“专创融合”教学背景下《材料科学基础》课程改革探索

乔秀清，孙小华，余海洲

（三峡大学，湖北宜昌 443002）

随着“大众创业、万众创新”进一步推进，我国已有很多高等教育院校开设了与创新创业教育相关的必修课或选修课。同时，与创新创业相关的竞赛逐渐增多，全国参与创新创业的大学生数量逐年攀升，创业基地的数量也在不断增加。但是，目前高等院校存在专业教育与创新创业教育“两张皮”的现象：（1）专业教育与“双创”教育无法实现有机结合，部分任课教师对“双创”教育知之甚少，学生在“双创”学习中存在理论与实践脱节。（2）专业教师在创新创业教育方面缺乏经验，教学师资力量薄弱，对“双创”教学知之甚少。因此，调整人才培养方案、课程内容与授课方法，促进专业教育与创新创业教育的有机结合；将专业教师与“双创”教师两种身份紧密连接，培养具有“双创”经验的专业教师，努力实现专业教育与创新创业教育“两张皮”向一体化结合的转变，是目前各大高校亟须解决的问题。

三峡大学材料与化工学院自成立以来非常注重本科生创新创业能力的培养。近年来，学院以专业教育为根本，将创新创业能力的培养贯穿学生培养的诸多环节，经过多年的发展，学院本科生在创新创业方面取得了一定的成果，在全国“互联网+”大学生创新创业大赛、创客中国、西部纳米材料大赛、挑战杯等比赛中取得较好的成绩。本文以材料类学生的专业基础课程《材料科学基础》为例，介绍在“专创融合”方面积累的一些经验并探讨改革的有效措施。

1 “专创融合”课程改革的必要性

在高等院校开展创新创业教育，鼓励大学生积极创业，有助于建设创新型国家，同时以创业带动就业，促进大学生高质量就业[1]。大学教育主要是专业教育，专业教育是培养社会发展所需的专业人才的基本途径。创新创业教育是旨在培养一批具有创新精神和创业素养人才的实用型教育。专业教育是创新创业教育的支撑，创新创业教育是专业教育的有力补充。目前大学生受学习时间及学分的限制，接受创新创业教育的时间非常有限，高校开展的“双创”课程主要为大学生创业基础，以创新创业知识的传授为主，“双创”的实践环节主要是组织学生参与大学生“互联网+”创新创业大赛及一些其他的创业型比赛[2]。创新创业教育与专业教育的融合不够紧密，要在有限的条件下既保证专业教育的质量，又能兼顾创新创业教育，将专业教育与创新创业教育有机结合起来，培养具有创新能力与素养的专业人才成为各大高校需要思考的问题。因此，将创新创业教育与专业教育融合在一起，实现“专创融合”，有助于培养具有创新能力的专业型人才[3]。

2 《材料科学基础》课程教学设计

《材料科学基础》是一门专业基础课，主要讲授材料的成分、结构与性能之间的关系及其变化规律。其主要内容包括：材料结构的基本知识、材料中的晶体结构、晶体缺陷、材料的相结构及相图、材料的凝固、材料中的原子扩散、材料的变形与断裂等，旨在传授学生材料科学与材料工程方面的基础理论知识，帮助学生掌握材料的结构与性能之间的关系，使其理解各类材料具有不同性能的本质原因。该门课程是材料类学生接触的第一门专业课，对学生学习态度及学习兴趣的培养起到非常重要的作用。《材料科学基础》课程内容主要侧重晶体结构、原子运动等基础理论，内容比较微观且抽象，趣味性不强，所以教学过程中易脱离实际，导致学生将基础理论知识与实际结合的能力不强。因此，要有效地进行教学设计，在专业基础课的教学过程中与实践应用相结合，培养学生的创新能力。

因此，围绕课程的实际应用目的及需求，《材料科学基础》课程在实际教学过程中不断引入项目导向的理论知识教学手段，主要借助于在中国大学MOOC 平台上自建的独立SPOC，通过翻转课堂的方式，改变传统的教学方法，实现以学生为主体、教师为主导的教学模式。为了紧跟时代发展，让学生了解新材料的发展趋势，在课堂教学中引入最新材料的技术，穿插科学研究的最新文章，既能调动学生的学习积极性，又能启发学生进行思考，培养其创新思想。同时，以案例教学的方式，以历史上发生的小故事、生活中与材料相关的问题等引出学习内容，强调理论知识在实际生活中所发挥的重要作用，培养学生利用所学专业基础知识解决复杂问题的能力，培养其创新能力及终身学习能力[4]，并在此基础上，完善教学大纲、进行教学设计[5]。经过多年的教学实践探索，《材料科学基础》课程教学取得了较好的课堂教学效果，学生上课积极性高、互动性强，探索求知欲较高，能保持较好的学习氛围。

3 《材料科学基础》“专创融合”的实践探究

结合三峡大学材料类专业人才培养目标的需求，针对本校《材料科学基础》课程的性质特点及创新创业教育的要求，在实践教学过程中主要总结了以下几点经验：

（1）案例分析教学法。

《材料科学基础》课程基础内容理论性、抽象性比较强，在实际教学过程中，为了改变输入式的教学模式，激发和培养学生发现问题、思考问题的能力，课程设置了大量的案例教学分析。在实际教学过程中，由具体的生活案例引导学生思考问题，从而引出教学内容。课前要求学生提前预习基础知识，课上利用翻转课堂，从问题出发，引导学生进行讨论，教师主要起引导及答疑作用，通过学生自己分析问题、解决问题，最终找到理论知识与实际应用之间的关系，重点培养学生的创新思维与创新能力，帮助学生建立将所学理论用于具体实践的能力。例如，在讲到晶体结构基础时，会以历史上19世纪俄罗斯士兵军大衣上的锡金属纽扣在寒冷的冬天消失导致战败的案例引出，结合课前预习，引导学生谈论为什么锡金属发生相变会导致变成粉末？从而引出体心立方的晶体结构和面心立方的晶体结构的致密度的差异，通过探讨学习加深学生对基础理论知识的理解和运用[6]。讲授基础理论之后，再以1912年英国南极科考队用锡焊接成的油桶，整桶煤油漏光，导致供给中断，探险人员全部遇难的事情，进一步让学生分析原因，并深刻体会学习基础知识的重要性，培养其利用所学专业知识进行创新的潜力。再如，在讲到原子扩散时，由于微观粒子的运动肉眼难以看到，学生学习起来比较抽象，在此处结合日常生活中煤炭堆在墙角，墙角会逐渐变黑的例子，讲述固态原子扩散的现象，进而分析原子扩散的速度及数学表达式。推导出菲克第一定律之后，再用气体在高温高压储存时容易泄露的问题，探讨如何用菲克第一定律减少气体的泄露，并利用日常可见的气体存储罐多为球形的知识加深学生对此问题的理解。通过案例教学法，可以实现理论教学与实际应用的有效结合，培养学生利用基础知识解决复杂工程问题、利用专业知识进行创新创业的能力。

（2）主题探讨教学法。

结合创新创业教育的学习特点及目的，在《材料科学基础》课程教学过程中，将创新创业的教育思想融入其中，以“主题”为牵引，鼓励学生围绕一个主题进行思考、设计，学生分成小组，教师结合当代材料科学发展的最新技术，将国际上的最新研究成果融入课堂，围绕一项技术/一种材料布置课程内容相关的课题，学生自行查阅资料，进行总结、各组进行讨论并提出问题的解决方案，最后每组推荐代表进行PPT演示并提交课程作业，该部分成绩占课程总成绩的20%。此模式为大学生“互联网+”创新创业教育模式的缩影，旨在让学生了解创新创业的具体途径及操作办法、并培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

（3）课赛融合教学法。

创新创业型人才既要有基于专业知识的创新能力，又要具备创业相关的财务、市场、风险等方面的相关知识。多学科、多行业的知识贯通需要通过实战练习才能真正掌握，因此，参加“双创”类赛事是最直接有效的方式。在专业基础课教学基础上，为了培养学生具备参与“双创”类比赛的能力，在理论教学过程中重点培养学生的创新思维与创新意识，从教学过程中衍生出科技创新课题，并依托学院对本科生科技创新项目的支持政策，引导学生开展科技创新创业活动，将课堂教学延伸到实验室，通过动手实验培养其创新意识与创新能力。将实验室积累的成果用于参与学科竞赛、创新创业大赛、挑战杯等竞赛，通过课内与课外、理论与实践相结合的方式，不断激发学生的创新意识，培养创新能力。课赛融合的教学方法不仅可以促进创新创业教育与专业教育的密切融合，还可以极大地调动学生学习的积极性，帮助学生建立专业自豪感与荣誉感，从而增强学习的内驱力。

4 《材料科学基础》师资队伍建设探索

目前，各校的创新创业教育相关工作主要是在创新创业学院开展，创新创业学院除了组织开展学生的“双创”类课程及赛事，还负责“双创”师资的培训工作。培训工作主要围绕创新创业理论和技能开展。目前，“双创”学院对“双创”师资的培训工作主要围绕以下几个方面进行：（1）聘任不同专业的教师担任大学生创业基础课程的指导教师，并定期开展内部“双创”教研活动，主要围绕创新创业课程内容进行讨论与交流，相互分享在授课过程中的经验与心得，开阔思路，提升教学水平。（2）组织各专业教师参加“双创”类赛事的培训或者讲座，比如就“互联网+”大赛的赛事规则、要点等进行政策解读，并且邀请项目负责人对参赛心得体会进行研讨和个案交流。（3）定期组织有学习意愿的教师参加创新创业教育的专题培训，近年来，“双创”学院已经组织多批次教师参与多种专业技能培训班，如“2021年三峡大学SYB 创业师资培训班”“斯坦福创新创业导师培训”等，经过综合培训，专任教师掌握了“双创”理论知识及经验。（4）“双创”类教师除却专业知识的传授外，还要立足于实际，指导学生参与“双创”类赛事，旨在使学生在实战中获得锻炼和成长，实现“以赛促学，以赛促教”的教学模式，教师在教学过程中有所想、有所为，而学生能够获得将专业理论知识与实践创新相结合的能力。经过多年的努力，《材料科学基础》的任课教师在创新创业方面都积累了丰富的指导经验，这有助于任课教师从大二开始就培养学生的创新思维与能力，在专业基础课的教学过程中不断渗透创新创业意识，及早地引导学生走上创新创业的道路，从而有助于学生在大学阶段的学习过程中进行较深层次的创新创业活动，培养具有一批具有较高创新意识及创新能力的创业者，真正实现以创业带动就业[7]。

5 结语

“双创”教育与专业教育的有机紧密结合不仅可以促进创新型人才的培养，也能帮助学生将专业知识融会贯通用于实际应用，解决学生培养与社会需求之间脱节的问题。专业基础课程的教学过程与教学设计需要不断完善与改革，对于专业教师“双创”教育教学能力的培养和实现培养应用型人才的目标至关重要。