轻化工程学科前沿技术进展的教学改革探新

2021-04-09 12:45刘秀宇

广州化工 2021年12期

姜言，刘秀宇

(1 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁 530004；2 广西民族大学化学化工学院，广西南宁 530006)

随着科技的不断进步和学科知识体系的更新周期不断缩短，在教学过程中渗透学科前沿技术知识已经成为培养创新性和应用型人才的必然要求[1]。前沿性专业课程与基础性专业课程在教学模式上具有较大差别：基础性专业课程在教学过程中以提高学生的专业基础知识水平为主要教学目的，以学科领域基础知识、基本原则、基本原理为主要教学内容，以演绎、推理为主要教学方法，进行“灌输式”的课程教学；而前沿性专业课程在教学过程中以提高学生的科研创新和实践应用能力为主要教学目的，以学科前沿理论、技术、发展趋势，以及学科知识在生产实践中的最新应用动态为主要教学内容，以归纳、分析、渗透、综合为主要教学方法，进行“体验式”的课程教学。尽管基础性专业课程的教学模式已经较为成熟，但前沿性专业课程的教学显然不适合套用基础性专业课程的教学模式。为了提高前沿性专业课程的教学质量，必须对相应的教学模式进行改革创新，探索更开放的教学环境和更多元化的教学手段。

轻化工程是在化学化工、高分子材料等学科交叉基础上形成的具有鲜明应用性和交叉性特色的专业[2-3]。轻化工程本科专业主要包括制浆造纸工程、纺织化学与染整工程、皮革工程、添加剂化学与工程四个方向。随着社会的不断发展，资源与环境问题成为制约轻化工程行业发展的瓶颈，改善行业的生产技术和提高产品的附加值是轻化工程学科面临的重要任务[4-5]。当前，创新型国家的科技发展战略和科技的快速进步也使得轻化工程学科知识体系发生了巨大变化，对轻工产业进行转型升级和对轻工类专业人才的培养模式进行改革成为轻工行业发展的必然走向[6-7]。因此，作为专业人才培养基地的高校必须对学生进行前沿性专业课程教育，以培养适应行业发展要求的创新型和应用型人才，为轻工行业的发展提供智力支撑。本文以轻化工程制浆造纸工程为专业背景，基于“学科前沿技术进展”课程在提升学生创新和实践能力方面所取得的教学成果，探讨了前沿性专业课程的教学改革探新举措。

1 以培养适应轻工行业发展需求的创新型和应用型人才为教学目标

前沿性专业课程的教学任务是在学生掌握了学科基础知识的基础上，向学生渗透学科领域的科研前沿发展动态、行业新科技及新成果转化的相关情况，培养面向学科的科技创新型人才和面向社会的实践应用型人才。

“轻化工程(制浆造纸)学科前沿技术进展”课程在本科大三第一学期开展，在学生掌握了基本的数学、物理、化学、生物、环境及相关工具性知识和技能后，在学生学习制浆造纸技术相关知识的同时，向学生渗透制浆造纸及其相关支撑和交叉学科的最新发展趋势和发展动态，培养学生的科研创新思维以及实践应用能力，为学生两年后的研究生学习深造或从事职业实践打下良好的基础。

2 关注专业前沿理论与技术，优化更新前沿性专业课程教学内容

前沿性专业课程的教学重点在于专业领域新理论技术与应用成果的介绍，以及行业领域发展现状和发展趋势分析。因此，尽管前沿性专业课程具有课程大纲，但授课内容并不固定。课程教学的难点在于及时跟踪专业新理论、技术、代表性的应用成果，及时了解具有重大应用背景的专业基础性问题，对教学内容及体系框架进行及时地更新调整。

轻化工程是具有鲜明应用性和交叉性特色的专业。在“轻化工程(制浆造纸)学科前沿技术进展”课程的教学中，我们从制浆造纸工程专业灵活性、多样性、可持续性的发展趋势出发，充分发挥教学团队多学科背景、多研究方向、与相关企业良好合作关系的优势，形成了具有前沿性、学科交叉性、实践应用性的特色教学内容体系。例如，根据制浆造纸工程专业的发展趋势，我们将课程内容分为“制浆造纸新技术”、“制浆造纸与材料科学”、“制浆造纸与生物技术”、“制浆造纸与环境科学”四大板块，每个板块的教学分别由在该方向上具有研究经验和研究基础的教师承担，确保教学内容的新颖性、直观性、丰富性。为了提高授课内容的广度和深度，我们还会邀请校外专家参与教学，以进一步弥补教学内容的前沿性和丰富性。为了增加前沿性专业课程的应用实践性，我们还充分利用校友企业及合作企业资源进行客串教学，引导学生关注行业发展动态及技术应用热点。同时，课程设有实验与实践环节，主要内容是通过前沿性专业课程的学习，根据学生的个人兴趣，进入相关实验室或实践基地进行观摩和实践。课程教学过程中，根据教学团队的人员情况，部分教学内容使用双语教学，以提高学生的语言应用能力，为未来的科研学习和工作实践打下良好的基础。

3 以社会和技术发展为导向，完善启发式、探究式、体验式的教学方法

前沿性专业课程具有明显的开放性特征，在“轻化工程(制浆造纸)学科前沿技术进展”课程的教学过程中，我们逐步探索并完善了启发式、探究式、体验式的教学方法。

启发式教学：前沿性专业课程的广度和深度跨越较大，课时量相对较少，不能像基础性专业课程一样向学生面面俱到地传授专业知识[8]。因此，在教学过程中，我们注重课程内容的引导式和启发式教学，向学生渗透基础理论与前沿性问题的联系方法，帮助学生理清基础知识与前沿知识间的逻辑关系，从而使学生掌握分析和探究新问题的思路和方法。例如，在“制浆造纸与材料科学”课程板块中，向学生介绍生物质基材料的最新研究成果和进展时，从学生已经学习过的“植物纤维化学”基础知识内容出发，讲解生物质基材料的制备理论和研究思路，着重引导学生加深对植物纤维化学基础知识内容的理解，摸清生物质基材料理论和技术发展的基本趋势。

探究式教学：学科前沿知识更新速度快，且部分理论与技术并不成熟，但均为该学科在学术科研和应用实践领域中的新动向和新问题。因此，存在很多值得探讨的问题。在前沿性专业课程的教学中，向学生传达学科的最新发展情况并不是唯一目的，还要帮助学生提高自主学习和创新能力，培养学生的科研和实践探究性思维。这就要求教师在教学过程中，思考和设计探究性的问题，充分调动师生共同解决问题的积极性，形成探究式的学习氛围。同时，为了使探究式教学达到更好的效果，还要注重向学生讲授科研基本工具的学习和使用方法。例如，专业英语的学习方法、文献检索技术的使用方法等。在“轻化工程(制浆造纸)学科前沿技术进展”课程的教学中，我们设计了大量的探究性和讨论性内容。例如，在“制浆造纸与环境科学”课程板块中，我们在向学生介绍纸基吸附材料在环境修复领域的最新应用进展时，会将实验室制备的吸附材料带到课堂中进行实验演示，充分激发学生的学习兴趣。在向学生讲解纸基吸附材料的制备机理和吸附机理时，引导学生思考现有吸附材料的不足和改进方法，调动学生在课后自主查阅和学习相关文献资料的积极性，达到培养学生创新思维和实践能力的教学目标。

体验式教学：实验与实践是理工科学生掌握学科基础和前沿知识最直接有效的手段之一[9-10]。因此，在“轻化工程(制浆造纸)学科前沿技术进展”课程的教学中，我们十分注重体验式的教学方法。通过组织学生到实验室观摩或直接参与科学研究，加深学生对学科前沿知识的理解，提高学生的实践创新能力。具体实施方案包括：根据学生的意愿和兴趣，安排学生到相应研究方向的实验室进行观摩学习，对研究内容具有浓厚兴趣并掌握基本学科知识的同学，由实验室负责教师进行系统指导和培训，并在制定相关实验研究方案后，由实验室内相关研究方向的研究生负责指导实验研究，使研究生和本科生在科研实践中互相学习，互相帮助，通过亲身体验式的经历对学科前沿知识在科研与实践中的应用形成更深刻的理解。

4 多元化的课程考核方式与教学成果评估

前沿性专业课程的开放性和发散性，促使对学生课程成绩的评估应采用多元化的考核方式，以提高课程成绩评估的公平性和学生的学习积极性[11]。在“轻化工程(制浆造纸)学科前沿技术进展”课程的教学中，我们将课程成绩评估分为“课程内容学习情况”和“学生自主学习情况”两部分，各占总分的50%。其中，“课程内容学习情况”又分为课程作业、课堂表现、课程论文三部分进行考核。“学生自主学习情况”主要根据学生的文献资料阅读情况、实验室出勤率、实验室负责教师和研究生反馈意见、实验进展情况、科研论文撰写和发表情况进行考核评估。通过多元化的课程考核方式，充分调动了学生的科研积极性，最大程度地发挥了前沿性专业课程在培养学生科研创新思维和提高实践应用能力方面的作用。

在“轻化工程(制浆造纸)学科前沿技术进展”课程的教学过程中，我们通过明确教学目标、不断优化更新教学内容、完善教学方法、建立多元化的课程考核方式，获得了学生对此课程教学积极正面的评价，并取得了令人满意的教学成果：学生的毕业论文和毕业设计完成质量有所提升，部分学生取得了较好的研究成果，本科生发表论文数量和质量逐年提高，学生考研率和保送国内外知名院校的人数明显增加，学生在大学生创新创业及科技实践竞赛中的获奖数目和级别明显提升，企事业单位对输送人才的反馈满意度大幅度提升。丰硕的教学成果也意味着学生在未来科研深造和实践工作的起跑线上将更胜一筹。

5 结语