“省一流專業建設背景下”無機非金屬材料工程專業規范實踐課程的構建

郝玉成 秦廣超 程繼海 季宇凡

合肥學院，安徽 合肥 230601

一、省一流專業建設背景

省級一流專業建設是指建設有特色高水平本科教育的省級一流本科專業。省級一流本科專業建設點是教育部實施一流本科專業雙萬計劃建設的省級專業點，屬于一流本科專業建設點。

省一流專業建設在社會的經濟發展中起著重要的基礎性和戰略性作用，對推動創新驅動發展戰略，增強國家核心競爭力都具有十分重要的意義。根據國務院2015 年印發的《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》指出，到21 世紀中葉，我國一流大學和一流學科的數量和實力將進入世界前列，基本建成高等教育強國的戰略目標。這表明，一流專業建設將是實現高等教育新型發展的戰略安排，也是未來中國高等教育工作的重點。

自20 世紀末以來，在中國基本上形成了中央和省級人民政府“兩級管理、以省為主”的高等教育管理體制。因此，充分發揮省級政府在一流大學建設中的基礎作用，是實現中國一流大學建設戰略構想的前提和保障［1］。省一流專業建設正是基于這樣的背景下展開的。就目前的戰略形勢來看，省一流建設專業已經取得一定成效［1］。

截至2021 年，教育部共立項三批國家和省級一流本科專業建設點，我省44 所省屬本科高校共入選國家級一流本科專業建設點298 個、省級一流本科專業建設點617 個，省屬本科高校一流本科專業點建設實現了全覆蓋，入選國家級一流本科專業點總數較全國平均233 個高出65 個。

高等教育發展的復雜性決定了省一流專業建設是一項系統工程。在省一流專業建設進程中，必須結合當下的國家國情和地區經濟發展的實際情況，以專業規范體系構建為核心，以人才隊伍建設為引領，加快體制機制創新，保證省一流專業建設能夠科學、有效、有力地推進［1］。

在以計算機和網絡為基礎的信息社會中，任何高等教育專業的教學過程都無法脫離計算機。從高等教育的角度來看，無機非金屬材料工程專業關注培養學生在專業相關軟件方面的應用，是為了滿足學生以后的個人發展和企業對人才的需求。日漸蓬勃發展的信息社會要求我們無機非金屬材料工程專業的同學，必須了解專業相關軟件技術的相關知識，必須掌握軟件的基本操作，必須具備綜合運用知識的能力。由此可見，計算機在材料科學中的應用是無機非金屬材料工程專業教學中完成培養目標、培訓學生的專業技術能力的關鍵環節，是專業人才培養方案和教學計劃的重要組成部分。

二、無機非金屬材料科學工程專業實際課程中存在的問題

（一）課程現狀

隨著無機非金屬材料科學在經濟發展中占比逐漸增大，許多高校以此為立足點進行無機非金屬材料方面相關教學課程的開設，為相關領域高級應用型人才培養奠定了良好的基礎。當下，工程教育在絕大部分高校以專業知識為主、以實踐教學為輔的問題廣泛存在，這無疑會造成學生在工程實踐能力及創新創業能力上的匱乏，不利于學生工程意識的培養和工程素質的養成。

就目前的理工科專業課程的情況而言，大多數課程都以線下授課為主，相關的課程視頻或者是線上的相關資料都作為課前預習或擴展型的資料。對于課程的實際進展并沒有太大的影響。

但是，以《計算機在材料科學中的應用》這門課程為例，《計算機在材料科學中的應用》這門課程中，計算機應用是課程主體，這就表明這門課程即使是線下授課，它的大多數課程時間也應當是在機房中進行的，確保同學們能夠擁有足夠的上機時間進行操作練習，這無疑是對課程建設的挑戰，這要求老師在線下授課的過程中確保同學們能夠集中精力在老師所講的授課內容中，并在后續的實操過程中能夠吸收課堂上學習到的知識，充分掌握。

且自2019 年年底的新冠疫情暴發后，疫情防控期間給正常的教學工作帶來了一定的影響。如果學校所在地區出現疫情，那么由于疫情導致的不可抗力因素，學校在特殊情況下不得不采取封校措施來保證在校學生及教職工的安全，在這種情況下，所有的線下課程將無法正常進行，需要全部轉為線上，上網課隨時可能成為一種常態。在這種情況下，線上授課無疑會對課程的建設情況起到一定的影響，老師們需要通過網絡進行教學，在授課過程中需要時刻關注學生們的上課狀態，想方設法調動學生學習的積極性，要在保證課堂質量的同時，保證學生能夠參與課堂并掌握這些知識。

（二）存在的問題

無機非金屬材料工程專業課程面臨的問題主要可以分為以下幾點：

1．疫情防控期間，線下上課隨時可能會受到影響，線上授課即全民在線教育時代被動催熟。線下授課的方式無法完全照搬至線上授課，這無疑對老師們提出了更大的挑戰。

2．傳統無機非金屬材料工程的建設，課程目標主要在于課程相關專業知識的傳授，缺乏實踐教學。就目前的課程安排而言，實踐相關的教學課程中主要是實驗演示，學生們缺少足夠的實踐機會，實踐能力缺失。

以開展的教學實踐體驗為根據，筆者以為無機非金屬材料工程專業中《計算機在材料科學中的應用》這門課程，存在以下問題：

1．課時較短，缺乏足夠的實踐時間。同學們的上課時間雖然都是在機房進行的，但是由于老師上課需要有一定的示范時間，且課程課時相對較短，同學們擁有的實踐時間不免相應縮小。

2．上課效率低。由于課程的上課時間都在機房，且教學模式采用的是一對多，在上課過程中，老師難免會有照顧不到的地方，部分同學在缺乏老師監督的情況下，容易注意力不集中，影響到教學效果，進而導致上課效率的降低。

3．課后作業形式相對單一。本門課程的課后作業均以Word 文檔形式提交。但是課程上學習的軟件操作功能各不相同，許多軟件它的操作結果并不能夠通過Word 文檔顯示出來。課后作業是老師針對當前課堂教學布置下的作業，用于檢測課堂效果。這需要課后作業能夠清晰地反映出同學們對于課程內容的掌握程度，Word 文檔雖然能在一定程度上體現同學們的學習效果，但是并不能夠幫助老師更加清晰地掌握同學們對于課程情況的了解程度。

三、無機非金屬材料工程專業規范實踐教學體系改革與創新策略

高校理工科無機非金屬材料工程專業的培養目標是“培養適應社會主義現代化建設需要、德智體全面發展、具有創新精神和實踐能力獲得工程師基本訓練的高級工程技術人才”。顯然要滿足上述工程技術人才的培養目標，科學的實踐教學體系的構建是完成這個目標的重要保證［2］。

材料科學專業的規范知識體系重點在于實踐教學體系，圍繞人才培養目標，在制定教學計劃時，通過合理的課程設置和各個實踐教學環節（實驗、實習、實訓、課程設計、畢業設計、創新制作等）的合理配置，建立起來的與理論教學體系相輔相成的一套教學內容體系［2］。實踐教學知識體系的構建要以學生知識和能力協調發展為目標，培養學生工程能力和創新能力，提高學生綜合素質為目標，構建完整的實踐環節知識體系，以順利實現人才培養的目標。

無機非金屬材料工程專業規范實踐教學體系在改革創新上需要堅持以應用型人才培養為核心，構建開放的教學模式，重視教學改革，提高教學質量，以教促學，教學相長［3］。

（一）改善教學行為，改進教學方法

以教學內容為重點，參照專業培養目標和畢業要求來改進教學方法，教學內容的前后形成銜接，構建完整的教學體系。在教學過程中，可由課本上的內容聯系材料領域的實際操作，與工程實際相結合。

按照教育部提出的“提高科學素養、在課堂中開展探索性學習”，改進教學手段，通過探索式和啟發式教學，培養學生科學自主的探索能力，學生對于工程實際的認識進一步加強。以學生為中心，充分發揮學生的自我能動性，教師策略性引導，讓學生自發探索并掌握知識，學會認識和解決問題，發現問題的背后因素和聯系，逐步產生自己的獨特認識，讓學生對學習的知識理解得更透徹，掌握得更牢固［4］。

以計算機技術在材料科學中的應用進行舉例，由Origin 軟件的部分操作擴展到一些專業相關實驗過程中。能夠通過Origin 軟件達到的效果，數據處理的相關過程。這些內容的優化，不僅滿足了學生的學習成長規律，更滿足社會發展的新要求，有利于學生的個人發展和企業對人才的相關需求。

（二）改革線下教學，改變教學模式

對于線下教學的改革，需要以學生為主體，探索適合運用于今年學生的個性課堂學習方式，改變傳統的教學模式。把教學的重點從單純的知識傳授向知識體系的構建方向轉移，重視構建學生的知識網絡以及思維邏輯的培養。

充分發揮傳統授課課堂在知識轉化方面的優勢，包括對學生專業志向的確立、學習路徑的獲取以及應用能力的提升等等。以OBE 產出導向理念為指引，在課堂教學中充分發揮學生學習的主體性，老師更多扮演指引和啟發的重要角色；讓學生積極參與探究和討論，弱化復雜公式的推導和記憶，概念化、機械化背誦等等；應用為導向，強化材料科學專業理論公式在工程實踐和教師科研中的具體應用。通過教學改革，逐漸扭轉重“教”輕“學”的填鴨式教育模式，使“教與學”的質量得以同步提高［4］。

（三）優化線上課程資源

依托超星、慕課的在線學習資源平臺向學生提供課程相關的優質課程資料，讓學生能夠自主進行線上學習；建設作業題庫和線上考試內容，能夠讓同學們隨時隨地在手機端對所學內容進行檢測，便于同學們了解自身對課程的掌握，及時采取相應措施，同時，有利于教師掌握同學們對課程的了解程度，及時調整教學內容。

（四）培養工程意識，強化工程素養

以工程教育專業認證為契機，加強政府、學校和企業的合作，全面調研地方產業、工業和企業對工程技術人才需求的大數據，形成“工程應用”知識體系；對課程內容和當地企業資源深度融合，形成優勢互補的鏈條機制。對教師隊伍結構進一步優化，做到“引進來”和“走出去”并行，積極引進工程實踐背景的技術技能型人才；同時，讓校內專業教師走出去，深入企業一線掛職鍛煉，不斷提升專業教師的工程素養和實踐能力，力爭達到工程師和學生職業指導師的素質要求［5］。與此同時，可以采用模擬仿真系統，確保同學們即使是在一些特殊情況下，也可以通過模擬仿真系統體會參與工程實踐，了解工程實踐的實際內容，增加相應的知識和了解，有利于加強工程素質培育。

四、結語

本文結合自身專業特色，提出了基于《計算機在材料科學中的應用》這門課為基礎的“省一流專業建設背景下”無機非金屬材料工程專業規范實踐教學體系的教學體系改革與創新，致力于通過改善教學方法，改革線下教學，優化線上資源，培養工程意識，培養學生的自主學習能力，提高學生的學習興趣，進一步提升教學效果，以期獲得更好的教學效果。對于無機非金屬材料工程專業的學生來說，如何將計算機操作知識與無機非金屬材料工程專業知識及自身所需有機結合，使學校教育真正做到滿足學生自身成長需求，達到企業對人才的要求、切合社會預期。