以学生自主创新为导向的课程教学方法研究与实践
郑小涛
（武汉工程大学机电工程学院 湖北·武汉 430205）
摘 要 传统讲授式教育方法由授课教师主导，不利于培养学生的主观能动性、创新思维和创造力。本文以《压力容器及过程设备》课程为例，探讨了一种以学生自主创新为导向的科研启发式教学方法。从作用、教学方法、教学难点和解决措施、以及教学实践等几个方面进行了分析说明。从近五年教学实践和教学成果来看，本教学方法激发了学生的主观能动性和创新意识，达到了预期的目标，可为其他专业课程创新创业教育提供借鉴。
关键词 自主创新 科研启发 教学方法
0 前言
传统的本科教学方法主要以教师为中心的讲授模式。该模式重视教师在授课过程中对学生的管理，主要强调通过课堂教学向学生传授系统的知识。它的优点是充分发挥教师主导作用,便于授课教师组织整个教学活动过程，有利于控制课程内容的进程，并将科学知识的系统传授给学生；它的弊病在于过大地夸大了授课教师的主导作用，没有充分体现学生作为认知主体的作用，不利于培养学生的主观能动性、创新思维和创新力。在此基础上，很多学者提出了一种启发式教学方法。目前，启发式本科教学方法还主要是一种问题导向式教学模式，是传统“注入式”模式与启发式教学模式的结合，即通过提出问题、分析问题、解决问题为线索，启发学生主动思考。启发式本科教学方法为教师首先提出问题，学生带着问题自学教材，理解问题、讨论问题，最后教师根据讨论的情况，有针对性地讲解，引导学生解决问题。因此，在提倡素质教育和创新创业教育的今天，引入以学生自主创新为导向的课程教学方法显得尤为重要。
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1 学生自主创新为导向的课程教学方法的作用
学生自主创新为导向的课程教学方法立足于在授课的过程中结合科研创新方法，在日常授课和课外训练中不断培养学生自主创新的科研意识和科研兴趣，有的放矢，从而激发学生内在的求知欲和动手欲，从创新成果中获得成就感，反过来进一步激发学生的创新活动，形成良性的闭环系统。
学生自主创新为导向的课程教学方法是培养自主创新意识和兴趣之法。学生自主创新为导向的课程教学方法是一种研究性教学方法。其作用是以培养学生创新意识和欲望为出发点 ,以“兴趣”和“探究”为本。这种教学方式强调在授课过程中以科学的逻辑的推理展开教学内容，突出教师提问与学生提问双向互动环节，通过科研思维引导、学生自由探索和集中讨论，促使教师和学生共同学习和共同创新，是学习与创新的有机统一。
结合喻九阳教授和徐建民教授主编的“十一五”规划教材《压力容器及过程设备》课程的教学内容，学生自主创新为导向的课程教学方法可体现在如下几个方面：
（1）提出适于课程和本科教学的且适于学生自主创新的科研课题是本教学方法的难点之一。一般而言，应选择难度适宜且有研究价值的科研课题作为引导学生进行自主创新的切入点。对于《压力容器及过程设备》课程，授课教师可选择诸如结构的应力分析、新型高效设备开发、流体模拟分析等特色方向，以往届学生的科研成果作为激励措施，鼓励优秀研究生走进课堂与本科生互动，将科研与本科教学紧密结合起来，鼓励学生成立兴趣学习小组，在提问式教学、自问自答或互问互答的过程中培养学生求知欲，形成良好的学习氛围。
2 以《压力容器及过程设备》为例的学生自主创新为导向的课程教学方法
学生自主创新为导向的课程教学方法是教、学与做的有机统一。不但要求学生带着问题、查找资料和寻找解决方法，更要求学能动手设计、加工，通过实体结构实现相应功能。学生在培养兴趣、自由探索的过程中，反过来促使教师不断提升科研素养和业务水平，客观上不断提高教师的科研水平和执教水平，是典型的教与学相长的教学方法。
（3）改变单纯课后习题式作业形式，采用多方式作业训练的综合途径，保持课堂内外的连续性与可拓展性。作业形式包括科研论文、研究报告、专利、装置设计等多种形式。择优修改后投送本领域核心期刊或推荐申报专利，并积极鼓励学生自己动手将学习成果转化为样机或实体，指导其组团参加全国大学生过程装备实践与创新大赛、全国大学生挑战杯创新大赛、全国大学生节能环保创新大赛等与本课程领域息息相关的创新竞赛，通过合作和竞争，充分展示自己的科研成果，进一步激励学生的科研兴趣。
（2）建立合理的考核方式是本教学方法的另一难点。对于《压力容器及过程设备》课程，鼓励学生在课程知识范围内提出的科学问题进行自由探索，引入科研成果评价指标，增加平时科研成绩在期末总评中的考核比例，平时成绩最高可达50%，从客观上促进学生充分利用课外时间，调动主观能动性进行再创造，在平时训练中不断提升科研素养，培养自主创新意识和兴趣。
（2）建立民主、平等、良好的师生关系和生生关系，创造“以学生为本”的和谐教学氛围，有的放矢，鼓励学生发表不同见解，鼓励学生在遵守课堂规则的前提下敢于向教师提出质疑、探究等。正确引导学生主动地提出问题，主动地思考问题，主动去发现和探索问题。培养学生掌握和运用知识去分析解决问题的态度和能力。授课教师可扮演旁观者、指导者和评判者等多重角色。
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3 学生自主创新为导向的课程教学方法的难点及解决措施
学生自主创新为导向的课程教学方法是本科创新素质教育和创新创业教育的重要内容。科研驱动的启发式教学方法可结合专业课程内容教授学生创新思维与科研素质，较单纯创新课程教育更加有的放矢，更有利于激发学生的专业课程学习兴趣，是可培养学生的科研兴趣和素质的关键之法。本教学方法突出本科生的科研训练过程和效果，是教学科研型大学培养本科生科研素质的重要内容之一。
（1）结合授课教师的科研方向及学科发展的内容，拟定《压力容器及过程设备》课程中适于本科生的科研方向和科学问题，有的放矢，在提问式教学、自问自答或互问互答的过程中培养学生学习兴趣和求知欲，激发学生学习的积极主动性和内在动力。基于《压力容器及过程设备》课程的特色，提出兼顾趣味性、可行性和创新性的科学问题。诸如厚壁圆筒弹塑性应力有限元分析与拉美公式计算结果的对比研究、热-机械载荷下厚壁圆筒自增强压力优化分析、压力容器不连续部位的有限元分析及优化设计、法兰连接结构设计及优化方法、法兰连接微小偏转角测试机构、卡曼涡街的数值模拟等；结合学科发展的前沿方向，可拟定高温构件蠕变及蠕变疲劳失效及评价研究进展、压力容器分析设计方法进展、塔设备内件进展、高效传热、传质与分离技术进展等。
政府方，优选财政实力较强的市或区级政府，须查看经财政部门审核下发的部门预算文件。商业银行还需开展再评估工作，结合区域内全部 PPP 项目规划方案，统计未来年度财政支出责任，确保每一年度本级全部 PPP 项目从一般公共预算列支的财政支出责任，不超过当年本级一般公共预算支出的10%。
4 学生自主创新为导向的课程教学方法教学实践与成果
笔者自2012年负责《压力容器及过程设备》课程的教学工作以来，采用学生自主创新为导向的课程教学方法已达到了预期的效果，80%以上的本科生对采用有限元软件进行应力分析的训练产生较浓厚的兴趣，特别是“厚壁圆筒弹塑性应力有限元分析与拉美公式计算结果的对比研究”激起了学生的广范兴趣，近40%学生的课外有限元应力分析作业十分优秀，整个分析报告逻辑清晰、内容丰富，也激起了学生对有限元应力分析的浓厚兴趣，部分学生的有限元分析能力达到了较好的水平。
根据学生学习兴趣，结合课程相关内容，课外指导本科生完成热机载荷下自增强压力优化分析，并发表在本学科核心期刊《压力容器》上；指导本科生完成的本课程相关课题，诸如换热器自力式节水装置、大型塔设备催化剂颗粒一体化清理装置、法兰泄漏监测装置等系列成果，荣获全国大学生过程装备创新与实践大赛特等奖1项、一等奖1项、二等奖1项；国际压力容器会议学生科研创新竞赛优秀奖1项，湖北省第十四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖1项；其它省部级创新创业大赛二等奖5项，三等奖1项；指导本科生申请国家专利10项，其中公开发明专利4项，授权实用新型专利4项。成果的取得离不开合理的选题，合理的调动学生自主创新的积极性。参加课程学习和学生自主创新活动的学生绝大多数都对科研产生了浓厚的兴趣。在课程结束后，多人考入清华大学、华东理工大学、北京航天航空大学等高等学府继续深造，形成了良好的自主学习氛围。
5 总结
本文以《压力容器及过程设备》课程为例，提出了学生自主创新为导向的课程教学方法，并从学生自主创新为导向的教学模式的作用、以《压力容器及过程设备》为例的教学方法、教学难点和解决措施、以及教学实践与成果等几个方面进行了详细说明。从《压力容器及过程设备》课程的实践效果来看，培养了学生的自主创新意识，取得了良好的教学成果，锻炼了学生的动手能力，达到了预期的教学效果。本教学方法为其它专业课程教学在培养学生创新创业方面有一定的借鉴意义。
参考文献
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[2] 吴翊.启发式教学再认识[J].中国大学教学,2011(01)：10.
[3] 李雅婷.启发式教学的发生现象学解读[J].教学与管理,2014(22)：1-4.
中图分类号： G420
文献标识码： A
基金项目： 本项目获武汉工程大学教学改革研究项目资助。
作者简介： 郑小涛，（1982～），男，湖北武汉人，副教授，博士，主要从事承压设备完整性方面的教学与科研工作。
标签：自主创新论文; 科研启发论文; 教学方法论文; 武汉工程大学机电工程学院论文;