“省一流专业建设背景下”无机非金属材料工程专业规范实践课程的构建

郝玉成 秦广超 程继海 季宇凡

合肥学院，安徽 合肥 230601

一、省一流专业建设背景

省级一流专业建设是指建设有特色高水平本科教育的省级一流本科专业。省级一流本科专业建设点是教育部实施一流本科专业双万计划建设的省级专业点，属于一流本科专业建设点。

省一流专业建设在社会的经济发展中起着重要的基础性和战略性作用，对推动创新驱动发展战略，增强国家核心竞争力都具有十分重要的意义。根据国务院2015 年印发的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》指出，到21 世纪中叶，我国一流大学和一流学科的数量和实力将进入世界前列，基本建成高等教育强国的战略目标。这表明，一流专业建设将是实现高等教育新型发展的战略安排，也是未来中国高等教育工作的重点。

自20 世纪末以来，在中国基本上形成了中央和省级人民政府“两级管理、以省为主”的高等教育管理体制。因此，充分发挥省级政府在一流大学建设中的基础作用，是实现中国一流大学建设战略构想的前提和保障［1］。省一流专业建设正是基于这样的背景下展开的。就目前的战略形势来看，省一流建设专业已经取得一定成效［1］。

截至2021 年，教育部共立项三批国家和省级一流本科专业建设点，我省44 所省属本科高校共入选国家级一流本科专业建设点298 个、省级一流本科专业建设点617 个，省属本科高校一流本科专业点建设实现了全覆盖，入选国家级一流本科专业点总数较全国平均233 个高出65 个。

高等教育发展的复杂性决定了省一流专业建设是一项系统工程。在省一流专业建设进程中，必须结合当下的国家国情和地区经济发展的实际情况，以专业规范体系构建为核心，以人才队伍建设为引领，加快体制机制创新，保证省一流专业建设能够科学、有效、有力地推进［1］。

在以计算机和网络为基础的信息社会中，任何高等教育专业的教学过程都无法脱离计算机。从高等教育的角度来看，无机非金属材料工程专业关注培养学生在专业相关软件方面的应用，是为了满足学生以后的个人发展和企业对人才的需求。日渐蓬勃发展的信息社会要求我们无机非金属材料工程专业的同学，必须了解专业相关软件技术的相关知识，必须掌握软件的基本操作，必须具备综合运用知识的能力。由此可见，计算机在材料科学中的应用是无机非金属材料工程专业教学中完成培养目标、培训学生的专业技术能力的关键环节，是专业人才培养方案和教学计划的重要组成部分。

二、无机非金属材料科学工程专业实际课程中存在的问题

（一）课程现状

随着无机非金属材料科学在经济发展中占比逐渐增大，许多高校以此为立足点进行无机非金属材料方面相关教学课程的开设，为相关领域高级应用型人才培养奠定了良好的基础。当下，工程教育在绝大部分高校以专业知识为主、以实践教学为辅的问题广泛存在，这无疑会造成学生在工程实践能力及创新创业能力上的匮乏，不利于学生工程意识的培养和工程素质的养成。

就目前的理工科专业课程的情况而言，大多数课程都以线下授课为主，相关的课程视频或者是线上的相关资料都作为课前预习或扩展型的资料。对于课程的实际进展并没有太大的影响。

但是，以《计算机在材料科学中的应用》这门课程为例，《计算机在材料科学中的应用》这门课程中，计算机应用是课程主体，这就表明这门课程即使是线下授课，它的大多数课程时间也应当是在机房中进行的，确保同学们能够拥有足够的上机时间进行操作练习，这无疑是对课程建设的挑战，这要求老师在线下授课的过程中确保同学们能够集中精力在老师所讲的授课内容中，并在后续的实操过程中能够吸收课堂上学习到的知识，充分掌握。

且自2019 年年底的新冠疫情暴发后，疫情防控期间给正常的教学工作带来了一定的影响。如果学校所在地区出现疫情，那么由于疫情导致的不可抗力因素，学校在特殊情况下不得不采取封校措施来保证在校学生及教职工的安全，在这种情况下，所有的线下课程将无法正常进行，需要全部转为线上，上网课随时可能成为一种常态。在这种情况下，线上授课无疑会对课程的建设情况起到一定的影响，老师们需要通过网络进行教学，在授课过程中需要时刻关注学生们的上课状态，想方设法调动学生学习的积极性，要在保证课堂质量的同时，保证学生能够参与课堂并掌握这些知识。

（二）存在的问题

无机非金属材料工程专业课程面临的问题主要可以分为以下几点：

1．疫情防控期间，线下上课随时可能会受到影响，线上授课即全民在线教育时代被动催熟。线下授课的方式无法完全照搬至线上授课，这无疑对老师们提出了更大的挑战。

2．传统无机非金属材料工程的建设，课程目标主要在于课程相关专业知识的传授，缺乏实践教学。就目前的课程安排而言，实践相关的教学课程中主要是实验演示，学生们缺少足够的实践机会，实践能力缺失。

以开展的教学实践体验为根据，笔者以为无机非金属材料工程专业中《计算机在材料科学中的应用》这门课程，存在以下问题：

1．课时较短，缺乏足够的实践时间。同学们的上课时间虽然都是在机房进行的，但是由于老师上课需要有一定的示范时间，且课程课时相对较短，同学们拥有的实践时间不免相应缩小。

2．上课效率低。由于课程的上课时间都在机房，且教学模式采用的是一对多，在上课过程中，老师难免会有照顾不到的地方，部分同学在缺乏老师监督的情况下，容易注意力不集中，影响到教学效果，进而导致上课效率的降低。

3．课后作业形式相对单一。本门课程的课后作业均以Word 文档形式提交。但是课程上学习的软件操作功能各不相同，许多软件它的操作结果并不能够通过Word 文档显示出来。课后作业是老师针对当前课堂教学布置下的作业，用于检测课堂效果。这需要课后作业能够清晰地反映出同学们对于课程内容的掌握程度，Word 文档虽然能在一定程度上体现同学们的学习效果，但是并不能够帮助老师更加清晰地掌握同学们对于课程情况的了解程度。

三、无机非金属材料工程专业规范实践教学体系改革与创新策略

高校理工科无机非金属材料工程专业的培养目标是“培养适应社会主义现代化建设需要、德智体全面发展、具有创新精神和实践能力获得工程师基本训练的高级工程技术人才”。显然要满足上述工程技术人才的培养目标，科学的实践教学体系的构建是完成这个目标的重要保证［2］。

材料科学专业的规范知识体系重点在于实践教学体系，围绕人才培养目标，在制定教学计划时，通过合理的课程设置和各个实践教学环节（实验、实习、实训、课程设计、毕业设计、创新制作等）的合理配置，建立起来的与理论教学体系相辅相成的一套教学内容体系［2］。实践教学知识体系的构建要以学生知识和能力协调发展为目标，培养学生工程能力和创新能力，提高学生综合素质为目标，构建完整的实践环节知识体系，以顺利实现人才培养的目标。

无机非金属材料工程专业规范实践教学体系在改革创新上需要坚持以应用型人才培养为核心，构建开放的教学模式，重视教学改革，提高教学质量，以教促学，教学相长［3］。

（一）改善教学行为，改进教学方法

以教学内容为重点，参照专业培养目标和毕业要求来改进教学方法，教学内容的前后形成衔接，构建完整的教学体系。在教学过程中，可由课本上的内容联系材料领域的实际操作，与工程实际相结合。

按照教育部提出的“提高科学素养、在课堂中开展探索性学习”，改进教学手段，通过探索式和启发式教学，培养学生科学自主的探索能力，学生对于工程实际的认识进一步加强。以学生为中心，充分发挥学生的自我能动性，教师策略性引导，让学生自发探索并掌握知识，学会认识和解决问题，发现问题的背后因素和联系，逐步产生自己的独特认识，让学生对学习的知识理解得更透彻，掌握得更牢固［4］。

以计算机技术在材料科学中的应用进行举例，由Origin 软件的部分操作扩展到一些专业相关实验过程中。能够通过Origin 软件达到的效果，数据处理的相关过程。这些内容的优化，不仅满足了学生的学习成长规律，更满足社会发展的新要求，有利于学生的个人发展和企业对人才的相关需求。

（二）改革线下教学，改变教学模式

对于线下教学的改革，需要以学生为主体，探索适合运用于今年学生的个性课堂学习方式，改变传统的教学模式。把教学的重点从单纯的知识传授向知识体系的构建方向转移，重视构建学生的知识网络以及思维逻辑的培养。

充分发挥传统授课课堂在知识转化方面的优势，包括对学生专业志向的确立、学习路径的获取以及应用能力的提升等等。以OBE 产出导向理念为指引，在课堂教学中充分发挥学生学习的主体性，老师更多扮演指引和启发的重要角色；让学生积极参与探究和讨论，弱化复杂公式的推导和记忆，概念化、机械化背诵等等；应用为导向，强化材料科学专业理论公式在工程实践和教师科研中的具体应用。通过教学改革，逐渐扭转重“教”轻“学”的填鸭式教育模式，使“教与学”的质量得以同步提高［4］。

（三）优化线上课程资源

依托超星、慕课的在线学习资源平台向学生提供课程相关的优质课程资料，让学生能够自主进行线上学习；建设作业题库和线上考试内容，能够让同学们随时随地在手机端对所学内容进行检测，便于同学们了解自身对课程的掌握，及时采取相应措施，同时，有利于教师掌握同学们对课程的了解程度，及时调整教学内容。

（四）培养工程意识，强化工程素养

以工程教育专业认证为契机，加强政府、学校和企业的合作，全面调研地方产业、工业和企业对工程技术人才需求的大数据，形成“工程应用”知识体系；对课程内容和当地企业资源深度融合，形成优势互补的链条机制。对教师队伍结构进一步优化，做到“引进来”和“走出去”并行，积极引进工程实践背景的技术技能型人才；同时，让校内专业教师走出去，深入企业一线挂职锻炼，不断提升专业教师的工程素养和实践能力，力争达到工程师和学生职业指导师的素质要求［5］。与此同时，可以采用模拟仿真系统，确保同学们即使是在一些特殊情况下，也可以通过模拟仿真系统体会参与工程实践，了解工程实践的实际内容，增加相应的知识和了解，有利于加强工程素质培育。

四、结语

本文结合自身专业特色，提出了基于《计算机在材料科学中的应用》这门课为基础的“省一流专业建设背景下”无机非金属材料工程专业规范实践教学体系的教学体系改革与创新，致力于通过改善教学方法，改革线下教学，优化线上资源，培养工程意识，培养学生的自主学习能力，提高学生的学习兴趣，进一步提升教学效果，以期获得更好的教学效果。对于无机非金属材料工程专业的学生来说，如何将计算机操作知识与无机非金属材料工程专业知识及自身所需有机结合，使学校教育真正做到满足学生自身成长需求，达到企业对人才的要求、切合社会预期。