學科競賽影響的結果，探討以學科競賽為導向的專業(yè)方向實驗課的教學模式。
1課程體系的改革與實踐
寧波大學的材料科學與工程專業(yè)貫徹“理論基礎與實驗技能并重，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(yǎng)思路，以應用型、創(chuàng)新型為培養(yǎng)特色，制定產學研合作的培養(yǎng)方案，實行基礎與前沿并重的課程設置體系。2014年材料科學與工程專業(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、無機材料和高分子化工。實驗課程環(huán)節(jié)是實施培養(yǎng)特色中“創(chuàng)新、實踐”的重要載體，承擔著培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、動手能力和實踐能力的主要任務。實驗課程可分為基礎實驗和專業(yè)實驗。其中，基礎實驗旨在培養(yǎng)學生基本實驗技能、相關基礎知識構建等;專業(yè)實驗則因專業(yè)背景的差異開設的內容更加貼近專業(yè)課程，更側重實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，讓學生能夠更好的進入專業(yè)角色。對于材料科學與工程的本科生從其入學伊始就接觸實驗課程，如大學化學實驗、物理化學實驗、有機化學實驗和分析化學實驗等，這些實驗已經(jīng)讓學生打下了堅實的實驗基礎。為迎合人才培養(yǎng)理念，針對材料相關專業(yè)課程、教師科研方向、科研設備特色，設置了一系列的專業(yè)實驗課程，包括:專業(yè)基礎實驗(高分子化學實驗、高分子物理實驗)和專業(yè)方向實驗(高分子合成工藝實驗、高分子材料測試分析實驗、金屬有機催化劑實驗，材料力學實驗、材料成型實驗等等)。如何更好的設計專業(yè)方向實驗的教學內容，讓其在教學工作中發(fā)揮更大的效用，是值得探討的命題。
現(xiàn)行的專業(yè)實驗針對課程教學中的難點設計了些許實驗，使學生更好的理解專業(yè)課程，這對于專業(yè)基礎課程是十分重要的環(huán)節(jié)。但對于專業(yè)方向課配套的實驗課程，如高分子合成工藝實驗、高分子材料測試分析實驗、金屬有機催化劑實驗，材料力學和材料成型實驗等，如果還是迎合課本，學生在完成前期大量的基礎實驗后，會感到無趣、教學效果也不一定最佳。材料科學與工程專業(yè)應當鼓勵學生積極參加科研活動、學科競賽。由于學科本身的特點，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，學生的學業(yè)負擔重，課余時間和精力是有限的，這就造成他們有心無力，致使部分參加學科競賽的同學存在渾水摸魚的情況，并未參與到參賽作品的實質開發(fā)環(huán)節(jié)，其自身能力的提高有限，這也是制約學生科研活動和參賽作品質量的根本問題。
2以學科競賽為導向的專業(yè)方向實驗課程建設
嘗試以學科競賽為導向的專業(yè)方向實驗課程的建設，對于整合資源、調動學生積極性、培養(yǎng)具備創(chuàng)新、實踐能力的專業(yè)人才十分重要。目前，材料科學與工程專業(yè)的學生主要參與的學科競賽包括大、小挑戰(zhàn)杯、浙江省化學競賽、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，但對學生基本素質有著共同的要求:創(chuàng)新思維、邏輯思維、語言表達能力、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。
在完成專業(yè)方向實驗課程基本教學目的前提下，將培育作品、組建競賽隊伍的任務融入到教學環(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、化工相關專業(yè)的學生參賽。競賽作品統(tǒng)一題目(如本屆比賽題目“設計清潔生產的PX成套工藝技術”)，學生根據(jù)自己所掌握的知識設計一個大型的化工廠。學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)方向實驗課中，統(tǒng)一的實驗題目能夠保證所有學生得到同樣的實驗訓練，但對實驗結果的剖析和表達將取代以往的實驗報告，成為課程的主要考核形式，以考核結果為參考，篩選學生，進而組建一支實力均衡的比賽隊伍繼續(xù)深入研究，從而參加各類競賽。
具體來講，以材料科學與工程專業(yè)的高分子加工工程實驗課程為例。該課程旨在學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。若這些實驗均針對同一個樣品，這就是針對該產品的一整套研發(fā)過程。因此，在實驗課程開始之前，對教學內容進行詳細的可行性論證，充分考慮學生分組情況，將預先考察的變量細化、并下發(fā)到各小組中，作為他們的實驗任務，讓學生有針對性的完成一整套實驗。實驗結束后，結合專業(yè)方向課的授課內容，剖析實驗數(shù)據(jù)，并最終以小組PPT匯報的形式展示。如此，則可在完成教學基本目的的前提下，鍛煉學生的綜合能力，調動學生參與的積極性，解決學生學習經(jīng)歷有限和參賽作品質量的矛盾，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量的首要因素。實驗選題環(huán)節(jié)需由任課教師針對各大競賽對作品的要求，結合科研特色、或產品市場需求在完成基本教學目的的前提下，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，還能切實的鍛煉研究生助教能力。
(2)分組和運行
經(jīng)可行性研究后，將任務分解，下放至各小組開始實驗課程。期間由于各實驗特點，交叉安排實驗，妥善確定實驗次序。
(3)實驗結果剖析
學生在教師和助教的指導下學習使用簡單的科研軟件，整理實驗數(shù)據(jù)，結合專業(yè)知識，對數(shù)據(jù)作出分析，形成實驗總結報告，并作PPT陳述，完成教學環(huán)節(jié)。
(4)人才選拔和項目培育
根據(jù)學生綜合素質，組建參賽隊伍。在現(xiàn)有研究基礎上，繼續(xù)深入研究，形成參賽作品，參加相應的學科競賽，部分優(yōu)秀的工作可以學生為第一作者發(fā)表論文、申報專利。
(5)模式推廣
總結經(jīng)驗、將該模式適度推廣至其他專業(yè)方向實驗中，如高分子合成工藝實驗、高分子分析與測試實驗。結合選題特點，保證學時，甚至可考慮將幾門同學期開設的實驗課程打通，如高分子合成工藝實驗和高分子分析與測試實驗，讓學生有充足的經(jīng)歷，有針對性地完成某一高分子產品從合成到分析測試的全過程。
3建設成效
3年來，我院本科生獲國家、省、校級獎勵20余項;公開發(fā)表論文50篇，SCI1區(qū)論文10余篇，申請專利50余項;完成省、市、校級創(chuàng)新實驗研究30余項。獲挑戰(zhàn)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結語
專業(yè)實驗課程的建設是一個系統(tǒng)工程。以學科競賽為導向能夠給專業(yè)建設指明方向。在不改變專業(yè)方向實驗課程根本教學目的前提下，整合專業(yè)方向實驗授課內容，讓專業(yè)方向實驗更好的發(fā)揮人才培養(yǎng)中的作用，解放學生的創(chuàng)新思想，提升學生的動手能力、實踐能力和人文素質等綜合素質，對于提升我校材料科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)質量至關重要。在實施過程中需要多方面的大力支持和配合，其中主管領導重視是前提，學生和教師的積極性是條件，實驗教學體制改革是關鍵，切實可行的制度是保障，理論課教師的配合是補充。目前，我校材料科學與工程實驗中心的改革只是初步，要想真正實現(xiàn)改革總目標，還需要在今后的實踐中不斷修正、完善和發(fā)展。
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