“專創(chuàng)融合”教學背景下《材料科學基礎》課程改革探索

喬秀清，孫小華，余海洲

（三峽大學，湖北宜昌 443002）

隨著“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”進一步推進，我國已有很多高等教育院校開設了與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相關的必修課或選修課。同時，與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關的競賽逐漸增多，全國參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的大學生數(shù)量逐年攀升，創(chuàng)業(yè)基地的數(shù)量也在不斷增加。但是，目前高等院校存在專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育“兩張皮”的現(xiàn)象：（1）專業(yè)教育與“雙創(chuàng)”教育無法實現(xiàn)有機結合，部分任課教師對“雙創(chuàng)”教育知之甚少，學生在“雙創(chuàng)”學習中存在理論與實踐脫節(jié)。（2）專業(yè)教師在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育方面缺乏經(jīng)驗，教學師資力量薄弱，對“雙創(chuàng)”教學知之甚少。因此，調整人才培養(yǎng)方案、課程內容與授課方法，促進專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機結合；將專業(yè)教師與“雙創(chuàng)”教師兩種身份緊密連接，培養(yǎng)具有“雙創(chuàng)”經(jīng)驗的專業(yè)教師，努力實現(xiàn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育“兩張皮”向一體化結合的轉變，是目前各大高校亟須解決的問題。

三峽大學材料與化工學院自成立以來非常注重本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。近年來，學院以專業(yè)教育為根本，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)貫穿學生培養(yǎng)的諸多環(huán)節(jié)，經(jīng)過多年的發(fā)展，學院本科生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面取得了一定的成果，在全國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、創(chuàng)客中國、西部納米材料大賽、挑戰(zhàn)杯等比賽中取得較好的成績。本文以材料類學生的專業(yè)基礎課程《材料科學基礎》為例，介紹在“專創(chuàng)融合”方面積累的一些經(jīng)驗并探討改革的有效措施。

1 “專創(chuàng)融合”課程改革的必要性

在高等院校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，鼓勵大學生積極創(chuàng)業(yè)，有助于建設創(chuàng)新型國家，同時以創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)，促進大學生高質量就業(yè)[1]。大學教育主要是專業(yè)教育，專業(yè)教育是培養(yǎng)社會發(fā)展所需的專業(yè)人才的基本途徑。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是旨在培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)人才的實用型教育。專業(yè)教育是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的支撐，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是專業(yè)教育的有力補充。目前大學生受學習時間及學分的限制，接受創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的時間非常有限，高校開展的“雙創(chuàng)”課程主要為大學生創(chuàng)業(yè)基礎，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識的傳授為主，“雙創(chuàng)”的實踐環(huán)節(jié)主要是組織學生參與大學生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽及一些其他的創(chuàng)業(yè)型比賽[2]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育的融合不夠緊密，要在有限的條件下既保證專業(yè)教育的質量，又能兼顧創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，將專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機結合起來，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力與素養(yǎng)的專業(yè)人才成為各大高校需要思考的問題。因此，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育融合在一起，實現(xiàn)“專創(chuàng)融合”，有助于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的專業(yè)型人才[3]。

2 《材料科學基礎》課程教學設計

《材料科學基礎》是一門專業(yè)基礎課，主要講授材料的成分、結構與性能之間的關系及其變化規(guī)律。其主要內容包括：材料結構的基本知識、材料中的晶體結構、晶體缺陷、材料的相結構及相圖、材料的凝固、材料中的原子擴散、材料的變形與斷裂等，旨在傳授學生材料科學與材料工程方面的基礎理論知識，幫助學生掌握材料的結構與性能之間的關系，使其理解各類材料具有不同性能的本質原因。該門課程是材料類學生接觸的第一門專業(yè)課，對學生學習態(tài)度及學習興趣的培養(yǎng)起到非常重要的作用。《材料科學基礎》課程內容主要側重晶體結構、原子運動等基礎理論，內容比較微觀且抽象，趣味性不強，所以教學過程中易脫離實際，導致學生將基礎理論知識與實際結合的能力不強。因此，要有效地進行教學設計，在專業(yè)基礎課的教學過程中與實踐應用相結合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

因此，圍繞課程的實際應用目的及需求，《材料科學基礎》課程在實際教學過程中不斷引入項目導向的理論知識教學手段，主要借助于在中國大學MOOC 平臺上自建的獨立SPOC，通過翻轉課堂的方式，改變傳統(tǒng)的教學方法，實現(xiàn)以學生為主體、教師為主導的教學模式。為了緊跟時代發(fā)展，讓學生了解新材料的發(fā)展趨勢，在課堂教學中引入最新材料的技術，穿插科學研究的最新文章，既能調動學生的學習積極性，又能啟發(fā)學生進行思考，培養(yǎng)其創(chuàng)新思想。同時，以案例教學的方式，以歷史上發(fā)生的小故事、生活中與材料相關的問題等引出學習內容，強調理論知識在實際生活中所發(fā)揮的重要作用，培養(yǎng)學生利用所學專業(yè)基礎知識解決復雜問題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力及終身學習能力[4]，并在此基礎上，完善教學大綱、進行教學設計[5]。經(jīng)過多年的教學實踐探索，《材料科學基礎》課程教學取得了較好的課堂教學效果，學生上課積極性高、互動性強，探索求知欲較高，能保持較好的學習氛圍。

3 《材料科學基礎》“專創(chuàng)融合”的實踐探究

結合三峽大學材料類專業(yè)人才培養(yǎng)目標的需求，針對本校《材料科學基礎》課程的性質特點及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的要求，在實踐教學過程中主要總結了以下幾點經(jīng)驗：

（1）案例分析教學法。

《材料科學基礎》課程基礎內容理論性、抽象性比較強，在實際教學過程中，為了改變輸入式的教學模式，激發(fā)和培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的能力，課程設置了大量的案例教學分析。在實際教學過程中，由具體的生活案例引導學生思考問題，從而引出教學內容。課前要求學生提前預習基礎知識，課上利用翻轉課堂，從問題出發(fā)，引導學生進行討論，教師主要起引導及答疑作用，通過學生自己分析問題、解決問題，最終找到理論知識與實際應用之間的關系，重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力，幫助學生建立將所學理論用于具體實踐的能力。例如，在講到晶體結構基礎時，會以歷史上19世紀俄羅斯士兵軍大衣上的錫金屬紐扣在寒冷的冬天消失導致戰(zhàn)敗的案例引出，結合課前預習，引導學生談論為什么錫金屬發(fā)生相變會導致變成粉末？從而引出體心立方的晶體結構和面心立方的晶體結構的致密度的差異，通過探討學習加深學生對基礎理論知識的理解和運用[6]。講授基礎理論之后，再以1912年英國南極科考隊用錫焊接成的油桶，整桶煤油漏光，導致供給中斷，探險人員全部遇難的事情，進一步讓學生分析原因，并深刻體會學習基礎知識的重要性，培養(yǎng)其利用所學專業(yè)知識進行創(chuàng)新的潛力。再如，在講到原子擴散時，由于微觀粒子的運動肉眼難以看到，學生學習起來比較抽象，在此處結合日常生活中煤炭堆在墻角，墻角會逐漸變黑的例子，講述固態(tài)原子擴散的現(xiàn)象，進而分析原子擴散的速度及數(shù)學表達式。推導出菲克第一定律之后，再用氣體在高溫高壓儲存時容易泄露的問題，探討如何用菲克第一定律減少氣體的泄露，并利用日常可見的氣體存儲罐多為球形的知識加深學生對此問題的理解。通過案例教學法，可以實現(xiàn)理論教學與實際應用的有效結合，培養(yǎng)學生利用基礎知識解決復雜工程問題、利用專業(yè)知識進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

（2）主題探討教學法。

結合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的學習特點及目的，在《材料科學基礎》課程教學過程中，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的教育思想融入其中，以“主題”為牽引，鼓勵學生圍繞一個主題進行思考、設計，學生分成小組，教師結合當代材料科學發(fā)展的最新技術，將國際上的最新研究成果融入課堂，圍繞一項技術/一種材料布置課程內容相關的課題，學生自行查閱資料，進行總結、各組進行討論并提出問題的解決方案，最后每組推薦代表進行PPT演示并提交課程作業(yè)，該部分成績占課程總成績的20%。此模式為大學生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式的縮影，旨在讓學生了解創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的具體途徑及操作辦法、并培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

（3）課賽融合教學法。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才既要有基于專業(yè)知識的創(chuàng)新能力，又要具備創(chuàng)業(yè)相關的財務、市場、風險等方面的相關知識。多學科、多行業(yè)的知識貫通需要通過實戰(zhàn)練習才能真正掌握，因此，參加“雙創(chuàng)”類賽事是最直接有效的方式。在專業(yè)基礎課教學基礎上，為了培養(yǎng)學生具備參與“雙創(chuàng)”類比賽的能力，在理論教學過程中重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識，從教學過程中衍生出科技創(chuàng)新課題，并依托學院對本科生科技創(chuàng)新項目的支持政策，引導學生開展科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，將課堂教學延伸到實驗室，通過動手實驗培養(yǎng)其創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。將實驗室積累的成果用于參與學科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯等競賽，通過課內與課外、理論與實踐相結合的方式，不斷激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。課賽融合的教學方法不僅可以促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育的密切融合，還可以極大地調動學生學習的積極性，幫助學生建立專業(yè)自豪感與榮譽感，從而增強學習的內驅力。

4 《材料科學基礎》師資隊伍建設探索

目前，各校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相關工作主要是在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院開展，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院除了組織開展學生的“雙創(chuàng)”類課程及賽事，還負責“雙創(chuàng)”師資的培訓工作。培訓工作主要圍繞創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論和技能開展。目前，“雙創(chuàng)”學院對“雙創(chuàng)”師資的培訓工作主要圍繞以下幾個方面進行：（1）聘任不同專業(yè)的教師擔任大學生創(chuàng)業(yè)基礎課程的指導教師，并定期開展內部“雙創(chuàng)”教研活動，主要圍繞創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程內容進行討論與交流，相互分享在授課過程中的經(jīng)驗與心得，開闊思路，提升教學水平。（2）組織各專業(yè)教師參加“雙創(chuàng)”類賽事的培訓或者講座，比如就“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽的賽事規(guī)則、要點等進行政策解讀，并且邀請項目負責人對參賽心得體會進行研討和個案交流。（3）定期組織有學習意愿的教師參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的專題培訓，近年來，“雙創(chuàng)”學院已經(jīng)組織多批次教師參與多種專業(yè)技能培訓班，如“2021年三峽大學SYB 創(chuàng)業(yè)師資培訓班”“斯坦福創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導師培訓”等，經(jīng)過綜合培訓，專任教師掌握了“雙創(chuàng)”理論知識及經(jīng)驗。（4）“雙創(chuàng)”類教師除卻專業(yè)知識的傳授外，還要立足于實際，指導學生參與“雙創(chuàng)”類賽事，旨在使學生在實戰(zhàn)中獲得鍛煉和成長，實現(xiàn)“以賽促學，以賽促教”的教學模式，教師在教學過程中有所想、有所為，而學生能夠獲得將專業(yè)理論知識與實踐創(chuàng)新相結合的能力。經(jīng)過多年的努力，《材料科學基礎》的任課教師在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面都積累了豐富的指導經(jīng)驗，這有助于任課教師從大二開始就培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與能力，在專業(yè)基礎課的教學過程中不斷滲透創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，及早地引導學生走上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的道路，從而有助于學生在大學階段的學習過程中進行較深層次的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，培養(yǎng)具有一批具有較高創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力的創(chuàng)業(yè)者，真正實現(xiàn)以創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)[7]。

5 結語

“雙創(chuàng)”教育與專業(yè)教育的有機緊密結合不僅可以促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，也能幫助學生將專業(yè)知識融會貫通用于實際應用，解決學生培養(yǎng)與社會需求之間脫節(jié)的問題。專業(yè)基礎課程的教學過程與教學設計需要不斷完善與改革，對于專業(yè)教師“雙創(chuàng)”教育教學能力的培養(yǎng)和實現(xiàn)培養(yǎng)應用型人才的目標至關重要。