新工科升級創新課程教學體系的實踐與探索

劉偉良 李梅 張獻 劉金華 王介峰 沈建興 劉永德 姚金水

摘要：目前，我國正處于經濟增長速度變緩、新舊增長動能亟須進行轉換的新時期，而新技術的產生、新產品的開發和新增長模式的興起，需要大量的應用型人才。發展新的經濟模式需要建設“新工科”來替代傳統工科，這勢必對傳統的教學模式提出更新和升級的要求。文章以我校高分子材料與工程專業選修課“乳液聚合”為范本，探索創新課程教學體系的改革思路。

關鍵詞：新工科；課程教育改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）31-0102-02

“乳液聚合”是高等院校中與高分子化學與物理、高分子材料與工程和高分子材料科學有關的化學、材料學和環境科學等各專業的選修課程，也可供其他理工科學生選修，以了解乳液聚合這種聚合物合成方法中應用最為廣泛技術的基本知識。

一、授課制度的創新

由承擔“乳液聚合”及相近課程教學任務的教師組建了一支由教學經驗豐富的教授、青年教師和研究生（特別是專業學位研究生）組成的“乳液聚合”示范課程教學團隊，依據“新工科”的要求對課程進行重新定位，并迎合現代學生的特點，進行教學輔助材料制作的系統調整，對教學模式和授課形式等予以全面改進。

在授課過程中，由教師講授大部分乳液聚合理論知識，并有選擇性地讓研究領域與課程內容相關的教師以科研講座教學的形式講述該部分的科技前沿和應用展望。由于這部分教師多年來從事與此相關的研究工作，掌握大量的具體實例和案例，講授起來引人入勝，受到了學生們的歡迎。這種生動的案例教學示范不僅能讓刻板的書本內容更接地氣，使學生能更容易理解和掌握理論知識，而且為下面的“以問題為中心的教學模式”（Problem Based Learning，PBL）做出了很好的示范，培養了學生解決實際問題的能力，以順應新工科建設的要求[1]。

二、課程特點分析

“乳液聚合”包括乳液聚合的科技歷史沿革、乳液聚合的模型、乳化劑、引發劑，以及作為能夠實施乳液聚合的單體與添加劑的基本知識體系、科技前沿和實踐應用簡介，所涉及的講授范圍大大地超越了國內和國外相似課程。當然，正是由于這些因素的存在，造成此課程中的經典理論、基本概念等知識點較多，尤其是在乳液聚合“定性理論”等章節中有一些對本科生來說算是比較深奧的假說等知識，讓其在一學期內能夠消化吸收還是一個較大的挑戰。

三、現代學生的特點分析

本課程的學習人員是高分子材料與工程和材料化學等本科專業的學生，按照教學計劃，在第四學年之初就開始授課。一方面，學生受多年“填鴨式”教學模式的影響，缺乏自修能力，僅靠課堂學習而掌握枯燥的理論是有相當難度的。另一方面，作為當今時代的年輕人，對于新技術、新產品和新興事物有本能的關注，對煩瑣的概念、艱澀的理論極易產生抵觸情緒，同時，學用脫節又導致其缺乏基本的實踐技能。

四、“乳液聚合”創新教學體系的構成

（一）教學輔助材料的制作

鑒于課程所涉范圍寬泛，并且有些章節包含較為艱澀的理論，課程教學團隊根據各個成員的特長和背景情況，對多媒體課件等教學材料的制作進行了分配。另外，依據各章內容的需要，通過各種渠道搜集整理了大量的動畫、圖片和視頻，并選擇性地將它們插入相關部分，以幫助學生們較為直觀地理解相應的知識。在收集這些材料時，還注意做好對應的存檔工作，具體注明欄目的主要內容、編撰時間，并標注適合作為教學課件部分的內容和適用章節，以便后期視頻資料的精加工和具體分類。這些形象的圖畫和視頻極具演示性，不僅增加了學生對課程的學習熱情，而且大大地降低了其對抽象知識理解的難度，所以收到了較好的學習效果。

（二）開放實驗的設置

課程實驗是教學系統的重要環節，更是課堂教學的有益補充，學生可以通過專業實驗對乳液聚合知識進行模擬實踐應用，并加深對相關理論的理解。由于乳液聚合是專業選修課程，教學計劃中沒有安排實驗教學課時，所以我們團隊通過開放實驗的設置來彌補本創新課程體系的不足。比如，我們通過“乳膠漆的制備及配制”這一開放實驗的增設，為學生提供足夠的實踐機會，培養學生應用理論知識解決生產實踐中的問題的能力，這正符合“新工科”對教學模式改革的要求。

（三）PBL模式的探索與實踐

PBL是國際上比較盛行的一種先進教學方法，是一種以學生為主體、授課老師為引導人，通過學生自我指導學習及合作小組討論為教學形式的課程學習模式。這種模式不僅可以有效培養學生發現問題、解決問題的能力，還特別有助于學生的創造力、人際交往及協作能力的提升[2]。

1.以PBL模式進行教學。PBL是創新教學模式的最重要的特點。為此，我們根據“新工科”和修訂教學大綱的要求重新整合教學材料，將科學研究與實踐應用結合來設計問題，然后在課堂教學中進行了探索。

PBL的教學過程改變了傳統的“一言堂”和“填鴨式”的老套路，充分發揮了教師（或研究生助教）的主導作用和學生的主體作用，培養了學生的自學能力、辨析能力、邏輯思維能力、創新能力和語言表達能力。

2.以學生為主體，培養學生的合作和實踐能力。以學生為主體和以合作學習為特色是該教學模式的兩個要素。

比如：將班級建制打亂來對學生分組，可以自由結合，也可以由指導教師（或研究生助教）分配，以5—6名同學為一個單位進行小組學習，指定或推選本組一位學生為學習團隊的負責人，目的是讓學生養成相互協調合作的習慣。學生在組內對指定和申請獲批準的問題進行思考，并針對問題討論相關知識。由學生上網查找資料或到圖書館（由專碩研二助教具體指導或示范），或向相關學科的老師請教來解惑，目的是培養學生檢索、調研參考文獻及分析和解決問題的基本素質和能力。在指導教師（或研究生助教）指點下，每組學生進行總結歸納，形成初步結論。

通過這種PBL教學模式的實踐，我們發現該教學方法的優點有：可以有效激發學生的學習熱情，大大提高他們的學習效率，同時培養了學生的自學習慣，提升其邏輯思維能力及創新能力；提高了學生的表達能力與團隊合作精神，培養了學生的協作能力；使教師的綜合素質不斷提高，形成了教學相長的良好局面[2]。

盡管取得了如上所述的可喜成績，但是我們還是會遭遇以下尷尬。

在這種新教學模式中，教師團隊需要處理好問題和系統課程之間的主從關系，還應具備強大的知識背景和廣闊的專業視野，指導教師（或研究生助教）不但要提出或評判出難易適合的問題，還要有效組織學生進行學習和討論。這就需要指導教師（或研究生助教）掌握更多的技能和花費不菲的時間和精力。在目前大多高校中對教學和科研的考核壓力較大的形勢下，這難免讓我們的教學團隊感到力有所不逮。

總之，我們在校本創新課程“乳液聚合”的教學實踐中認識到：要培養具有較強的創新能力和動手能力的新工科人才，關鍵在于要打破以教師為中心和教材為藍本的傳統課堂教學模式，特別是要確立學生在教學過程中的主體地位，徹底改變不合時宜的“注入式”、“滿堂灌”的教學方式，切實采用“啟發討論式”教學方法，并有效調動學生學習積極性，充分發揮教師的指導作用，并創建理論和實踐有機結合的教學體系。

參考文獻：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發展和建設新工科 主動適應和引領新經濟[J].高等工程教育研究，2017，（1）：1-9.

[2]李會春，杜翔云.面向未來的課程設計：奧爾堡大學PBL課程模式與教育理念探析[J].重慶高教研究，2018，6（3）：117-127.