材料与化工专业硕士课堂研讨式教学的探索与实践_李常艳.pdf

收稿时间 2021-04-21基金项目 内蒙古自治区研究生教育教学改革研究与实践项目（YJG20191012606）。作者简介 李常艳（1971），女，内蒙古人，博士，副教授，研究方向：纳米酶和生物传感材料，化学反应工程、化学工艺学和催化剂工程等课程的教学。2022年11月November，2022University Education摘要 国民经济发展对材料与化工专业硕士的需求量越来越大，同时对其能力也提出了更高的要求。专业硕士课程建设和教学模式对其知识结构的完善、创新能力的培养起着至关重要的作用。研讨式教学作为一种教学模式，采取交互式的交流途径，有利于对学生知识、能力、精神和素质进行全方位培养。文章主要结合内蒙古大学材料与化工专业硕士培养的实际情况，探索研讨式教学模式在催化剂工程课程教学中的实践应用，提出相应的改革对策。该研究对“教师为主导，学生为中心”课程教学模式的探索，有助于学生对知识的更好理解与掌握，更好地实现学生价值观的塑造、能力素质的培养。关键词 材料与化工；专业硕士；研讨式教学；催化剂工程中图分类号 G643 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2022）11-0242-04随着我国国民经济的迅猛发展和综合国力的提高，人才竞争日趋激烈。国有大中型化工企业迫切需要具有研发、管理和创新能力的高层次复合型人才。为了适应我国经济建设和社会发展对高层次工程技术和工程管理人才的需要，改变工科学位类型比较单一的状况，1997年，国务院学位委员会第十五次会议审议通过了工程硕士专业学位设置方案，设置了工程硕士专业学位1。2010年，教育部下发了 关于批准有关高等学校开展专业学位研究生教育综合改革试点工作的通知2，为专业学位研究生的教育指明了方向。材料与化工专业主要涉及材料工程、化学工程、能源工程、轻工技术与工程、石油与天然气加工工程、材料与化工安全工程、生物工程等行业领域，其中化学工程涵盖模拟、放大、开发、设计及优化等多个方向。材料与化工专业硕士所从事的化学、化工、生物医药、生物医学工程、农业、环境、新型材料和新能源等领域的研发工作与国民经济的发展休戚相关，深受国内外高校和科研机构的重视。为了满足国民经济发展对材料与化工专业硕士的需求，材料与化工专业硕士招生数量逐年增加，而高校因专业硕士的培养方案和课程设置不够合理，教育质量问题日渐凸显。专业硕士课程建设和教学模式对其知识结构的完善、创新能力的培养起着至关重要的作用。内蒙古大学如何在材料与化工专业硕士课程建设中加以创新，如何在具体的教学实践模式改革中加以创新，是值得思考与研究的问题。一、材料与化工专业硕士课程建设中存在的问题内蒙古大学招收的材料与化工专业硕士大都来源于“双非”院校经调剂入校的学生，其专业水平参差不齐，普遍存在理论基础薄弱、科研素养差和实践技能弱等问题。为了夯实学生的专业理论基础，教师在授课过程中普遍以知识讲授为主。这种教学模式导致内蒙古大学材料与化工专业硕士课程建设存在以下问题：（1）缺乏文化内涵和家国情怀的培育，缺乏行业自豪感和工匠精神的培育。（2）传授知识的过程中只关注学生对所学知识的掌握程度，忽略了对学生知识再创新能力的培养。（3）知识内容更新缓慢，缺乏与国际前沿接轨的意识。（4）学生大都只重视与所学内容相关的学习，课程教学缺乏对学生学科交叉能力、工程设计思维和创新能力的培养。二、研讨式教学在课堂育人过程中发挥专业知识传授和专业文化熏陶的双重作用研讨式教学（Seminar）是18世纪出现于德国大学古典文学、哲学和语言学领域的一种教学模式3-4。基于科研院校学术氛围的优化和学生科研探索能力的不断增强，19世纪末20世纪初，研讨式教学法在欧美国家研究型大学中得以迅速推广，并逐渐演化为一种重要的、系统化的教学方法。开展研讨式教学的目的主要在于对学生崇尚真知、质疑权威、追求民主的精神以及创新卓越意识的塑造，使其拥有自由精神、独立思想、创新思维。我国教育部、工业和信息化部、中国工程院联合发布的 关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划 2.0 的意见5（以下简称 2.0意见）中所强调的材料与化工专业硕士课堂研讨式教学的探索与实践李常艳1汪颖华21.内蒙古大学化学化工学院，内蒙古呼和浩特0100212.内蒙古大学研究生院，内蒙古呼和浩特010021242University Education追求卓越和创新的理念与开展研讨式教学的目的要求相吻合。2.0意见 侧重于树立工程教育新理念，提升学生解决工程问题的能力，加大课程整合力度，推广实施案例教学、项目式教学等研究性教学方法。研讨式教学的有效开展，一方面有利于提高学生的学习自主性，帮助他们理解和掌握知识；另一方面，它还能激发学生的创造潜能，帮助他们实现从知识再现型向知识创新型的飞跃。我们将研讨式教学法用于材料与化工专业硕士基础理论课的授课过程。通过对课程内容的拓展和延伸，使学生在开放、自由的学习氛围中进行理论知识的学习、数据资料的收集汇总、实验方案的设计、科学问题的凝练、主题报告的讲解、科研问题的探讨和答辩等相关活动。这些教学活动有利于研究生在专业课程学习过程中获得知识，在讨论中实现知识再现型到知识创新型的飞跃，从而达到提升自己学习、调研、表达和沟通能力的目的（如图1所示）。图1研讨式教学法在课堂育人中发挥的双重作用示意图学习能力调研能力沟通能力表达能力追求真理思想道德素质科学文化素质敬业与工匠精神精神素质研讨会知识能力经典理论专业知识科学前沿质疑权威表达自我创造卓越目前，大多数学生读研的动机是通过知识和学历层次的提高，为自己寻求更好的发展空间和更好地实现自我价值。然而，大多数学生在研究生学习阶段，因缺乏行业自豪感、社会责任感和担当意识而表现出对未来的迷茫。借助研讨式教学的开放性，笔者所在学院以内蒙古大学桃李论坛为交流平台，通过让学生参与国内外化工行业的领军人物、实干专家的主题报告（具有担当意识和创新意识的主题报告），使其了解材料与化工学科在国民经济发展中的重要作用和我国化学工程行业发展取得的巨大成就以及与国外部分优秀同行所存在的差距，增强学生的家国情怀、行业自豪感以及社会责任感，为其毕业后投身国家及内蒙古区域经济建设、实现自身价值培养正确的世界观、人生观和价值观。而且，学生和专家开展面对面的交流，可以减少学生对未来的困惑。教师在课程教学中，借助研讨式教学模式，可以与学生构筑民主、平等的师生关系，在相互平等、相互尊重和相互学习的氛围中，诠释追求真理、质疑权威、表达自我和创造卓越的精神实质。另外，在师生平等的交流互动中，可以触及学生心灵深处的一些东西，润物无声地完成社会主义核心价值观的塑造，使学生在精神和素质方面也得以协调发展（如图1所示），更好地发挥课程育人的功能和作用。三、材料与化工专业硕士课程对研讨式教学的探索与改革材料与化工专业硕士课程不像语言、文学、哲学类课程的思辨性那么强，因此，从传统的教学角度来看，不容易找到适合开展研讨式教学的主题。另外，传统的研讨式教学侧重于以问题为核心的研究型探讨，而非基础理论知识的传授，这些特点均限制了研讨式教学在材料与化工专业硕士专业课程教学实践中的运用。迄今为止，在材料与化工专业硕士课程中运用研讨式教学法的报道不算多。传统的教学为“填鸭式”或“灌输式”的单向教学方式，学生被动接受输入的知识，课堂氛围沉闷。学生互动反馈少，教师难以了解学生对输入知识的掌握程度。研讨式教学是一种交互式教学（如图2所示），其核心任务是充分挖掘课程参与者（教师与学生）的潜能，对研究主题进行多角度、多层次的认识和交流，从而深化对该主题的认识，真正达到“学有所获，教学相长，日学日进”的教育目的6-7。笔者根据自己在国外访学的经历，在所担任的材料与化工专业硕士学位课程催化剂工程教学中尝试运用研讨式教学法。教师教师灌输传授输入反馈学生学生输出图2传统教学和研讨式教学课程教学要素的关联图243图3催化剂工程课程研讨式教学模式示意图（一一）催化催化剂工程课程剂工程课程“教师为主导教师为主导，学生为中心学生为中心”教教学模式的探索与改革学模式的探索与改革按照内蒙古大学研究生培养计划和教学大纲的要求，催化剂工程是材料与化工专业硕士的学位课程（3学分，总学时为48个，每周1次，每次3节课）。为了改变学生被动学习的状况，教师根据学生的专业背景、学习能力和实践技能，把教学内容分为基础知识教学模块、表征方法专题讲座、前沿问题专题讨论和催化问题专题讨论四个模块（如图3所示），根据学生和其导师的研究方向分解任务，对研讨式教学进行了探索。在授课方面，教师根据不同的主题采用不同的授课方式。基础知识教学模块采用“2+1”的模式，即每周2学时由教师讲解基础理论知识，1学时由学生完成课后作业的讲解。课前将学生分组，课堂上学生以课件形式进行习题讲解，其他小组提问题，教师进行点评和总结，这样有助于研究生消化、吸收和整合基础知识，进而实现知识创新型飞跃。表征方法专题讲座模块以学生讲解为主、教师点评为辅，开展问题交互式学习，鼓励学生结合课题组的实际情况，深入了解催化领域的表征技术和方法。前沿问题专题讨论部分的内容是研讨式教学的重要环节，每组18人，提前两周布置任务，让学生自己主持，通过讲解、评论和答辩环节，调动学生的学习积极性和主动性，激发学生的学习热情，使学生的听、说、读、写能力得到全方位的锻炼和发展8。在学生掌握基础理论知识、催化剂合成方法、测试表征技术和设计开发的基础上，通过催化问题专题讨论，培养学生以科学问题为导向，针对工业催化剂存在的问题进行研究和探索，有助于推动学生工程设计和创新能力的提升。后续的调研结果表明，参与研讨式教学的专业硕士，在毕业答辩和招聘面试中，表现出很强的逻辑思维能力和沟通能力。（二二）研讨式教学对材料与化工专业硕士课程考核研讨式教学对材料与化工专业硕士课程考核模式的创新模式的创新对材料与化工专业硕士课程（以催化剂工程课程为例）而言，传统的考核成绩由平时成绩（包含作业、调研报告的成绩）和期末考试成绩两部分组成，每部分的比例为50%。实施这种考核模式的弊端在于，学生只在意最后的考试成绩，不重视课程学习过程；学生突击复习现象严重，没有真正达到课程育人的目的。同时，传统的考核模式也暴露出课程学习和科研学习“两张皮”的问题。为了克服传统教学模式存在的弊端，笔者对课程的考核方式进行了大胆探索。实施研讨式教学后，催化剂工程课程考核的内容由原来的两部分变成了四部分，包含课堂讨论（20%）、主讲（20%）、期末成绩（30%）和课程报告（30%）。我们将平时成绩的比例由50%提高到70%，并将学生参与课后习题、专题讲座、前沿问题和催化问题讨论的学习过程成绩记录进平时成绩。这种考核模式，既可加强对学生学习过程的考核，又可最大限度地增强学生的学习动力。另外，根据内蒙古大学研究生培养计划和课程考核大纲的要求，我们将过去的调研报告改成课程报告，要求学生结合课程讲授内容、文献、工程实例和导师的课题方向自己拟题，并完成不少于5000 字的课程报告9。课程报告按照 内蒙古大学学报 所刊发论文的出版规范要求提交，所有课程报告均需要查重，雷同率超过30%为不合格的作业。从教学效果来看，学生在课程学习过程中的参与意识有了极大提升，学习的主动性和创造性获得了最大限度的激发，效果良好的课程学习成为促进科研能力提升的新动力。四、以研讨式课程学习带动学生科研能力、设计能力和创新意识的提升研究生培养应始终以科研能力和创新能力培养为导向。开展研讨式教学要求教师有科研的前瞻性、理论催化剂工程基础知识教学模块表征方法专题讲座前沿问题专题讨论催化问题专题讨论催化作用与催化剂吸附作用与多相催化工业催化剂的制备方法工业催化剂的评价和动力学研究方法工业催化剂的宏观表征技术和方法工业催化剂的微观表征技术和方法工业催化剂合成新技术工业催化剂表征技术的新发展工业催化剂在能源和燃料方面的新发展工业催化剂新领域和新理论工业催化剂的设计开发催化设备的组装和开发“2+1”教学模式学生根据内容准备课件进行讲解学生主持、讲解、评论和答辩教师从方法论的角度进行讲解并与学