关于以学科竞赛为导向的专业实验课程教学模式探讨论文
本科教育是高等教育的主体与骨干，是国际和国内高等教育的改革焦点。随着世界政治、经济和社会形势的剧烈变化，科技革新的日新月异，知识经济社会逐渐形成，大学本科教育的传统理念和教学模式面临着巨大挑战。对于工科类学生，大学教育越来越重视学生创新能力、管理能力和人文素质的综合提升，这也成为工科专业国内、国际认证过程中重要的考评因素。除传统的本科教学外，学科竞赛已经成为培养学生创新能力和实践能力的重要途径。学科竞赛从内容上涵盖了基础理论、学科交叉融合、思维训练、创新能力等方方面面。学生在参与竞赛的过程中，不但能将基础理论知识付诸于实践，还能培养学生团队合作能力、领导能力等人文素质。因此，在工科类专业创新人才的培养方面一直发挥着重要作用。
材料科学与工程专业是典型的工科专业，具有实践性强、基础理论要求高等特点。发挥学科竞赛在学生培养环节中的重要作用对于专业人才综合素质的提高至关重要。然而，学科竞赛也存在一定弊端:如原始创新性不强。有些课题大都是教师提出，而学生在此过程中仅仅充当操作者;学生精力有限，对课题的认识并不深刻。大量的本科课程使得学生真正投入到科研的实验受到限制。然而，本科基础课程是学生必须要掌握的知识，不能缩减。这大大制约了学生参与课题的积极性、课题选择的局限性，更影响了学科竞赛在学生培养环节中的效用。本文将以宁波大学材料科学与工程专业建设过程中专业实验的改革对学科竞赛影响的结果，探讨以学科竞赛为导向的专业方向实验课的教学模式。
1课程体系的改革与实践
宁波大学的材料科学与工程专业贯彻“理论基础与实验技能并重，基本功训练与原创性研究并重，知识积累和思维训练并重”的培养思路，以应用型、创新型为培养特色，制定产学研合作的培养方案，实行基础与前沿并重的课程设置体系。2014年材料科学与工程专业入选首批浙江省新兴特色专业，专业方向包括高分子材料、无机材料和高分子化工。实验课程环节是实施培养特色中“创新、实践”的重要载体，承担着培养学生创新能力、动手能力和实践能力的主要任务。实验课程可分为基础实验和专业实验。其中，基础实验旨在培养学生基本实验技能、相关基础知识构建等;专业实验则因专业背景的差异开设的内容更加贴近专业课程，更侧重实践能力和创新能力的培养，让学生能够更好的进入专业角色。对于材料科学与工程的本科生从其入学伊始就接触实验课程，如大学化学实验、物理化学实验、有机化学实验和分析化学实验等，这些实验已经让学生打下了坚实的实验基础。为迎合人才培养理念，针对材料相关专业课程、教师科研方向、科研设备特色，设置了一系列的专业实验课程，包括:专业基础实验(高分子化学实验、高分子物理实验)和专业方向实验(高分子合成工艺实验、高分子材料测试分析实验、金属有机催化剂实验，材料力学实验、材料成型实验等等)。如何更好的设计专业方向实验的教学内容，让其在教学工作中发挥更大的效用，是值得探讨的命题。
现行的专业实验针对课程教学中的难点设计了些许实验，使学生更好的理解专业课程，这对于专业基础课程是十分重要的环节。但对于专业方向课配套的实验课程，如高分子合成工艺实验、高分子材料测试分析实验、金属有机催化剂实验，材料力学和材料成型实验等，如果还是迎合课本，学生在完成前期大量的基础实验后，会感到无趣、教学效果也不一定最佳。材料科学与工程专业应当鼓励学生积极参加科研活动、学科竞赛。由于学科本身的特点，科研活动和参赛作品的制作往往是需要阶段性的时间投入，才能取得成绩。但是，学生的学业负担重，课余时间和精力是有限的，这就造成他们有心无力，致使部分参加学科竞赛的同学存在浑水摸鱼的情况，并未参与到参赛作品的实质开发环节，其自身能力的提高有限，这也是制约学生科研活动和参赛作品质量的根本问题。
2以学科竞赛为导向的专业方向实验课程建设
尝试以学科竞赛为导向的专业方向实验课程的建设，对于整合资源、调动学生积极性、培养具备创新、实践能力的专业人才十分重要。目前，材料科学与工程专业的学生主要参与的学科竞赛包括大、小挑战杯、浙江省化学竞赛、全国高分子创新创业大赛和浙江省(全国)化工竞赛。各类竞赛特色不一，但对学生基本素质有着共同的要求:创新思维、逻辑思维、语言表达能力、团队合作能力。如何筛选人才，组建一支能够走的更远的参赛队伍很重要。
在完成专业方向实验课程基本教学目的前提下，将培育作品、组建竞赛队伍的任务融入到教学环节中，会带来事半功倍的效果。全国化工竞赛的模式是十分值得借鉴的，该竞赛成立至今已连续举办八届，吸引了全国近400所高校化学、化工相关专业的学生参赛。竞赛作品统一题目(如本届比赛题目“设计清洁生产的PX成套工艺技术”)，学生根据自己所掌握的知识设计一个大型的化工厂。学生自身的能力在这种比赛模式下能够有效区分。在专业方向实验课中，统一的实验题目能够保证所有学生得到同样的实验训练，但对实验结果的剖析和表达将取代以往的实验报告，成为课程的主要考核形式，以考核结果为参考，筛选学生，进而组建一支实力均衡的比赛队伍继续深入研究，从而参加各类竞赛。
具体来讲，以材料科学与工程专业的高分子加工工程实验课程为例。该课程旨在学生掌握基本的加工手段和性能测试手段，结合高分子加工工程课程，需完成高分子材料成型、模压、拉伸性能、冲击性能、耐磨性能和流变性能的测试。若这些实验均针对同一个样品，这就是针对该产品的一整套研发过程。因此，在实验课程开始之前，对教学内容进行详细的可行性论证，充分考虑学生分组情况，将预先考察的变量细化、并下发到各小组中，作为他们的`实验任务，让学生有针对性的完成一整套实验。实验结束后，结合专业方向课的授课内容，剖析实验数据，并最终以小组PPT汇报的形式展示。如此，则可在完成教学基本目的的前提下，锻炼学生的综合能力，调动学生参与的积极性，解决学生学习经历有限和参赛作品质量的矛盾，为后续竞赛培育了参赛作品。
具体操作过程如下:
(1)设置题目的可行性研究
题目的设置和科研选题一样是决定成果质量的首要因素。实验选题环节需由任课教师针对各大竞赛对作品的要求，结合科研特色、或产品市场需求在完成基本教学目的的前提下，充分验证可行性后，方可确立为课程题目。该部分需要较大的经历投入，可让研究生助教全程参与。不但能够保证课程的有效推进，还能切实的锻炼研究生助教能力。
(2)分组和运行
经可行性研究后，将任务分解，下放至各小组开始实验课程。期间由于各实验特点，交叉安排实验，妥善确定实验次序。
(3)实验结果剖析
学生在教师和助教的指导下学习使用简单的科研软件，整理实验数据，结合专业知识，对数据作出分析，形成实验总结报告，并作PPT陈述，完成教学环节。
(4)人才选拔和项目培育
根据学生综合素质，组建参赛队伍。在现有研究基础上，继续深入研究，形成参赛作品，参加相应的学科竞赛，部分优秀的工作可以学生为第一作者发表论文、申报专利。
(5)模式推广
总结经验、将该模式适度推广至其他专业方向实验中，如高分子合成工艺实验、高分子分析与测试实验。结合选题特点，保证学时，甚至可考虑将几门同学期开设的实验课程打通，如高分子合成工艺实验和高分子分析与测试实验，让学生有充足的经历，有针对性地完成某一高分子产品从合成到分析测试的全过程。
3建设成效
3年来，我院本科生获国家、省、校级奖励20余项;公开发表论文50篇，SCI1区论文10余篇，申请专利50余项;完成省、市、校级创新实验研究30余项。获挑战杯国家级二等奖2项、省特等奖2项。并多次在全国化工竞赛、浙江省化工竞赛、浙江省化学竞赛和全国高分子材料大赛中取得佳绩。本科生一次就业率均在98%以上，受到用人单位的好评。
4结语
专业实验课程的建设是一个系统工程。以学科竞赛为导向能够给专业建设指明方向。在不改变专业方向实验课程根本教学目的前提下，整合专业方向实验授课内容，让专业方向实验更好的发挥人才培养中的作用，解放学生的创新思想，提升学生的动手能力、实践能力和人文素质等综合素质，对于提升我校材料科学与工程专业的培养质量至关重要。在实施过程中需要多方面的大力支持和配合，其中主管领导重视是前提，学生和教师的积极性是条件，实验教学体制改革是关键，切实可行的制度是保障，理论课教师的配合是补充。目前，我校材料科学与工程实验中心的改革只是初步，要想真正实现改革总目标，还需要在今后的实践中不断修正、完善和发展。
