多元立体化教学模式在化工类研究生课程体系中的优化与创新*

王冬梅,周俐军,高 军

（山东科技大学，山东 青岛 266590）

高校研究生教育作为人才培养的主要组成部分,在 “中国制造2025”中至关重要。化学和化工类专业研究生教育作为一个大类,每年都招收数量可观的研究生,为我国的各行各业输送了许多中坚力量。

山东科技大学是一所以工科见长,矿业特色突出的山东省属重点高校,化学与环境工程学院做为学校 “双一流”重点建设的8个学院之一,设有矿物加工工程二级学科博士学位授权点,化学工程与技术一级学科硕士学位授权点,矿物加工、环境工程、化学工程与工艺、应用化学、生物化工、煤化工等8个二级学科硕士学位授权点,化学工程、环境工程2个工程硕士授权领域,每年招收硕士研究生逐年增加。

近年来,随着科学技术的飞速发展,国内研究生招生、培养、考核等方面出现了一些问题,一定程度上影响了研究生的培养质量。针对这些问题,2016年10月该团队获批立项了山东省研究生教育创新计划项目:“互联网+”背景下化工类硕士课程体系优化及创新研究,开始了对全国许多省市高校化工类硕士的课程体系的调研与分析,通过与兄弟院校的比较,找出了自己存在的问题,提出了解决问题的方案。与原有的课程体系比较,本课题在化工类研究生课程体系的优化与创新被列在表1中。

表1 新旧课程体系的教学方法和考核方式的比较Table 1 Comparison of teaching methods and assessment methods between the new and old curriculum systems

1 优化研究生课程教学体系，以产业需求为导向，压缩专业基础课时，增加实践课学时，与科研训练融合

在调研了15所985院校和50多所普通高校的化工类专业研究生培养计划的基础上,结合该校的行业特色,减少了专业基础课的学时50余个,增加了实践课时和校企合作[1]、系统地划分了研究方向,建立了10余个研究生培训基地,鼓励学生参加校外专家的学术讲座和指导教师的科研工作,并记入学分。

2 创新课堂教学模式，以 “互联网+”为基础，将混合式、翻转式、讨论式融入课堂教学，提高学生的综合素质

针对当前的研究生教育中存在亟待处理的诸如:投入不足、结构失衡、教学资源缺乏、教学模式单一[2-3]、培养质量下降和创新平台缺乏等主要问题[4],借助超星尔雅的网络教学平台,创建了 《材料化学》和 《功能高分子材料》两门专业课的网络在线课程,让学生自主学习。其中还吸收和引用清华大学、西安交大等知名高校的教学资源,调动学生们的学习积极性和创造性,转换教师与学生的角色,进行翻转课堂和研讨式教学。学生选择自己感兴趣的课程章节内容,进行深入学习和研究,并由学生自制PPT,在智慧教室或精品课程录制教室,录制了以学生讲解的方式分享给老师和同学的视频,老师和同学相互讨论、提问,表明各自的学术观点,提高了学生的科研探索能力和表达水平,综合素质得以训练。

同时,在两门课程的平台中的资源里为研究生提供了做科研、发论文的基本训练的相关资料,例如,分享给每个学生张希院士等翻译 《如何写科学论文》、《一位清华师兄给学弟学妹介绍科研经验》、《一个审稿人眼中SCI论文写作的十大要点》和 《如何撰写一个发明专利》等做科研的方法和写论文、写发明专利的注意事项和技巧,使学生做科研的能力和方法得到了双重提高,进而激发了他们的科研热情,自2017年以来的三年里,该院研究生参与的国家级、省级和校级学生科研立项和发明专利呈现出迅猛发展的趋势,学生发表的研究论文数目翻倍提升,论文的质量也大幅提高。

3 优化课程内容，在实践教学中增加 “材料的现代分析技术”内容提升学生掌握基本研究手段的能力

化学和化工类专业自身的一个重要特点就是十分依赖于现代分析技术[5]。在进行科学研究时,需要掌握制备材料的表面分析和表征、合成化合物的结构测定、复杂物质的分离分析等各种分析手段。以往该院学生对各种重要的分析方法和分析仪器都比较陌生,从2016年9月开始,该团队对化学相关专业研究生的 《材料化学》的课程改革中,增加了材料的分析技术方面的课程内容,引进了清华大学、西北工业大学相关老师的材料分析概论、晶体分析、X射线分析、透射电镜等对材料进行分析测试的视频,使他们掌握和运用分析方法和分析仪器对自己制备的材料进行全方位表征的能力和技巧得以提高,为其发表学术论文和完成学位论文打下了坚实的基础。从2017年开始,学院化工类专业研究生发表学术论文不仅在数量上有了翻倍的提升,档次也从SCI四区,提升到二区和一区,为学院在2019年7月11日进入ESI全球排名前1%做出了很大的贡献。

4 以培养学生的创新能力为重点，重视学科交叉、理论与实践的结合和产学研的融合

当今科学技术飞速发展,而化学在推动人类进步和科技发展过程中起到了核心作用。生命科学、材料科学、能源科学、食品科学、环境科学等的发展都依赖于化学问题的解决,而有些学科发展的瓶颈问题恰恰就是化学问题。在这方面,学科的交叉曾经在人类发展中扮演了非常重要的角色[6],因此,在研究生培养中急需提高学生自己知识的扩展和学科的交叉意识,在 《功能高分子》这门课程授课中,就在医用高分子和药用高分子章节内容里,利用网络平台,通过视频介绍,资料阅读、实验演示等为学生增加了医学、生物学和药学等方面的知识,为学生将来从事学科交叉的研究和科研工作打下了坚实的基础。

5 注重综合素质、创新精神和能力的塑造，以社会需求为基础，以人为本，培养德、智、体、美全面发展，具有创新思维和实践能力的高级人才

通过以上研究生课程教学体系的改革,该团队基本实现了以下几个目标:

(1）以该校化工学院的化学工程和应用化学等化工类硕士课程体系为研究对象,寻找到适合该校工科特色,符合创新人才培养的培养方案和课程体系。

(2）利用 “互联网+”的模式,拓宽研究生学科视野,为学生提供多元化的学习和探索研究的渠道。

(3）改变以课堂教学为主的模式,增加线上线下互动,启发研究生的创新思维,锻炼其在口头表达,实际动手,分析问题解决问题的能力,最终达到研究生综合能力的提高。

(4）减少课程教学学分,增设体现科研训练的教学实践、学术报告、中期考核、实习实践和预答辩等培养环节学分；提高选修课比例。

(5）系统安排研究生的教学实践,根据专业特色,让研究生面向本科生的进行实验教学、专业课程辅导、答疑、批改作业带本科生实习协助导师指导毕业设计等工作,折合成相应的课程学时。

综上所述,经过近三年的教学改革,该团队以化工类硕士课程体系为研究对象,提出了将课程教学与科研训练相融合,通过 “互联网+”的模式,运用网络平台,拓宽研究生学科视野,增加线上线下互动,启发研究生的创新思维,锻炼其在口头表达,实际动手,分析问题解决问题的能力,最终达到化工类专业研究生综合能力的提高。

“互联网+”背景下化工类硕士课程体系优化及创新项目,以山东科技大学化工学院的 《材料化学》和 《功能高分子材料》两门研究生网络课程建设为载体。在微观、中观和宏观三个层次对化工类的硕士课程体系进行全方位的设计,对国内外优质的教学资源进行整合,构建了学校化学化工类研究生的科研课程训练体系,在推进学校研究生课程体系优化与创新工作中走出一条 “探索方法——创新机制——构建模式”的成功之路,也为山东省工科院校的研究生教育的改革和发展提供了新思路和有益的借鉴。