以學生自主創新為導向的課程教學方法研究與實踐

摘 要 傳統講授式教育方法由授課教師主導，不利于培養學生的主觀能動性、創新思維和創造力。本文以《壓力容器及過程設備》課程為例，探討了一種以學生自主創新為導向的科研啟發式教學方法。從作用、教學方法、教學難點和解決措施、以及教學實踐等幾個方面進行了分析說明。從近五年教學實踐和教學成果來看，本教學方法激發了學生的主觀能動性和創新意識，達到了預期的目標，可為其他專業課程創新創業教育提供借鑒。

關鍵詞 自主創新 科研啟發 教學方法

中圖分類號：G420文獻標識碼：A

0前言

傳統的本科教學方法主要以教師為中心的講授模式。該模式重視教師在授課過程中對學生的管理，主要強調通過課堂教學向學生傳授系統的知識。它的優點是充分發揮教師主導作用，便于授課教師組織整個教學活動過程，有利于控制課程內容的進程，并將科學知識的系統傳授給學生;它的弊病在于過大地夸大了授課教師的主導作用，沒有充分體現學生作為認知主體的作用，不利于培養學生的主觀能動性、創新思維和創新力。在此基礎上，很多學者提出了一種啟發式教學方法。目前，啟發式本科教學方法還主要是一種問題導向式教學模式，是傳統“注入式”模式與啟發式教學模式的結合，即通過提出問題、分析問題、解決問題為線索，啟發學生主動思考。啟發式本科教學方法為教師首先提出問題，學生帶著問題自學教材，理解問題、討論問題，最后教師根據討論的情況，有針對性地講解，引導學生解決問題。因此，在提倡素質教育和創新創業教育的今天，引入以學生自主創新為導向的課程教學方法顯得尤為重要。

1學生自主創新為導向的課程教學方法的作用

學生自主創新為導向的課程教學方法立足于在授課的過程中結合科研創新方法，在日常授課和課外訓練中不斷培養學生自主創新的科研意識和科研興趣，有的放矢，從而激發學生內在的求知欲和動手欲，從創新成果中獲得成就感，反過來進一步激發學生的創新活動，形成良性的閉環系統。

學生自主創新為導向的課程教學方法是培養自主創新意識和興趣之法。學生自主創新為導向的課程教學方法是一種研究性教學方法。其作用是以培養學生創新意識和欲望為出發點 ，以“興趣”和“探究”為本。這種教學方式強調在授課過程中以科學的邏輯的推理展開教學內容，突出教師提問與學生提問雙向互動環節，通過科研思維引導、學生自由探索和集中討論，促使教師和學生共同學習和共同創新，是學習與創新的有機統一。

學生自主創新為導向的課程教學方法是教、學與做的有機統一。不但要求學生帶著問題、查找資料和尋找解決方法，更要求學能動手設計、加工，通過實體結構實現相應功能。學生在培養興趣、自由探索的過程中，反過來促使教師不斷提升科研素養和業務水平，客觀上不斷提高教師的科研水平和執教水平，是典型的教與學相長的教學方法。

學生自主創新為導向的課程教學方法是本科創新素質教育和創新創業教育的重要內容。科研驅動的啟發式教學方法可結合專業課程內容教授學生創新思維與科研素質，較單純創新課程教育更加有的放矢，更有利于激發學生的專業課程學習興趣，是可培養學生的科研興趣和素質的關鍵之法。本教學方法突出本科生的科研訓練過程和效果，是教學科研型大學培養本科生科研素質的重要內容之一。

2以《壓力容器及過程設備》為例的學生自主創新為導向的課程教學方法

結合喻九陽教授和徐建民教授主編的“十一五”規劃教材《壓力容器及過程設備》課程的教學內容，學生自主創新為導向的課程教學方法可體現在如下幾個方面：

（1）結合授課教師的科研方向及學科發展的內容，擬定《壓力容器及過程設備》課程中適于本科生的科研方向和科學問題，有的放矢，在提問式教學、自問自答或互問互答的過程中培養學生學習興趣和求知欲，激發學生學習的積極主動性和內在動力。基于《壓力容器及過程設備》課程的特色，提出兼顧趣味性、可行性和創新性的科學問題。諸如厚壁圓筒彈塑性應力有限元分析與拉美公式計算結果的對比研究、熱-機械載荷下厚壁圓筒自增強壓力優化分析、壓力容器不連續部位的有限元分析及優化設計、法蘭連接結構設計及優化方法、法蘭連接微小偏轉角測試機構、卡曼渦街的數值模擬等;結合學科發展的前沿方向，可擬定高溫構件蠕變及蠕變疲勞失效及評價研究進展、壓力容器分析設計方法進展、塔設備內件進展、高效傳熱、傳質與分離技術進展等。

（2）建立民主、平等、良好的師生關系和生生關系，創造“以學生為本”的和諧教學氛圍，有的放矢，鼓勵學生發表不同見解，鼓勵學生在遵守課堂規則的前提下敢于向教師提出質疑、探究等。正確引導學生主動地提出問題，主動地思考問題，主動去發現和探索問題。培養學生掌握和運用知識去分析解決問題的態度和能力。授課教師可扮演旁觀者、指導者和評判者等多重角色。

（3）改變單純課后習題式作業形式，采用多方式作業訓練的綜合途徑，保持課堂內外的連續性與可拓展性。作業形式包括科研論文、研究報告、專利、裝置設計等多種形式。擇優修改后投送本領域核心期刊或推薦申報專利，并積極鼓勵學生自己動手將學習成果轉化為樣機或實體，指導其組團參加全國大學生過程裝備實踐與創新大賽、全國大學生挑戰杯創新大賽、全國大學生節能環保創新大賽等與本課程領域息息相關的創新競賽，通過合作和競爭，充分展示自己的科研成果，進一步激勵學生的科研興趣。

3學生自主創新為導向的課程教學方法的難點及解決措施

（1）提出適于課程和本科教學的且適于學生自主創新的科研課題是本教學方法的難點之一。一般而言，應選擇難度適宜且有研究價值的科研課題作為引導學生進行自主創新的切入點。對于《壓力容器及過程設備》課程，授課教師可選擇諸如結構的應力分析、新型高效設備開發、流體模擬分析等特色方向，以往屆學生的科研成果作為激勵措施，鼓勵優秀研究生走進課堂與本科生互動，將科研與本科教學緊密結合起來，鼓勵學生成立興趣學習小組，在提問式教學、自問自答或互問互答的過程中培養學生求知欲，形成良好的學習氛圍。

（2）建立合理的考核方式是本教學方法的另一難點。對于《壓力容器及過程設備》課程，鼓勵學生在課程知識范圍內提出的科學問題進行自由探索，引入科研成果評價指標，增加平時科研成績在期末總評中的考核比例，平時成績最高可達50%，從客觀上促進學生充分利用課外時間，調動主觀能動性進行再創造，在平時訓練中不斷提升科研素養，培養自主創新意識和興趣。

4學生自主創新為導向的課程教學方法教學實踐與成果

筆者自2012年負責《壓力容器及過程設備》課程的教學工作以來，采用學生自主創新為導向的課程教學方法已達到了預期的效果，80%以上的本科生對采用有限元軟件進行應力分析的訓練產生較濃厚的興趣，特別是“厚壁圓筒彈塑性應力有限元分析與拉美公式計算結果的對比研究”激起了學生的廣范興趣，近40%學生的課外有限元應力分析作業十分優秀，整個分析報告邏輯清晰、內容豐富，也激起了學生對有限元應力分析的濃厚興趣，部分學生的有限元分析能力達到了較好的水平。

根據學生學習興趣，結合課程相關內容，課外指導本科生完成熱機載荷下自增強壓力優化分析，并發表在本學科核心期刊《壓力容器》上;指導本科生完成的本課程相關課題，諸如換熱器自力式節水裝置、大型塔設備催化劑顆粒一體化清理裝置、法蘭泄漏監測裝置等系列成果，榮獲全國大學生過程裝備創新與實踐大賽特等獎1項、一等獎1項、二等獎1項;國際壓力容器會議學生科研創新競賽優秀獎1項，湖北省第十四屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽一等獎1項;其它省部級創新創業大賽二等獎5項，三等獎1項;指導本科生申請國家專利10項，其中公開發明專利4項，授權實用新型專利4項。成果的取得離不開合理的選題，合理的調動學生自主創新的積極性。參加課程學習和學生自主創新活動的學生絕大多數都對科研產生了濃厚的興趣。在課程結束后，多人考入清華大學、華東理工大學、北京航天航空大學等高等學府繼續深造，形成了良好的自主學習氛圍。

5總結

本文以《壓力容器及過程設備》課程為例，提出了學生自主創新為導向的課程教學方法，并從學生自主創新為導向的教學模式的作用、以《壓力容器及過程設備》為例的教學方法、教學難點和解決措施、以及教學實踐與成果等幾個方面進行了詳細說明。從《壓力容器及過程設備》課程的實踐效果來看，培養了學生的自主創新意識，取得了良好的教學成果，鍛煉了學生的動手能力，達到了預期的教學效果。本教學方法為其它專業課程教學在培養學生創新創業方面有一定的借鑒意義。

基金項目：本項目獲武漢工程大學教學改革研究項目資助。

作者簡介：鄭小濤，（1982～），男，湖北武漢人，副教授，博士，主要從事承壓設備完整性方面的教學與科研工作。

參考文獻

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