面向材料科學(xué)與工程專業(yè)的研究性教學(xué)探索

王 卓,趙慧君,梁寶巖

(中原工學(xué)院 材料與化工學(xué)院,河南 鄭州 450007)

研究性教學(xué)在本科教學(xué)實(shí)踐中能夠切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力,在高等教育領(lǐng)域廣受關(guān)注。研究性教學(xué)不僅是落實(shí)科教興國、人才強(qiáng)國和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措,也是加強(qiáng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng),加快一流創(chuàng)新生態(tài)構(gòu)建的必然要求。從目標(biāo)導(dǎo)向的教學(xué)活動(dòng)來講,研究性教學(xué)以培養(yǎng)高水平創(chuàng)新型人才為目標(biāo),有效促進(jìn)了學(xué)生探究精神和獨(dú)立思維能力的發(fā)展,強(qiáng)化了學(xué)生理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力,使學(xué)生能夠更好、更快地適應(yīng)職業(yè)發(fā)展的需要,實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的最大化。

材料科學(xué)與工程專業(yè)是以培養(yǎng)具有多學(xué)科交叉、創(chuàng)新能力突出的高素質(zhì)復(fù)合型工程技術(shù)人才為首要目標(biāo),畢業(yè)生應(yīng)掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)研究意識(shí)。本文首先闡明了研究性教學(xué)的理論內(nèi)涵,進(jìn)而結(jié)合材料科學(xué)與工程專業(yè)的綜合培養(yǎng)方案,從課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)和教學(xué)效果評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)探討了如何將研究性教學(xué)落實(shí)在學(xué)生培養(yǎng)的全過程中。強(qiáng)調(diào)了研究性教學(xué)在學(xué)生綜合能力培養(yǎng)方面的重要性和必要性,對(duì)于材料科學(xué)與工程專業(yè)的課堂、實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)和改革等具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。

1 研究性教學(xué)的理論內(nèi)涵

研究性教學(xué)是以發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力為首要目的,具體課題為落腳點(diǎn),深入分析復(fù)雜問題為實(shí)踐手段,讓學(xué)生在真實(shí)情境中培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力、分析和解決問題能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等。因此,研究性教學(xué)是以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)未來學(xué)習(xí)、工作適應(yīng)能力的教學(xué)方法[1]。相較于傳統(tǒng)的呈現(xiàn)性教學(xué),研究性教學(xué)并非單純“把問題放在桌面上”,而是將學(xué)習(xí)和探究活動(dòng)有機(jī)結(jié)合,在解決具體問題的過程中既突出學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展,又有效激發(fā)其創(chuàng)新實(shí)踐能力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自身綜合能力的培養(yǎng)。

研究性教學(xué)的核心是培養(yǎng)能夠解決實(shí)際問題的創(chuàng)新型人才,應(yīng)將科學(xué)研究活動(dòng)貫穿于人才培養(yǎng)的全部過程,推進(jìn)科教融合和產(chǎn)教融合,提升學(xué)生理論創(chuàng)新和動(dòng)手實(shí)踐能力[2]。在課堂教學(xué)中,通過研究性教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)的深度與廣度。在實(shí)踐活動(dòng)中,研究性教學(xué)要求學(xué)生運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)調(diào)研、分析、解決工程實(shí)際問題,增強(qiáng)了學(xué)生的思維能力、創(chuàng)造力和溝通能力,同時(shí)能夠有效培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)策略的能力,養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2 研究性教學(xué)的課程設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)新培養(yǎng)模式

作為貫穿于學(xué)生培養(yǎng)全過程、以提升學(xué)生創(chuàng)新研究能力為首要目的教學(xué)方法,研究性教學(xué)更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)與成長體驗(yàn),主張推動(dòng)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)等模式,塑造學(xué)生思考、調(diào)研、分析和創(chuàng)新等技能,提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[3]。在研究性教學(xué)活動(dòng)中,首要工作是創(chuàng)新研究性培養(yǎng)模式,樹立研究性教育理念,并將其深度融合在通識(shí)教育、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)教育、實(shí)踐教育和個(gè)性化發(fā)展教育的各個(gè)環(huán)節(jié)中,培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維和能力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

通識(shí)教育課程培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)創(chuàng)新基本理論與途徑,塑造以科學(xué)眼光看待學(xué)習(xí)問題的專業(yè)素養(yǎng);學(xué)科基礎(chǔ)課程幫助學(xué)生掌握全面的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí),提升對(duì)專業(yè)的全方位認(rèn)知;專業(yè)教育課程在強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)的同時(shí)強(qiáng)化其在研究性教育中的主導(dǎo)作用,加強(qiáng)推動(dòng)專創(chuàng)融合教育;實(shí)踐教育著重鍛煉學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力,進(jìn)而潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的意識(shí);個(gè)性化發(fā)展教育重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的職業(yè)發(fā)展與規(guī)劃,拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)深度,強(qiáng)化其工程研究能力。通過系統(tǒng)的研究性教學(xué)設(shè)計(jì),逐步構(gòu)建教學(xué)新體系,形成學(xué)生培養(yǎng)新生態(tài),是實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要基石。

依據(jù)研究性教學(xué)思想和材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),在大一、大二時(shí)以基礎(chǔ)理論知識(shí)、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)為主,讓學(xué)生學(xué)習(xí)和體驗(yàn)研究性的課堂教學(xué)。在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)首先體現(xiàn)研究性教學(xué)價(jià)值,以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)科素養(yǎng),充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力,避免學(xué)習(xí)單調(diào)而乏味,使其在學(xué)科學(xué)習(xí)上更有自主性、更有深度,并能激發(fā)其積極性和主動(dòng)性。在學(xué)習(xí)講授知識(shí)的同時(shí),教師采用研究性教學(xué)模式幫助學(xué)生融合學(xué)習(xí)、研究、思考,學(xué)以致用,掌握解決實(shí)際工程問題的基本思路。大三、大四時(shí)期則以專業(yè)素養(yǎng)、研究創(chuàng)新和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)為主,在深入學(xué)習(xí)專業(yè)課程的基礎(chǔ)上學(xué)生應(yīng)分層次、分類別、大范圍地加入教師科研團(tuán)隊(duì),深入基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)等活動(dòng)開展科研創(chuàng)新實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決具體問題的能力。

2.2 創(chuàng)新理論教育

在課程教學(xué)設(shè)計(jì)中,首先針對(duì)不同的知識(shí)模塊,合理設(shè)計(jì)具有啟發(fā)性的開放問題,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生情緒,著重發(fā)展其批判、創(chuàng)新思維能力。同時(shí)使學(xué)生能夠以個(gè)人能力為中心,強(qiáng)化獨(dú)立思考和解決問題綜合能力的培養(yǎng)。其次,強(qiáng)化創(chuàng)新方法和科學(xué)研究方法的系統(tǒng)培養(yǎng)。以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程為依托,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神和意識(shí),樹立科學(xué)創(chuàng)新觀念。同時(shí),結(jié)合專業(yè)課程,提高學(xué)生文獻(xiàn)檢索和項(xiàng)目調(diào)研能力等。教師在開展專業(yè)課程教學(xué)時(shí)引入項(xiàng)目化教學(xué)模式,增加研究性學(xué)習(xí)項(xiàng)目,將專業(yè)教學(xué)與科研活動(dòng)進(jìn)行有機(jī)融合[4]。①教學(xué)內(nèi)容需與時(shí)俱進(jìn)。教師結(jié)合課程特點(diǎn)及時(shí)將學(xué)科最新前沿研究成果和自身科研經(jīng)驗(yàn)引入課堂教學(xué),促進(jìn)教學(xué)與科研的良性互動(dòng)。②教學(xué)內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展對(duì)人才成長的新需求,關(guān)注學(xué)生在學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域科學(xué)視野的擴(kuò)展,使學(xué)生能夠明晰專業(yè)理論和知識(shí)在科學(xué)研究中的具體應(yīng)用。③教師應(yīng)注重教學(xué)的引導(dǎo)性,設(shè)計(jì)開放性研究課題,讓學(xué)生將課堂理論知識(shí)有效應(yīng)用在分析、解決問題的過程中。最后,強(qiáng)化研究設(shè)計(jì)課程及相關(guān)實(shí)踐教學(xué),使學(xué)生掌握開展科學(xué)研究的基本技能和方法。創(chuàng)造科學(xué)研究和模擬實(shí)驗(yàn)室的良好環(huán)境,讓學(xué)生以解決實(shí)際問題為宗旨,在實(shí)驗(yàn)研究、仿真研究、工程實(shí)踐中充分發(fā)揮創(chuàng)新精神,加深對(duì)材料科學(xué)和工程綜合知識(shí)的理解與應(yīng)用。

2.3 創(chuàng)新實(shí)踐教育

在理論與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合上,加強(qiáng)“雙導(dǎo)師制”的建設(shè)實(shí)施,提高教育教學(xué)質(zhì)量。積極引導(dǎo)學(xué)生融入教師科研團(tuán)隊(duì),在科研、工程一線沉浸式鍛煉,把研究性實(shí)踐活動(dòng)有機(jī)嵌入學(xué)生培養(yǎng)的各個(gè)方面。在整個(gè)能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)中,逐步構(gòu)建以創(chuàng)新研究、工程課題、實(shí)踐活動(dòng)等為主體,層次分明、課內(nèi)課外互補(bǔ)的研究性創(chuàng)新訓(xùn)練體系。同時(shí),全面落實(shí)學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練,建設(shè)以學(xué)生為主體的研究性項(xiàng)目庫,并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新與拓展。著重推進(jìn)數(shù)學(xué)建模大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽和創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等學(xué)科競(jìng)賽的廣度與深度,以實(shí)踐活動(dòng)淬煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力。

拓展科技創(chuàng)新性第二課堂,注重以科研帶教學(xué)、促教學(xué),深層次提高學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)和綜合能力。教師以科學(xué)研究、企業(yè)研發(fā)項(xiàng)目等為依托,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開放課題,設(shè)置科研助理、實(shí)驗(yàn)助理等崗位,讓更多學(xué)生參與到社會(huì)研發(fā)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中,不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力,提高其基礎(chǔ)研究能力。在研究型教學(xué)具體實(shí)踐過程中,首先要考慮的是學(xué)科的具體特點(diǎn),同時(shí)結(jié)合具體課題的難易程度確定合適的研究深度和方式。其次,在課題設(shè)計(jì)上應(yīng)注重問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生自主研究問題和解決問題,將相關(guān)基礎(chǔ)理論應(yīng)用到具體實(shí)踐中。再者,構(gòu)建專業(yè)教師研究性教學(xué)項(xiàng)目庫,吸納學(xué)生盡早接觸實(shí)踐真問題、參與科研真課題,在導(dǎo)師帶領(lǐng)下發(fā)現(xiàn)問題、參與研究,使學(xué)生能夠提升職業(yè)技能、明晰職業(yè)規(guī)劃。在實(shí)習(xí)或科研助理等團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目中,讓學(xué)生充分體驗(yàn)小組合作、責(zé)任分擔(dān)、方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作等,深化學(xué)習(xí),加深理解,使其真正掌握可操作性和實(shí)踐性知識(shí)、提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,同時(shí)為學(xué)生將來工作和進(jìn)一步深造打下基礎(chǔ)。

3 創(chuàng)新研究性教學(xué)評(píng)價(jià)模式

在研究性教學(xué)中,教師可以使用多種教學(xué)方式來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,它可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更有趣、更富有挑戰(zhàn)性,并培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的興趣和能力。與此同時(shí),教師應(yīng)持續(xù)創(chuàng)新評(píng)價(jià)模式,加強(qiáng)過程性考核方法研究,實(shí)施基于多種方式的調(diào)查評(píng)估研究性教學(xué)效果,使評(píng)價(jià)結(jié)果能夠更真實(shí)地評(píng)估研究性教學(xué)效果,更有效地評(píng)價(jià)學(xué)生的能力水平。

首先,在教學(xué)實(shí)踐過程中,充分采用專項(xiàng)問卷、深度訪談、小組討論等過程性考核方式,建立以學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷和學(xué)習(xí)能力為基礎(chǔ)的評(píng)估體系。在研究性教學(xué)中,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)經(jīng)歷全面評(píng)價(jià)學(xué)生在研究性教學(xué)中面臨的問題和取得的學(xué)習(xí)成果,以此明確教學(xué)成效,指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐,不斷提高教學(xué)質(zhì)量[5]。其次,以開放性課題研究評(píng)估研究型教學(xué)的效果。在教學(xué)效果評(píng)估過程中,教學(xué)可設(shè)計(jì)系列開放性研究課題,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際實(shí)踐,讓學(xué)生能夠更好地發(fā)揮潛能,并獲得更好的學(xué)習(xí)效果。最后,長效評(píng)價(jià)研究性教學(xué)效果。研究性教學(xué)注重將知識(shí)教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合,強(qiáng)調(diào)使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識(shí),發(fā)現(xiàn)規(guī)律,從而提高學(xué)習(xí)能力。因此,研究性教學(xué)要貫徹“培養(yǎng)能力”的原則,強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的能力發(fā)展為核心。要求學(xué)生有能力探索知識(shí),探究問題,解決工程問題。通過學(xué)生參加研究性課題、競(jìng)賽等,長期追蹤評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,通過效果反饋及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法,解決學(xué)生的問題。