新工科建设背景下材料类专业选修课的教学改革思考

刘鹏 杨现锋 叶昌 李海斌 陈曙光

摘要：新工科建设对于提升我国高等院校人才培养质量具有重要意义。本文针对材料类专业高年级本科生的学习特点，深入分析了专业选修课教学在新工科背景下面临的主要挑战。在课堂教学实践中，以培养学生的创新思维与工程实践能力为目标，提出教学设计中的关键问题与教學方法的实施技巧，调动信息化手段激发学生的学习积极性，增设实践环节培养学生的工程思维，提高学生利用专业选修课知识解决实际工程问题的能力。

关键词：新工科；材料类专业；专业选修课；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）14-0145-02

引言

“互联网+”“中国制造2025”等国家重大发展战略为新工科建设指明了方向，促使高校工程教育与产业发展形成了更加紧密的联系。在工科专业的课程体系中，专业选修课是落实工程教育改革的重要阵地。这些课程以学生兴趣为导向，旨在拓宽学生的知识面，培养学生的创新思维，提高学生分析问题、解决问题的能力。材料类专业选修课的开设不仅适应国家经济社会的发展要求，而且满足学生未来从事材料工程实践或材料科学研究的需要。然而，受到学分比重、课时数、考核方式等因素影响，很多学生对专业选修课的重视程度远低于专业必修课，此外，部分选修课存在教学内容陈旧、授课方式单一、与产业发展脱节等问题。由于这些问题得不到很好地解决，专业选修课逐渐成为高等院校材料类专业课程体系中的薄弱环节。笔者近年来承担了《聚合物流变学》《材料改性技术》《先进陶瓷材料》《搪瓷工艺学》等专业选修课的教学工作，通过研究本专业高年级学生的学习特点，深刻体会到开展课堂教学改革的必要性，进而对教学内容、教学方法、教学环节的设计进行了深入的探索与改进。

一、材料类专业高年级本科生的学习状态

高等院校材料类专业通常在本科第三、第四学年集中开设专业选修课，处于这一阶段的学生已经学过《高等数学》、《大学物理》等公共基础课和《材料科学基础》等专业基础课，不仅积累了一些自然科学、工程技术与专业理论方面的知识，还培养了一定的逻辑思维能力。此外，随着信息技术的迅猛发展，学生获取知识的渠道不断拓宽，加之他们处于思想活跃的年龄阶段，对新生事物、前沿科技经常表现出浓厚的兴趣。许多学生不了解专业选修课在知识储备与能力培养方面的重要作用，认为选修课属于考查课，随便“混一下”就能获得学分，因此会利用选修课的时间完成必修课的作业，抑或看考研复习书籍，个别学生自律性较差，上课时注意力不集中，甚至存在玩手机、打瞌睡、逃课等现象，学习效果大打折扣。

二、材料类专业选修课教学存在的问题

随着工程教育的改革与发展，材料类专业选修课教学中的一些矛盾和问题也日益凸显出来：

1.课程设置与产业发展水平脱节。信息、能源、装备制造等行业的技术变革推动着新材料产业的跨越式发展。这种发展格局要求专业人才的知识结构不断更新，以适应技术升级与产业转型的需求。然而，专业培养方案是在学生入学前制订完成的，而学生要经过2～3年才进入专业选修课的学习阶段，此时，有些课程已经脱离产业热点，仍在关注传统的、落后的行业技术，与产业发展水平严重脱节。

2.教学内容与培养目标衔接不紧密。材料类专业是典型的工科专业，主要培养学生利用材料科学与工程领域的理论知识解决工程技术问题的能力。由于专业选修课学时较短（通常不超过32学时），教师必须对教学内容进行精心的选择和设计。然而，有些教师在授课时不能准确把握专业选修课的课程目标，选取的教学内容要么理论枯燥、晦涩难懂；要么陈旧过时、偏离实际。学生从这类课程中难以学到与产业发展相适应的知识和技能，使得专业选修课对人才培养的贡献度显著降低。

3.教学模式难以激发学生学习积极性。受到课程覆盖面大、课时数少等因素的影响，教师对于专业选修课进行改革的积极性不强，授课时大多采用传统的灌输式教学，只重视将知识传授给学生，忽视培养学生自主探索知识的能力。

三、改善课堂教学效果的对策

近年来，笔者开展了针对材料类专业选修课的教学改革，积累了一些教学研究成果，并多次在省级高校教师课堂教学和信息化教学竞赛中获奖，结合教学实践中积累的经验，对于改善教学效果提出以下几点对策：

1.不断完善课程设置。首先，在制定培养方案时要将专业选修课提升到与专业必修课同等重要的地位，基于新工科思维优化课程结构，充分评估所开课程与产业发展的关联，提高工程教育课程在专业选修课的比重，在课时允许的情况下，适当增加实践教学环节。其次，学校要健全和完善专业选修课的教学安排、课程考核与教学评价机制，鼓励专业选修课教师开展教学改革，让教师在教学方式、授课地点和考核方式等方面掌握一定的自主权，便于开展课堂研讨、课外实践、研究报告等多样化教学模式，彰显专业选修课巩固专业理论，扩展专业视野，培养创新思维及工程应用能力的教学功能。

2.及时更新教学内容。就教学内容的框架来说，专业选修课与专业必修课一样，必须遵循教学大纲的规划。尽管如此，专业选修课教师对于课程知识点的把握具有较大的灵活性，可以教材为基础，但不局限于教材，应该瞄准学生志趣，面向学科与产业发展前沿，围绕产业链环节所涉及的知识体系规划教学内容。将专业理论与工程技术应用有机结合，及时补充学科领域最新的技术成果，提升学生的国际视野。此外，专业选修课的教学内容还要体现新工科的“跨界性”特征，介绍材料科学在信息、能源、环保、生物医学、航空航天等领域的应用成果，这就要求教师具有更广博的知识面，了解本学科边缘和交叉学科的工程技术，并且能利用自己的科研成果反哺教学，让学生在更深层次和更高水平上理解教学内容。

3.科学设计教学过程。专业选修课教师可以从以下几方面对教学过程进行设计和规划：（1）清晰梳理课程脉络，使学生了解课程的系统结构和主要内容，从宽泛的信息中把握课程要点；（2）生动呈现教学内容，充分利用视频、音频、动画和图像等多媒体形式，将抽象的基础理论和陌生的技术工艺更加直观地呈现给学生，化解学生的学习难点，激发学生的学习兴趣；（3）适度增设实践环节，充分利用学科专业的实验平台，将部分教学工作从课堂转移到实验室中完成，在实践锻炼中培养学生的工程思维能力。笔者在讲授《聚合物流变学》课程第四章“流变测量学”时，设计了“聚丙烯的剪切粘度测试”专题实验，不仅让学生掌握了毛细管流变仪的工作原理和操作方法，也加深了对“影响剪切粘度的因素”等知识的理解；（4）客观考核学生成绩，加大平时成绩占总成绩的比重，以到课率、课堂研讨、研究论文、大作业、实验报告等作为成绩评定依据，促使学生增加日常学习的精力投入，彻底改变“平时上课散漫、考前集中突击”的不良学习习惯。

结语

在新工科建设背景下开展高等学校材料类专业选修课教学改革，对于学生拓展知识面，了解产业现状和学科前沿，增强工程应用能力具有重要意义，将为培养服务于新材料、新能源等国家战略性新兴产业的工科人才提供有力支撑。

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