基于科研反哺教學的本研一體化課程體系構建研究

王吟 張曉東 周海東

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著教育體制的不斷創(chuàng)新，應用型學科面臨著對本科—碩士進行一體化協(xié)調培養(yǎng)的新需求。以環(huán)境工程材料課程為例，從課程培養(yǎng)方案和教學大綱、教學內容和教學方式、教學團隊三個方面構建基于科研反哺教學的本研一體化課程體系。為實現(xiàn)“基礎知識—專業(yè)知識—創(chuàng)新能力—實踐能力”的一體化協(xié)調培養(yǎng)以及創(chuàng)新實踐新機制提供理論依據(jù)。

[關? ? 鍵? ?詞]? 科研創(chuàng)新;本研一體化;課程體系;教學改革

[中圖分類號]? G647? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2022）06-0175-03

一、引言

教學與科研一直以來是高校人才培養(yǎng)的兩大支柱，也是用于衡量其教育教學質量和綜合實力的標準。隨著高校教育的發(fā)展，以科研補充前沿技術，以課堂延續(xù)基礎知識，大學教學已進入“研究型教學”階段。錢學森先生曾強調“中國大學缺乏創(chuàng)新精神，科技創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)問題，是我們國家長遠發(fā)展的一個大問題”。因此，在發(fā)展科研的同時，將科研與教學有機融合，運用科研成果服務于發(fā)展相對緩慢的教育教學活動，即實現(xiàn)科研反哺教學，是提高應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)質量的重要途徑。創(chuàng)新實踐是一個循序漸進、逐漸積累的過程，然而本科階段由于課程設置的特點，用于創(chuàng)新的時間非常有限，而本科生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)是研究生階段科研能力培養(yǎng)的基礎，同時研究生科研能力的培養(yǎng)亦可為本科生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)提供引領作用。

上海理工大學環(huán)境工程專業(yè)依托環(huán)境與建筑學院，1997年開始招收本科生，2002年獲得“環(huán)境工程”碩士學位授予權，2006年獲得“環(huán)境科學與工程”一級學科碩士學位授予權，2010年獲得“環(huán)境工程”專業(yè)碩士點和“能源與環(huán)境工程”博士點。本專業(yè)秉承“立足上海，依托行業(yè)，發(fā)展特色，服務全國”的辦學理念，根據(jù)專業(yè)特點，在注重基礎理論知識教學的同時，十分重視和加強學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

本文針對傳統(tǒng)教學模式的改革需求，提出基于科研反哺的本研一體化課程教學方式。采用貫通式培養(yǎng)思路，整合了本科生、研究生兩個層次的“環(huán)境工程材料”課程，優(yōu)化教育資源，強化人才培養(yǎng)，構建了“基礎知識—專業(yè)知識—創(chuàng)新能力—實踐能力”教學體系，形成了本科生階段與研究生階段有效銜接的貫通式一體化培養(yǎng)模式，不僅有利于學生科學研究能力、創(chuàng)新能力和實際問題解決能力的培養(yǎng)，還有利于環(huán)境工程專業(yè)的持續(xù)發(fā)展，也為提升我校研究型教學水平發(fā)揮重要作用。

二、基于科研反哺教學的本研一體化培養(yǎng)意義

大學教學屬于普及性教學，主要是專業(yè)知識的基礎啟蒙，多數(shù)課程是依據(jù)基礎教材講授的，科學知識的深入研究也源于這些基礎理論。然而傳統(tǒng)分段式的人才培養(yǎng)模式在本科和研究生階段有各自的培養(yǎng)目標、課程體系與培養(yǎng)方案，其相對獨立的課程設置往往會引起課程銜接不合理、授課內容重復或缺失等問題，不利于學生對專業(yè)知識進行橫向、縱向的歸納與整理，因此難以實現(xiàn)更高質量、更高效率的培養(yǎng)效果，特別是在一些對基礎理論和系統(tǒng)專門知識的學習及掌握有較強連續(xù)性要求的學科中。此外，在創(chuàng)新研究方面，分段式教學難以實現(xiàn)學生的連貫性科研工作，不利于科研能力和綜合素質的全面提升，同時也不利于持續(xù)而深入地開展科研課題研究。

本研一體化培養(yǎng)不僅是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要，也是環(huán)境工程專業(yè)學位培養(yǎng)的客觀使然。“環(huán)境工程材料”作為環(huán)境工程的專業(yè)課程，具有較強的理論性、實踐性和應用性，隨著科學觀念的日益更新，其應用領域不斷拓寬，新材料、新方法、新技術快速發(fā)展。因此在該門課程體系設計中以科研創(chuàng)新為依托建設本研一體化教學機制，能夠有效地提升本科生的自主學習能力、科技創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力、教研適應能力等，更加全面地發(fā)展本科教育，提升整個本科教育階段的教學質量，同時與研究生階段的學習起到很好的銜接作用，以適應研究生階段的科研模式。

三、“環(huán)境工程材料”本研一體化課程體系構建措施

應用型本科、專業(yè)碩士作為應用型技術人才的培養(yǎng)目標，要根據(jù)各自的培養(yǎng)目標定位與層次特征，優(yōu)化理論和實踐課程體系，其重點就是建立兩個層次的課程體系之間的高度銜接，并形成一定的層次梯度。下面就以“環(huán)境工程材料”課程為例，在科研創(chuàng)新的基礎上為該課程實現(xiàn)本研一體化建設的改革和構建進行深入探討。

（一）課程培養(yǎng)方案和教學大綱構建

在以往的教學模式中，本科階段的“環(huán)境工程材料”主要介紹過濾材料、吸附分離材料、功能催化材料、膜分離材料、噪聲污染控制材料、電磁波防護材料、離子交換樹脂等的制備及性能等方面的基本理論知識，而對各環(huán)境工程材料的研究進展并沒有進行深入拓展。研究生階段的“環(huán)境工程材料”雖然將側重點放在了材料的設計、改性、應用上，然而就其基本理論知識仍然進行了大量的重復性介紹，因此呈現(xiàn)出本研課程之間相互獨立、內容無系統(tǒng)性、部分內容重復、側重點不清晰等問題。

根據(jù)新工科背景下工程教育的培養(yǎng)目標，應制定本科生、研究生課程培養(yǎng)方案，以強化學生的基礎知識、創(chuàng)新能力、綜合實踐應用能力，同時在課程內容設置上控制好兩個階段的深度與廣度，刪減重復內容，并且拓展和補充與課程內容相關的新技術、新知識、新理論和新工藝，以及反映當代新工科工程科學領域發(fā)展前沿的內容。其主要調整的思路如下。

1.本科階段

本科階段共有32個學時，針對“環(huán)境工程材料”課程的內容和特點設置知識體系，注重理論知識系統(tǒng)性和實踐能力的培養(yǎng)，重在培養(yǎng)應用理論知識解決實際工程問題的能力，建立以專業(yè)知識為基礎、以綜合設計能力為目標的課程體系。

2.研究生階段

研究生階段共有36個學時，注重基礎理論知識的梳理，并進一步提高學生的研究探索和動手能力，其最終目的是提升學生的學習能力、分析能力、解決問題能力以及團隊協(xié)作能力。課程大綱設置包含兩個層面：一是理論課程（24學時），在達到研究生所必需的專業(yè)理論水平的基礎上，拓寬其知識面，尤其是與當前國家基礎設施建設相關的，具有前沿性和實用性的專業(yè)知識，使學生通過學習把握學科前沿，并將所學知識用于分析、解決實際工程問題。主要內容對標理論課程每一專題進行對應的實驗環(huán)境設置，包括過濾材料（3學時）、吸附材料（3學時）、催化材料（3學時）、膜分離材料（3學時）。

（二）教學內容和教學方式構建

對于科研創(chuàng)新型本研一體化課程內容的構建，其重點是做好本科和研究生課程內容的銜接和深化。本課程需以環(huán)境工程材料的前沿問題為背景，以科研項目為依托，將創(chuàng)新人才的能力要素具體化，把能力培養(yǎng)落實到課堂教學的各個環(huán)節(jié)，圖1是環(huán)境工程材料本研一體化課程的課程設計圖。

本科階段的課程內容在原有基礎理論的基礎上增設了案例專題以及實驗驗證兩個部分。首先是對環(huán)境工程材料的基本概念及分類，過濾材料、吸附分離材料、催化材料、膜分離材料、噪聲污染控制材料、電磁波防護材料等的制備及性能進行詳細介紹。為了擴展學生的知識面，在每一種“環(huán)境工程材料”對應的章節(jié)中，增加該類材料的初步應用及其學術前沿研究進展相關內容的專題理論教學。同時穿插一些演示性或仿真驗證性實驗環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)理論和實踐相結合，激發(fā)學生的科研興趣，并適當鍛煉學生的動手能力。例如，讓學生以軟件仿真的形式體驗吸附材料的制備過程，參觀用以表征催化材料表面物理形貌的儀器設備，對于過濾材料的污染物過濾效率進行理論計算及結果分析等，以此來提高學生分析和解決問題的能力。

研究生階段的課程內容主要包括理論專題學習、前沿技術總結以及課題設計三個部分。首先通過緒論，對本科階段所學的環(huán)境工程材料相關理論知識進行梳理，不僅是對基礎知識進行復習和回顧，更重要的是引導學生深度思考幾種環(huán)境工程材料之間的特征和區(qū)別，不同材料之間的聯(lián)用方式，復合功能材料的構建思路，授課過程中以學生研究思考為主，教師引導為輔。其次，每一類環(huán)境工程材料都以一個專題講座的形式，就其研究前沿進行詳細介紹，著重突出材料的新原理、新發(fā)現(xiàn)、新技術、新應用，力求與科技發(fā)展緊密銜接。與此同時，要求學生以團隊的形式通過資料搜集、分析討論、整理的過程實現(xiàn)知識的融合，完成新型材料制備方案的設計、理化特性的表征以及性能的分析等，提升其研究能力和團隊合作能力。

（三）教學團隊構建

教師隊伍是提高教育培養(yǎng)質量的關鍵因素，基于科研創(chuàng)新的本研一體化課程的任課教師應該同時具備較高的學術水平和豐富的實踐經(jīng)驗。在教師隊伍建設方面，必須注意每位教師的知識結構和專業(yè)背景的互補性。依據(jù)環(huán)境工程材料課程內容的內在聯(lián)系和教師科研方向的關聯(lián)性，建立“一位主要授課教師+三位專題授課教師+一位實驗教學教師”的多層次教師隊伍。主要授課教師為具有豐富教學經(jīng)驗的“老”教師，專題授課教師分別為具有海外經(jīng)驗的青年教師、具有實踐經(jīng)驗的行業(yè)專家或企業(yè)工程技術人員、具有交叉學科背景的教師。以老教師扎實的教學經(jīng)驗及理論基礎知識為依托，青年教師為前沿的專業(yè)研究方向及視角提供“科研反哺教學”的內容素材，企業(yè)專家豐富的國際化工程項目經(jīng)驗提供教學案例，同時以實驗教師為輔助，吸引學生積極參與課堂教學，進一步提升學生的動手能力和團隊協(xié)同能力。

在教學條件方面，依托實驗室強大的硬件條件和豐富的案例展示，建立直觀的教學實體平臺。同時，搭建在線教學平臺，加強課前預習以及課后拓展環(huán)節(jié)，通過在線發(fā)布工程典型案例，引發(fā)學生思考和討論。同時搜集優(yōu)秀MOOC以及學科前沿訊息視頻，結合每次課的教學內容有選擇性地推薦給學生，強化學生的自主學習能力。此外，根據(jù)學生在課上提出的探究問題以及課后的深入研究，進一步拓展而衍生新的研究課題，鼓勵學生參加大學生“挑戰(zhàn)杯”和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，化理論為實踐操作，強化學生的動手和表達能力，力爭將環(huán)境工程材料打造成一門適應新工科發(fā)展需求的精品課程。

四、結語

高校的基礎教育與高層次教育是一個有機體，如何打通本科生高年級與研究生教育之間的隔離，已成為我國眾多高職院校重點研究的課題。本文以環(huán)境工程材料為例，針對我校本科生和研究生的實際教學情況，從課程培養(yǎng)方案和教學大綱、教學內容和教學方式、教學團隊三個方面重新構建了基于科研反哺教學的本研一體化課程體系。主要結論如下：（1）將純理論的教學模式向“理論+實踐”的混合模式進行轉變;（2）增設本科生階段課程的案例專題以及實驗驗證內容;（3）深化研究生階段課程的課題設計環(huán)節(jié);（4）建立“一位主要授課教師+三位專題授課教師+一位實驗教學老師”的多層次教學隊伍;（5）構建“基礎知識—專業(yè)知識—創(chuàng)新能力—實踐能力”的一體式教學體系。研究成果為實現(xiàn)對本研工程實踐、學術研究和科技開發(fā)創(chuàng)新能力的一體化協(xié)調培養(yǎng)，為進一步開發(fā)完善可操作性強、以生為本的本研一體化創(chuàng)新實踐型機制提供了理論依據(jù)和實踐基礎。

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◎編輯 薛直艷