在物理專業(yè)課中引入專利教學(xué)方法的探索與實踐

寇志起,嚴(yán)非男

(上海理工大學(xué) 理學(xué)院,上海 200093)

素質(zhì)教育的根本目標(biāo)是促進學(xué)生全面發(fā)展,素質(zhì)教育的觀念早已深入人心[1]。但在很多人的觀念中仍然認為素質(zhì)教育是義務(wù)教育的事情,與非義務(wù)教育的關(guān)系不大,這種看法有失偏頗。中共中央、國務(wù)院《關(guān)于深化教育改革全面推進素質(zhì)教育的決定》明確指出:“實施素質(zhì)教育要貫穿于幼兒教育、中小學(xué)教育、職業(yè)教育、成人教育、高等教育等各級各類教育,應(yīng)當(dāng)貫穿于學(xué)校教育、家庭教育和社會教育等各個方面?！边@是對以前素質(zhì)教育界定范圍的重大突破。由于義務(wù)教育資源分配不均,很多進入高等教育階段學(xué)習(xí)的大學(xué)生在義務(wù)教育階段并沒有體會到素質(zhì)教育的真正內(nèi)涵,進入大學(xué)以后,在沒有了考試和升學(xué)壓力的嚴(yán)進寬出的大學(xué)氛圍中,缺少了積極進取的動力。他們將通過考試和修完學(xué)分作為主要目的,在很多課程的學(xué)習(xí)過程中缺乏學(xué)習(xí)的興趣,主動參與的意識不強。只重視知識的傳授,而輕視能力的培養(yǎng),只重視少數(shù)學(xué)生,而輕視了多數(shù)學(xué)生,這些明顯具有應(yīng)試教育特征的現(xiàn)象在大學(xué)教育中也是屢見不鮮。在當(dāng)今社會,科技發(fā)展日新月異,社會進步日益轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動。高等教育同樣需要高度重視和發(fā)展素質(zhì)教育,大力培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才,才能在激烈的國際競爭中搶占發(fā)展主動權(quán)和制高點,立于不敗之地。習(xí)近平總書記指出:“人是科技創(chuàng)新最關(guān)鍵的因素,創(chuàng)新的事業(yè)呼喚創(chuàng)新的人才,創(chuàng)新驅(qū)動實質(zhì)上是人才驅(qū)動?！边@些論斷深刻揭示了人才與創(chuàng)新的關(guān)系,大學(xué)生是未來科技創(chuàng)新的主力軍,加強高等學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng),提高人才培養(yǎng)質(zhì)量已經(jīng)成為我國大學(xué)教育研究與探索的焦點問題[2-3]。通過多年的教學(xué)經(jīng)驗,在物理專業(yè)課中引入專利教學(xué)方法,有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動參與熱情,在完成專業(yè)課教學(xué)任務(wù)的同時,培養(yǎng)和提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

由于“液晶顯示技術(shù)原理及應(yīng)用”和“LED制造技術(shù)與應(yīng)用”這兩門專業(yè)課程與專業(yè)基礎(chǔ)課不同,沒有深奧難懂的理論計算,主要涉及相關(guān)器件原理及技術(shù)應(yīng)用,與我們的日常生活息息相關(guān),因此選擇這兩門專業(yè)課作為實踐的對象。專利文獻是科研成果的重要體現(xiàn),其數(shù)量和質(zhì)量也代表了一個國家的綜合國力或者一個企業(yè)的科研實力,其中專利文獻作為技術(shù)信息最有效的載體,包括了90%～95%的世界科學(xué)技術(shù)信息,相對于其他文獻形式,專利文獻更具有新穎性、創(chuàng)造性和實用性,通過查閱專利文獻,有助于提高科研項目的研究起點和研究水平[4-5]。

一、教學(xué)方案設(shè)計

(1)查閱文獻環(huán)節(jié)?？茖W(xué)研究的過程就是在吸收和借鑒別人研究成果的基礎(chǔ)上不斷進行新探索的過程。通過查閱文獻,我們可以了解現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)問題,借鑒方法,開拓思路。與科研論文相比,查閱專利文獻并不需要深厚的理論基礎(chǔ),更適合本科生。在專業(yè)課的教學(xué)過程中,上課之前,學(xué)生自己通過相關(guān)網(wǎng)站或者圖書館查閱與本課程相關(guān)的授權(quán)專利文獻,最好是發(fā)明專利,仔細閱讀,弄清楚該專利要解決的問題和采用的方法,從查閱的專利文獻中選取2篇最有價值的做成PPT文件,留待下次上課親自講解。每次上課,安排2～3人進行專利講解10～20分鐘。

(2)PPT演示環(huán)節(jié)。一般來說,理工科的大學(xué)生不會專門開設(shè)辦公軟件這門課,但辦公軟件的操作和使用卻是日常生活和工作中必不可少的能力,經(jīng)常遇到很多大學(xué)生對Word,Excel和PPT軟件的基本操作都沒有掌握的情況。教師們會要求學(xué)生將自己查閱的文獻做成PPT在課堂上演示給其他同學(xué),演示過程中對專利要解決的問題、解決的方法和方法的優(yōu)缺點做出詳細講解。演示和講解也是一個交流和傳播的過程,講解效果的好壞不但與上課之前是否經(jīng)過充分準(zhǔn)備有關(guān),也與個人的表達能力和心理素質(zhì)密切相關(guān)。而個人的表達能力和心理素質(zhì)通過反復(fù)的鍛煉是可以不斷提高的。

(3)相互提問環(huán)節(jié)。在求知的過程中,學(xué)與問是相輔相成的,要想求得真知就必須養(yǎng)成勤學(xué)好問的好習(xí)慣,正所謂“君子學(xué)以聚之,問以辯之”“理不辯不清,道不辯不明”,很多人生的道理或者重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是在爭辯中變得越來越清晰,越來越明朗。經(jīng)不起爭論的理論算不上真正的理論,提不出問題的人只能說明你缺乏思考。所以在一位學(xué)生講完專利之后,教師們會要求別的學(xué)生針對這個專利講解提出問題,引導(dǎo)他們針對這一問題進行討論。在辯論和討論的過程中,同學(xué)們進一步加深了對該專利內(nèi)容的理解,進而提出自己的想法和建議。

(4)考察方式環(huán)節(jié)。在應(yīng)試教育中,考試分數(shù)是評價教育質(zhì)量的唯一標(biāo)準(zhǔn),但是在素質(zhì)教育中,考試只是作為檢查教學(xué)效果的一種手段。雖然素質(zhì)教育也同樣需要考試,但考試內(nèi)容和考試方式可以略有變化。教師們對課程學(xué)習(xí)效果的檢查方式是開卷形式,在課程結(jié)束的時候,每個同學(xué)選擇一個與該課程相關(guān),而且自己感興趣的技術(shù)問題,利用學(xué)到的專業(yè)知識,參考其他文獻中的工作,提出自己的解決辦法,或者提出相關(guān)技術(shù)的一個具體應(yīng)用,將自己的想法寫成一個專利文件。通過對學(xué)生提出想要解決的問題的重要程度,解決問題的方法是否具有創(chuàng)新性和可行性,以及書寫格式是否規(guī)范等三個方面進行評判,給出最后的考試成績。這樣的考核方式避免了學(xué)生考前死記硬背知識點,考后又全部忘光的通病,減輕了學(xué)生課業(yè)負擔(dān),同時又增強了學(xué)生應(yīng)用知識的能力,做到所需即所學(xué),所學(xué)即所用。

二、教學(xué)實踐效果

(1)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的鍛煉和培養(yǎng)。創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的培育是一個長期的過程。創(chuàng)新精神的實質(zhì)就是解放思想,實事求是,追求真理,勇于批判。在課程開始的時候,學(xué)生們還是習(xí)慣以前的學(xué)習(xí)方法,對課本和文獻里面的知識只是被動的接受,對里面存在的問題缺乏質(zhì)疑的勇氣,只是為了講解而講解,很難發(fā)現(xiàn)問題,提出的問題也很淺顯。通過多次進行課堂引導(dǎo)和討論,同學(xué)們逐漸能夠發(fā)現(xiàn)其他文獻中不嚴(yán)謹或錯誤的地方,敢于提出質(zhì)疑,甚至提出自己的見解。這對每個同學(xué)來說,都是一種進步。盲目崇拜,只會讓自己固步自封,只有敢于打破桎梏,才有可能實現(xiàn)創(chuàng)新。通過查閱文獻,同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了很多教科書上不會提到,但是現(xiàn)實中卻存在的問題,結(jié)合其他人的工作,他們也提出了一些自己的解決方法,有多名同學(xué)已經(jīng)開始嘗試申請發(fā)明專利,部分發(fā)明專利已經(jīng)被授權(quán),例如:“自散熱LED燈及其散熱結(jié)構(gòu)”(授權(quán)公告號:CN 105135256 B);“散熱裝置”(授權(quán)公告號:CN 105135390B);“自動報警井蓋裝置”(申請?zhí)?CN 201710182546.7)等等。通過引入專利教學(xué),同學(xué)們解放了思想,了解了創(chuàng)新的意義,領(lǐng)會了創(chuàng)新的精神,鍛煉了創(chuàng)新的能力,親力親為,獨立探索并開始自身的創(chuàng)新實踐,用自己所學(xué)的科學(xué)知識為社會創(chuàng)造了價值。通過講解專利文獻,讓同學(xué)們在學(xué)會尊重別人創(chuàng)新勞動成果的同時,也增強了對自我創(chuàng)新成果的保護意識。

(2)主動參與意識的提升。楊江南在《教學(xué)反思:高分與素質(zhì)并重的學(xué)習(xí)方法》一書中提到:教育不可能教給學(xué)生一切,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力是成功教育的根本,基本素質(zhì)的培養(yǎng)是素質(zhì)教育唯一正確的出發(fā)點[6]。在以教師為主體的課堂教學(xué)中,學(xué)生很難參與其中,課堂沉悶的同時,教學(xué)效果也會大打折扣。通過專利講解的方式,將部分課堂時間交還給學(xué)生,提高他們的課堂參與意識和參與的主動性,在活躍了課堂氣氛的同時,學(xué)習(xí)效果也得到大幅提升。課本知識有遲滯性,有些同學(xué)為了更清楚地講解專利文獻,在講解之前主動查閱了在專利和課本中都沒有提到的最新技術(shù)。例如在液晶顯示技術(shù)原理及應(yīng)用的課程中,有些同學(xué)特意增加了量子點顯示技術(shù)和Micro LED顯示技術(shù)等新型顯示技術(shù)的內(nèi)容,擴展了大家的知識范圍,也發(fā)現(xiàn)了自己的興趣所在。真正的教育是自我教育,而自我教育的直接動力是每個人的主觀能動性?？萍嫉陌l(fā)展日新月異,知識的更新更是一日千里,因此,倡導(dǎo)尊重,發(fā)揮和完善學(xué)生的主動參與意識對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和未來發(fā)展都是至關(guān)重要的。

除此以外,學(xué)生們在查閱文獻、口頭表達、交流溝通等方面的能力也都有了很大提升。絕大多數(shù)的同學(xué)都是第一次走上講臺,在眾人面前做演示和講解,緊張是難免的,手足無措者有之,大汗淋漓者有之,聲如細絲者有之。不過通過多次的鍛煉,部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計的答辯中已經(jīng)可以做到氣定神閑,胸有成竹了,這些都是經(jīng)過多次鍛煉以后表達能力獲得提升的結(jié)果。

三、結(jié)束語

在世界各國人才爭奪日益激烈的背景下,我國比以往任何時候都更加重視人才。人才是創(chuàng)新實踐的主體和主導(dǎo)者,也是科技創(chuàng)新的根基和關(guān)鍵。以灌輸、說教和被動接受為特征的應(yīng)試教育在我國高等教育中依然存在,只有改變束縛學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力發(fā)展的教育觀念、教育模式,改進教學(xué)方法,以學(xué)生為中心,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,才能實現(xiàn)全面的素質(zhì)教育。