研究生教学中创新与工程能力培养成果

2023-11-28 理论教育版权反馈

【摘要】：研究生教学中创新能力和工程能力的培养●摘要研究生教育肩负着培养高素质专门和创新人才的重要使命。“创新是国家竞争力的核心”，从研究生教育教学而言，要体现学科专业的发展前沿，要培养学生创新思维。华东理工大学是一所教育部直属以工科为特色的研究型大学，突出创新和工程教学的重要性已毋庸置疑。因而“突出创新和工程教学理念，授人以渔，服务国民经济主战场”，成为我们教学团队的教学理念。

研究生教学中创新能力和工程能力的培养

●(华东理工大学，韩哲文、李欣欣、李慧、庄启昕、钱军、刘小云)

摘　要　研究生教育肩负着培养高素质专门和创新人才的重要使命。本文通过教学理念、教学内容和手段的改进，探讨了教学团队在课程建设和课堂教学中如何将科研和工业实践过程融入教学全过程中，从而提高和培养研究生的工程能力和创新精神。

关键词　研究生教学、工科特色、创新能力、工程能力

研究生教育肩负着培养高素质专门和创新人才的重要使命，提高教育质量，既是高等教育自身发展的需要，也是提高学生创新和工程能力的需要，对建设创新型国家、构建社会主义和谐社会具有重要意义。“创新是国家竞争力的核心”，从研究生教育教学而言，要体现学科专业的发展前沿，要培养学生创新思维。对于工学，尤其是工程硕士，要根据“全面工程教育”观，使“工程教育在培养人才上起关键作用”。

华东理工大学是一所教育部直属以工科为特色的研究型大学，突出创新和工程教学的重要性已毋庸置疑。近年来随着国内高校的大量扩招，硕士毕业生必然将大规模走上生产第一线，直接为国民经济主战场服务。因而“突出创新和工程教学理念，授人以渔，服务国民经济主战场”，成为我们教学团队的教学理念。

下面就谈一谈教学团队在课程建设和课堂教学中如何将科研和工业实践过程融入教学全过程中。

一、教学理念上，从工业生产实践展开理论教学，注重培养学生的解决实际问题的工程能力

为了提高学生通过课堂理论学习和解决实际问题的能力，需要让课堂理论教学和实际工业生产紧密结合，真正做到学以致用。课堂教学以讲授基本方法、基本原理和基本规律为主线展开，同时在课堂讲授中结合最新最前沿的科研动态和工业生产过程，引入科研和工业生产中的实际应用例子，使学生能够较好地将理论知识和实际应用相结合，拓宽学生视野，体现教学内容的先进性、实践性和时代感。促使学生在结合科研和工业生产实践中深刻理解并领会最基本的原理和概念。

例如，在课程中有一个内容是介绍苯乙烯本体连续热聚合的工艺，如图1所示。单体苯乙烯通过计量泵泵入反应釡，在反应釡中转化率达20%后又由计量泵送入下一道工序的聚合塔中继续聚合。为了加强对聚合反应理论的认识，教师给学生们提出了3个问题:①为什么在反应釡中要控制苯乙烯转化率为20%而不让转化率提高一些，以增加设备的利用率？②反应釡中80%左右的单体实际上什么聚合动作都未参与，仅仅在釡中转了一圈就进入后续聚合工艺，会不会影响最终产品的质量？③如果为了改善聚苯乙烯性能，提高分子量是一个很好的方法，那么在该工艺中如何提高分子量？但又会面临何种负面结果？

这3个问题看起来似乎十分实际，但实际上属于高分子化学基本概念，和高分子化学课程最基础的理论完全相呼应。对这3个问题换一个单纯从高分子化学概念出发的提法，变为:①什么叫自动加速效应？它是如何产生的？②自由基链式聚合与逐步加成聚合在聚合物形成方面各有什么特点？③在自由基链式聚合中是如何提高聚合物分子量的？聚合速度将受什么影响？将这些属于高分子化学的常规问题，让学生们与实际过程相结合，用书本教授的知识去理解和解释工业生产中的一些现象，无疑对提高学生的学习兴趣，工程能力以及理论联系实际能力都有意义。

图1　本体连续热聚合法工艺流程图

二、教学内容上依托科研实力，突出学术前沿问题，培养学生的创新能力，促进教学质量的提高

研究生已具备了基础理论和专业知识，应培养具有研究和开发能力的学生，不同于本科生以知识学习为主，而是以提高研究能力和技艺为主。培养成为担负着科学研究、技术开发、经济生产、组织管理等各个部门的高层次人才。

高分子学科是既实用又基础的学科，是一门年轻的学科，更是一门体系开放的学科。在其发展过程中，不断地与其他学科交融产生新的热点和学科问题。前沿性的知识是学生进行创新研究的基础。只有了解学科和研究领域的最近研究成果，才有可能在此基础上进行创新性的研究。我们在课程教授内容的组织方面，尽可能地通过经典性研究工作以及最新学术动态，将课程教学与我们所从事的课题研究相结合，在向学生讲授基本和经典的概念、方法和思想的同时，将高分子材料发展的新领域、新热点、新课题引进，让研究生参与进行研讨式的教学尝试，以提高学生的创新热情和思路。(www.chuimin.cn)

比如，在活性聚合方法主题讲授的时候，首先从冯新德先生的一篇报告衍生，从高分子科学的发展历程和前景，论述了“活性聚合”是时代发展对高分子科学的要求，更是“聚合物的优质化”的需求而产生，让同学们对活性聚合的重要性有准确的理解和认识。在具体课程内容设计上，也根据时代的发展，从最早的“活性负离子聚合”及其最新进展，到基团转移聚合，活性正离子聚合到最新的“活性自由基聚合”方法，形成链式聚合活性控制聚合的一整套理论方法讲述。在讲授中也注重细节，如“活性聚合”到“可控聚合”，虽然只是两个字眼的演化，却反应了高分子科学者对聚合机理更全面的理解。

课程教学形式并不仅局限于课堂讲授，我们还通过Seminar的方式邀请校内外专家报告和学生自讲来营造良好的学术氛围。培养学生学会做报告者或理解专家的思想、思路和科学方法，从中学习做报告者或论文作者是如何发现问题、提出问题，又是如何解决问题的。举办各种学科前沿讲座，在学术活动中扩大研究生的视野，增长见识，锻炼思维能力，培养立足于宽厚基础与学科前沿之上的创新意识。通过参加学术活动，与同行接触交流，可以激发灵感，孕育创新的思想，产生从事科学研究的兴趣。著名科学家朱棣文就指出:“科学工作者要有广阔的视野，跨学科才能开创更新的领域。”

华东理工大学材料学科是上海市的重点学科。材料学院在材料的研究与开发方面具有较强的实力，拥有多个省部级的工程中心和研究中心。材料学院斥资上千万，建成了总面积800多平方米，拥有先进大型制备和测试仪器的高分子材料加工中心和分析测试平台，测试平台拥有激光光散射、凝胶渗透色谱、红外光谱、X射线荧光光谱仪、DSC、DMA等多种高分子材料表征仪器，全天向研究生开放，为研究生从事科研实践活动以及研究性实验创造了良好的环境，对学生能力的培养起到重要作用。

三、教学手段上，注重启发式和互动式教学

过去研究生教育习惯是以教学内容的稳定性和单一性为出发点，以知识的记忆和再现为基本方式，形成了“一支粉笔，一块黑板，教师在50分钟满堂灌”的陈旧教学模式。在这样的教育观念指导下，教师在教学过程中只是对教材和教案负责，而研究生也只是满足于考试顺利过关，取得学分。因此，研究生的创新能力得不到应有重视。

人的求知欲和创造欲是需要外界激发的，我们在课堂教学过程中，提倡互动式教学形式，从根本上改变“老师讲，学生听”的教学模式。从问题的产生和提出开始，让学生自己发言，发表他们的观点和看法，不断地引导学生思考问题，努力使学生逐渐养成“勤学善思”的习惯，从而诱导和激发学生的创新欲望，让他们如饥似渴地主动求知、探索和创新。授课前主讲教师根据科研和工业生产实际提出一些实际科研或生产问题，启发学生带着实际问题听课思考，并随着教学内容的展开，自己讨论问题的答案，自己回答这些工业实际问题，最后教师总结。例如:在给研究生讲材料体系中的一些超分子相互作用时，提出，为什么聚氧化乙烯(PEO)能溶解于水？学生根据以前学过的知识，能够回答出是由于PEO和水之间形成氢键作用。若再问那为什么PEO能溶解于冷水而不溶于热水？经过讨论，学生也能回答出是由于氢键具有可逆性，在高温下氢键解离，所以不再溶解。这时某企业来的工程硕士学生就提出，在工业生产中使用某些非离子型表面活性剂进行乳液聚合时，发现70℃以下乳液聚合效果还不错，但聚合体系温度升高时，乳液很不稳定，是不是也是这方面的原因。当他把分子式画出时，同学们就能得到一个肯定的答案。通过这种启发、互动的教学方式，让学生更进一步将书本理论转化为更实用的知识，并且还能帮助他们解决工作中遇到的一些实际问题。不仅要让研究生学会分析问题，更要让他们学会如何对所研究的问题进行综合归纳和比较，经历这样的教学互动，基础理论与生产实际的结合，不仅让所学的理论不再成为空中楼阁，而且又实实在在地增加了学生们的工业知识。

总之，我们经过长期的探索、实践和总结，形成了形式多样的、成效显著的、有利于培养具有工科特色研究生的教学方法。通过启发式教学、问题式教学等，着力培养学生分析问题、提出问题、解决问题、科学归纳的能力；通过讨论式教学，培养学生思考问题和语言表达能力；通过案例教学培养学生理论联系实际的能力。改革传统的课堂教学思想观念、教学方法、教学手段和教学管理，实现重基础，重技能，重创新的教学新格局。紧密联系工业生产实际和最新科研进展。注重培养学生创新和解决实际问题的能力，直接为国民经济主战场服务。

参考文献

[1]韩哲文，张德震.杨全兴，等.高分子科学教程.上海:华东理工大学出版社，2001.

[2]郑安呐，庄启昕，韩哲文，等.中国教育教学杂志，2006(144):89－90.

[3]庄启昕，承建军，韩哲文，等.化工高等教育，2005，86(4):69－71.

[4]黄学.高教论坛，2002，10(5):16－18.

[5]颜建勇.重庆交通学院学报，2003，3(2):20－22.

[6]张优智，李治.中国地质大学学报，2004，4(3):87－90.

研究生教学中创新与工程能力培养成果

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