“專創融合”教學背景下《材料科學基礎》課程改革探索

喬秀清，孫小華，余海洲

（三峽大學，湖北宜昌 443002）

隨著“大眾創業、萬眾創新”進一步推進，我國已有很多高等教育院校開設了與創新創業教育相關的必修課或選修課。同時，與創新創業相關的競賽逐漸增多，全國參與創新創業的大學生數量逐年攀升，創業基地的數量也在不斷增加。但是，目前高等院校存在專業教育與創新創業教育“兩張皮”的現象：（1）專業教育與“雙創”教育無法實現有機結合，部分任課教師對“雙創”教育知之甚少，學生在“雙創”學習中存在理論與實踐脫節。（2）專業教師在創新創業教育方面缺乏經驗，教學師資力量薄弱，對“雙創”教學知之甚少。因此，調整人才培養方案、課程內容與授課方法，促進專業教育與創新創業教育的有機結合；將專業教師與“雙創”教師兩種身份緊密連接，培養具有“雙創”經驗的專業教師，努力實現專業教育與創新創業教育“兩張皮”向一體化結合的轉變，是目前各大高校亟須解決的問題。

三峽大學材料與化工學院自成立以來非常注重本科生創新創業能力的培養。近年來，學院以專業教育為根本，將創新創業能力的培養貫穿學生培養的諸多環節，經過多年的發展，學院本科生在創新創業方面取得了一定的成果，在全國“互聯網+”大學生創新創業大賽、創客中國、西部納米材料大賽、挑戰杯等比賽中取得較好的成績。本文以材料類學生的專業基礎課程《材料科學基礎》為例，介紹在“專創融合”方面積累的一些經驗并探討改革的有效措施。

1 “專創融合”課程改革的必要性

在高等院校開展創新創業教育，鼓勵大學生積極創業，有助于建設創新型國家，同時以創業帶動就業，促進大學生高質量就業[1]。大學教育主要是專業教育，專業教育是培養社會發展所需的專業人才的基本途徑。創新創業教育是旨在培養一批具有創新精神和創業素養人才的實用型教育。專業教育是創新創業教育的支撐，創新創業教育是專業教育的有力補充。目前大學生受學習時間及學分的限制，接受創新創業教育的時間非常有限，高校開展的“雙創”課程主要為大學生創業基礎，以創新創業知識的傳授為主，“雙創”的實踐環節主要是組織學生參與大學生“互聯網+”創新創業大賽及一些其他的創業型比賽[2]。創新創業教育與專業教育的融合不夠緊密，要在有限的條件下既保證專業教育的質量，又能兼顧創新創業教育，將專業教育與創新創業教育有機結合起來，培養具有創新能力與素養的專業人才成為各大高校需要思考的問題。因此，將創新創業教育與專業教育融合在一起，實現“專創融合”，有助于培養具有創新能力的專業型人才[3]。

2 《材料科學基礎》課程教學設計

《材料科學基礎》是一門專業基礎課，主要講授材料的成分、結構與性能之間的關系及其變化規律。其主要內容包括：材料結構的基本知識、材料中的晶體結構、晶體缺陷、材料的相結構及相圖、材料的凝固、材料中的原子擴散、材料的變形與斷裂等，旨在傳授學生材料科學與材料工程方面的基礎理論知識，幫助學生掌握材料的結構與性能之間的關系，使其理解各類材料具有不同性能的本質原因。該門課程是材料類學生接觸的第一門專業課，對學生學習態度及學習興趣的培養起到非常重要的作用。《材料科學基礎》課程內容主要側重晶體結構、原子運動等基礎理論，內容比較微觀且抽象，趣味性不強，所以教學過程中易脫離實際，導致學生將基礎理論知識與實際結合的能力不強。因此，要有效地進行教學設計，在專業基礎課的教學過程中與實踐應用相結合，培養學生的創新能力。

因此，圍繞課程的實際應用目的及需求，《材料科學基礎》課程在實際教學過程中不斷引入項目導向的理論知識教學手段，主要借助于在中國大學MOOC 平臺上自建的獨立SPOC，通過翻轉課堂的方式，改變傳統的教學方法，實現以學生為主體、教師為主導的教學模式。為了緊跟時代發展，讓學生了解新材料的發展趨勢，在課堂教學中引入最新材料的技術，穿插科學研究的最新文章，既能調動學生的學習積極性，又能啟發學生進行思考，培養其創新思想。同時，以案例教學的方式，以歷史上發生的小故事、生活中與材料相關的問題等引出學習內容，強調理論知識在實際生活中所發揮的重要作用，培養學生利用所學專業基礎知識解決復雜問題的能力，培養其創新能力及終身學習能力[4]，并在此基礎上，完善教學大綱、進行教學設計[5]。經過多年的教學實踐探索，《材料科學基礎》課程教學取得了較好的課堂教學效果，學生上課積極性高、互動性強，探索求知欲較高，能保持較好的學習氛圍。

3 《材料科學基礎》“專創融合”的實踐探究

結合三峽大學材料類專業人才培養目標的需求，針對本校《材料科學基礎》課程的性質特點及創新創業教育的要求，在實踐教學過程中主要總結了以下幾點經驗：

（1）案例分析教學法。

《材料科學基礎》課程基礎內容理論性、抽象性比較強，在實際教學過程中，為了改變輸入式的教學模式，激發和培養學生發現問題、思考問題的能力，課程設置了大量的案例教學分析。在實際教學過程中，由具體的生活案例引導學生思考問題，從而引出教學內容。課前要求學生提前預習基礎知識，課上利用翻轉課堂，從問題出發，引導學生進行討論，教師主要起引導及答疑作用，通過學生自己分析問題、解決問題，最終找到理論知識與實際應用之間的關系，重點培養學生的創新思維與創新能力，幫助學生建立將所學理論用于具體實踐的能力。例如，在講到晶體結構基礎時，會以歷史上19世紀俄羅斯士兵軍大衣上的錫金屬紐扣在寒冷的冬天消失導致戰敗的案例引出，結合課前預習，引導學生談論為什么錫金屬發生相變會導致變成粉末？從而引出體心立方的晶體結構和面心立方的晶體結構的致密度的差異，通過探討學習加深學生對基礎理論知識的理解和運用[6]。講授基礎理論之后，再以1912年英國南極科考隊用錫焊接成的油桶，整桶煤油漏光，導致供給中斷，探險人員全部遇難的事情，進一步讓學生分析原因，并深刻體會學習基礎知識的重要性，培養其利用所學專業知識進行創新的潛力。再如，在講到原子擴散時，由于微觀粒子的運動肉眼難以看到，學生學習起來比較抽象，在此處結合日常生活中煤炭堆在墻角，墻角會逐漸變黑的例子，講述固態原子擴散的現象，進而分析原子擴散的速度及數學表達式。推導出菲克第一定律之后，再用氣體在高溫高壓儲存時容易泄露的問題，探討如何用菲克第一定律減少氣體的泄露，并利用日常可見的氣體存儲罐多為球形的知識加深學生對此問題的理解。通過案例教學法，可以實現理論教學與實際應用的有效結合，培養學生利用基礎知識解決復雜工程問題、利用專業知識進行創新創業的能力。

（2）主題探討教學法。

結合創新創業教育的學習特點及目的，在《材料科學基礎》課程教學過程中，將創新創業的教育思想融入其中，以“主題”為牽引，鼓勵學生圍繞一個主題進行思考、設計，學生分成小組，教師結合當代材料科學發展的最新技術，將國際上的最新研究成果融入課堂，圍繞一項技術/一種材料布置課程內容相關的課題，學生自行查閱資料，進行總結、各組進行討論并提出問題的解決方案，最后每組推薦代表進行PPT演示并提交課程作業，該部分成績占課程總成績的20%。此模式為大學生“互聯網+”創新創業教育模式的縮影，旨在讓學生了解創新創業的具體途徑及操作辦法、并培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

（3）課賽融合教學法。

創新創業型人才既要有基于專業知識的創新能力，又要具備創業相關的財務、市場、風險等方面的相關知識。多學科、多行業的知識貫通需要通過實戰練習才能真正掌握，因此，參加“雙創”類賽事是最直接有效的方式。在專業基礎課教學基礎上，為了培養學生具備參與“雙創”類比賽的能力，在理論教學過程中重點培養學生的創新思維與創新意識，從教學過程中衍生出科技創新課題，并依托學院對本科生科技創新項目的支持政策，引導學生開展科技創新創業活動，將課堂教學延伸到實驗室，通過動手實驗培養其創新意識與創新能力。將實驗室積累的成果用于參與學科競賽、創新創業大賽、挑戰杯等競賽，通過課內與課外、理論與實踐相結合的方式，不斷激發學生的創新意識，培養創新能力。課賽融合的教學方法不僅可以促進創新創業教育與專業教育的密切融合，還可以極大地調動學生學習的積極性，幫助學生建立專業自豪感與榮譽感，從而增強學習的內驅力。

4 《材料科學基礎》師資隊伍建設探索

目前，各校的創新創業教育相關工作主要是在創新創業學院開展，創新創業學院除了組織開展學生的“雙創”類課程及賽事，還負責“雙創”師資的培訓工作。培訓工作主要圍繞創新創業理論和技能開展。目前，“雙創”學院對“雙創”師資的培訓工作主要圍繞以下幾個方面進行：（1）聘任不同專業的教師擔任大學生創業基礎課程的指導教師，并定期開展內部“雙創”教研活動，主要圍繞創新創業課程內容進行討論與交流，相互分享在授課過程中的經驗與心得，開闊思路，提升教學水平。（2）組織各專業教師參加“雙創”類賽事的培訓或者講座，比如就“互聯網+”大賽的賽事規則、要點等進行政策解讀，并且邀請項目負責人對參賽心得體會進行研討和個案交流。（3）定期組織有學習意愿的教師參加創新創業教育的專題培訓，近年來，“雙創”學院已經組織多批次教師參與多種專業技能培訓班，如“2021年三峽大學SYB 創業師資培訓班”“斯坦福創新創業導師培訓”等，經過綜合培訓，專任教師掌握了“雙創”理論知識及經驗。（4）“雙創”類教師除卻專業知識的傳授外，還要立足于實際，指導學生參與“雙創”類賽事，旨在使學生在實戰中獲得鍛煉和成長，實現“以賽促學，以賽促教”的教學模式，教師在教學過程中有所想、有所為，而學生能夠獲得將專業理論知識與實踐創新相結合的能力。經過多年的努力，《材料科學基礎》的任課教師在創新創業方面都積累了豐富的指導經驗，這有助于任課教師從大二開始就培養學生的創新思維與能力，在專業基礎課的教學過程中不斷滲透創新創業意識，及早地引導學生走上創新創業的道路，從而有助于學生在大學階段的學習過程中進行較深層次的創新創業活動，培養具有一批具有較高創新意識及創新能力的創業者，真正實現以創業帶動就業[7]。

5 結語

“雙創”教育與專業教育的有機緊密結合不僅可以促進創新型人才的培養，也能幫助學生將專業知識融會貫通用于實際應用，解決學生培養與社會需求之間脫節的問題。專業基礎課程的教學過程與教學設計需要不斷完善與改革，對于專業教師“雙創”教育教學能力的培養和實現培養應用型人才的目標至關重要。