以學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法研究與實踐

摘 要 傳統(tǒng)講授式教育方法由授課教師主導(dǎo)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力。本文以《壓力容器及過程設(shè)備》課程為例，探討了一種以學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的科研啟發(fā)式教學(xué)方法。從作用、教學(xué)方法、教學(xué)難點和解決措施、以及教學(xué)實踐等幾個方面進(jìn)行了分析說明。從近五年教學(xué)實踐和教學(xué)成果來看，本教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新意識，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，可為其他專業(yè)課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供借鑒。

關(guān)鍵詞 自主創(chuàng)新 科研啟發(fā) 教學(xué)方法

中圖分類號：G420文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0前言

傳統(tǒng)的本科教學(xué)方法主要以教師為中心的講授模式。該模式重視教師在授課過程中對學(xué)生的管理，主要強調(diào)通過課堂教學(xué)向?qū)W生傳授系統(tǒng)的知識。它的優(yōu)點是充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，便于授課教師組織整個教學(xué)活動過程，有利于控制課程內(nèi)容的進(jìn)程，并將科學(xué)知識的系統(tǒng)傳授給學(xué)生;它的弊病在于過大地夸大了授課教師的主導(dǎo)作用，沒有充分體現(xiàn)學(xué)生作為認(rèn)知主體的作用，不利于培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新力。在此基礎(chǔ)上，很多學(xué)者提出了一種啟發(fā)式教學(xué)方法。目前，啟發(fā)式本科教學(xué)方法還主要是一種問題導(dǎo)向式教學(xué)模式，是傳統(tǒng)“注入式”模式與啟發(fā)式教學(xué)模式的結(jié)合，即通過提出問題、分析問題、解決問題為線索，啟發(fā)學(xué)生主動思考。啟發(fā)式本科教學(xué)方法為教師首先提出問題，學(xué)生帶著問題自學(xué)教材，理解問題、討論問題，最后教師根據(jù)討論的情況，有針對性地講解，引導(dǎo)學(xué)生解決問題。因此，在提倡素質(zhì)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的今天，引入以學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法顯得尤為重要。

1學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法的作用

學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法立足于在授課的過程中結(jié)合科研創(chuàng)新方法，在日常授課和課外訓(xùn)練中不斷培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新的科研意識和科研興趣，有的放矢，從而激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的求知欲和動手欲，從創(chuàng)新成果中獲得成就感，反過來進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新活動，形成良性的閉環(huán)系統(tǒng)。

學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法是培養(yǎng)自主創(chuàng)新意識和興趣之法。學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法是一種研究性教學(xué)方法。其作用是以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和欲望為出發(fā)點 ，以“興趣”和“探究”為本。這種教學(xué)方式強調(diào)在授課過程中以科學(xué)的邏輯的推理展開教學(xué)內(nèi)容，突出教師提問與學(xué)生提問雙向互動環(huán)節(jié)，通過科研思維引導(dǎo)、學(xué)生自由探索和集中討論，促使教師和學(xué)生共同學(xué)習(xí)和共同創(chuàng)新，是學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的有機統(tǒng)一。

學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法是教、學(xué)與做的有機統(tǒng)一。不但要求學(xué)生帶著問題、查找資料和尋找解決方法，更要求學(xué)能動手設(shè)計、加工，通過實體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相應(yīng)功能。學(xué)生在培養(yǎng)興趣、自由探索的過程中，反過來促使教師不斷提升科研素養(yǎng)和業(yè)務(wù)水平，客觀上不斷提高教師的科研水平和執(zhí)教水平，是典型的教與學(xué)相長的教學(xué)方法。

學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法是本科創(chuàng)新素質(zhì)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要內(nèi)容?？蒲序?qū)動的啟發(fā)式教學(xué)方法可結(jié)合專業(yè)課程內(nèi)容教授學(xué)生創(chuàng)新思維與科研素質(zhì)，較單純創(chuàng)新課程教育更加有的放矢，更有利于激發(fā)學(xué)生的專業(yè)課程學(xué)習(xí)興趣，是可培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣和素質(zhì)的關(guān)鍵之法。本教學(xué)方法突出本科生的科研訓(xùn)練過程和效果，是教學(xué)科研型大學(xué)培養(yǎng)本科生科研素質(zhì)的重要內(nèi)容之一。

2以《壓力容器及過程設(shè)備》為例的學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法

結(jié)合喻九陽教授和徐建民教授主編的“十一五”規(guī)劃教材《壓力容器及過程設(shè)備》課程的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法可體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）結(jié)合授課教師的科研方向及學(xué)科發(fā)展的內(nèi)容，擬定《壓力容器及過程設(shè)備》課程中適于本科生的科研方向和科學(xué)問題，有的放矢，在提問式教學(xué)、自問自答或互問互答的過程中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性和內(nèi)在動力。基于《壓力容器及過程設(shè)備》課程的特色，提出兼顧趣味性、可行性和創(chuàng)新性的科學(xué)問題。諸如厚壁圓筒彈塑性應(yīng)力有限元分析與拉美公式計算結(jié)果的對比研究、熱-機械載荷下厚壁圓筒自增強壓力優(yōu)化分析、壓力容器不連續(xù)部位的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計、法蘭連接結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化方法、法蘭連接微小偏轉(zhuǎn)角測試機構(gòu)、卡曼渦街的數(shù)值模擬等;結(jié)合學(xué)科發(fā)展的前沿方向，可擬定高溫構(gòu)件蠕變及蠕變疲勞失效及評價研究進(jìn)展、壓力容器分析設(shè)計方法進(jìn)展、塔設(shè)備內(nèi)件進(jìn)展、高效傳熱、傳質(zhì)與分離技術(shù)進(jìn)展等。

（2）建立民主、平等、良好的師生關(guān)系和生生關(guān)系，創(chuàng)造“以學(xué)生為本”的和諧教學(xué)氛圍，有的放矢，鼓勵學(xué)生發(fā)表不同見解，鼓勵學(xué)生在遵守課堂規(guī)則的前提下敢于向教師提出質(zhì)疑、探究等。正確引導(dǎo)學(xué)生主動地提出問題，主動地思考問題，主動去發(fā)現(xiàn)和探索問題。培養(yǎng)學(xué)生掌握和運用知識去分析解決問題的態(tài)度和能力。授課教師可扮演旁觀者、指導(dǎo)者和評判者等多重角色。

（3）改變單純課后習(xí)題式作業(yè)形式，采用多方式作業(yè)訓(xùn)練的綜合途徑，保持課堂內(nèi)外的連續(xù)性與可拓展性。作業(yè)形式包括科研論文、研究報告、專利、裝置設(shè)計等多種形式。擇優(yōu)修改后投送本領(lǐng)域核心期刊或推薦申報專利，并積極鼓勵學(xué)生自己動手將學(xué)習(xí)成果轉(zhuǎn)化為樣機或?qū)嶓w，指導(dǎo)其組團參加全國大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生節(jié)能環(huán)保創(chuàng)新大賽等與本課程領(lǐng)域息息相關(guān)的創(chuàng)新競賽，通過合作和競爭，充分展示自己的科研成果，進(jìn)一步激勵學(xué)生的科研興趣。

3學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法的難點及解決措施

（1）提出適于課程和本科教學(xué)的且適于學(xué)生自主創(chuàng)新的科研課題是本教學(xué)方法的難點之一。一般而言，應(yīng)選擇難度適宜且有研究價值的科研課題作為引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新的切入點。對于《壓力容器及過程設(shè)備》課程，授課教師可選擇諸如結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析、新型高效設(shè)備開發(fā)、流體模擬分析等特色方向，以往屆學(xué)生的科研成果作為激勵措施，鼓勵優(yōu)秀研究生走進(jìn)課堂與本科生互動，將科研與本科教學(xué)緊密結(jié)合起來，鼓勵學(xué)生成立興趣學(xué)習(xí)小組，在提問式教學(xué)、自問自答或互問互答的過程中培養(yǎng)學(xué)生求知欲，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍。

（2）建立合理的考核方式是本教學(xué)方法的另一難點。對于《壓力容器及過程設(shè)備》課程，鼓勵學(xué)生在課程知識范圍內(nèi)提出的科學(xué)問題進(jìn)行自由探索，引入科研成果評價指標(biāo)，增加平時科研成績在期末總評中的考核比例，平時成績最高可達(dá)50%，從客觀上促進(jìn)學(xué)生充分利用課外時間，調(diào)動主觀能動性進(jìn)行再創(chuàng)造，在平時訓(xùn)練中不斷提升科研素養(yǎng)，培養(yǎng)自主創(chuàng)新意識和興趣。

4學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法教學(xué)實踐與成果

筆者自2012年負(fù)責(zé)《壓力容器及過程設(shè)備》課程的教學(xué)工作以來，采用學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法已達(dá)到了預(yù)期的效果，80%以上的本科生對采用有限元軟件進(jìn)行應(yīng)力分析的訓(xùn)練產(chǎn)生較濃厚的興趣，特別是“厚壁圓筒彈塑性應(yīng)力有限元分析與拉美公式計算結(jié)果的對比研究”激起了學(xué)生的廣范興趣，近40%學(xué)生的課外有限元應(yīng)力分析作業(yè)十分優(yōu)秀，整個分析報告邏輯清晰、內(nèi)容豐富，也激起了學(xué)生對有限元應(yīng)力分析的濃厚興趣，部分學(xué)生的有限元分析能力達(dá)到了較好的水平。

根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合課程相關(guān)內(nèi)容，課外指導(dǎo)本科生完成熱機載荷下自增強壓力優(yōu)化分析，并發(fā)表在本學(xué)科核心期刊《壓力容器》上;指導(dǎo)本科生完成的本課程相關(guān)課題，諸如換熱器自力式節(jié)水裝置、大型塔設(shè)備催化劑顆粒一體化清理裝置、法蘭泄漏監(jiān)測裝置等系列成果，榮獲全國大學(xué)生過程裝備創(chuàng)新與實踐大賽特等獎1項、一等獎1項、二等獎1項;國際壓力容器會議學(xué)生科研創(chuàng)新競賽優(yōu)秀獎1項，湖北省第十四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎1項;其它省部級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎5項，三等獎1項;指導(dǎo)本科生申請國家專利10項，其中公開發(fā)明專利4項，授權(quán)實用新型專利4項。成果的取得離不開合理的選題，合理的調(diào)動學(xué)生自主創(chuàng)新的積極性。參加課程學(xué)習(xí)和學(xué)生自主創(chuàng)新活動的學(xué)生絕大多數(shù)都對科研產(chǎn)生了濃厚的興趣。在課程結(jié)束后，多人考入清華大學(xué)、華東理工大學(xué)、北京航天航空大學(xué)等高等學(xué)府繼續(xù)深造，形成了良好的自主學(xué)習(xí)氛圍。

5總結(jié)

本文以《壓力容器及過程設(shè)備》課程為例，提出了學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課程教學(xué)方法，并從學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的教學(xué)模式的作用、以《壓力容器及過程設(shè)備》為例的教學(xué)方法、教學(xué)難點和解決措施、以及教學(xué)實踐與成果等幾個方面進(jìn)行了詳細(xì)說明。從《壓力容器及過程設(shè)備》課程的實踐效果來看，培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識，取得了良好的教學(xué)成果，鍛煉了學(xué)生的動手能力，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。本教學(xué)方法為其它專業(yè)課程教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面有一定的借鑒意義。

基金項目：本項目獲武漢工程大學(xué)教學(xué)改革研究項目資助。

作者簡介：鄭小濤，（1982～），男，湖北武漢人，副教授，博士，主要從事承壓設(shè)備完整性方面的教學(xué)與科研工作。

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