“材料科學(xué)基礎(chǔ)”精品課程建設(shè)的實(shí)踐性探索

摘要：通過對(duì)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》校級(jí)精品課程的建設(shè)，在教學(xué)內(nèi)容和課程體系的建設(shè)、現(xiàn)代化教學(xué)方法與教學(xué)手段的建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)建設(shè)等方面進(jìn)行了有益探索和實(shí)踐。通過精品課程建設(shè)帶動(dòng)其他課程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提高學(xué)校整體教學(xué)水平；通過基于項(xiàng)目的課堂教學(xué)模式、設(shè)計(jì)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和綜合素質(zhì)。以精品課程建設(shè)為手段，圍繞提高教學(xué)質(zhì)量為核心，以培養(yǎng)“三重一高”人才模式為主旨，進(jìn)一步深化教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；精品課程建設(shè)；材料科學(xué)基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）08-0239-02

精品課程建設(shè)是高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分。《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是材料學(xué)科重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是材料類專業(yè)本科生的必修課程，其基礎(chǔ)性強(qiáng)，適應(yīng)面寬。適合“金屬材料工程”、“材料成型與控制工程”及相近專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)，是后續(xù)專業(yè)課如“金屬材料及熱處理”、“先進(jìn)材料制備技術(shù)”等的理論基礎(chǔ)。通過精品課程的建設(shè)，在教學(xué)內(nèi)容和課程體系的建設(shè)、現(xiàn)代化教學(xué)方法與教學(xué)手段的建設(shè)及實(shí)踐教學(xué)建設(shè)等方面進(jìn)行了有益探索和實(shí)踐。

一、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的建立

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是進(jìn)行材料科學(xué)研究的基礎(chǔ)理論，它將金屬、陶瓷、高分子材料等各種材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)規(guī)律建立在共同的理論基礎(chǔ)上，用于指導(dǎo)材料的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用和發(fā)展。按照我校“加強(qiáng)通識(shí)教育，拓寬學(xué)科基礎(chǔ)，凝練專業(yè)主干，靈活專業(yè)方向，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)”的總體思路，以學(xué)生為中心，完善理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、素質(zhì)拓展的“三位一體”培養(yǎng)體系，遵循教育教學(xué)基本規(guī)律，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和課程體系，形成了適應(yīng)學(xué)生個(gè)性發(fā)展、創(chuàng)業(yè)就業(yè)需要，符合培養(yǎng)目標(biāo)和人才培養(yǎng)規(guī)格的新的課程教學(xué)體系。新的課程體系由理論教學(xué)模塊和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊兩部分組成。理論教學(xué)模塊將書本上的理論知識(shí)部分進(jìn)行梳理、歸類，分為三個(gè)子模塊，并且三個(gè)子模塊之間相互聯(lián)系，保持《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程在內(nèi)容上的連續(xù)性。第1章原子結(jié)構(gòu)和鍵合、第2章固體結(jié)構(gòu)和第3章晶體缺陷為模塊一，即材料結(jié)構(gòu)模塊；第6章單組元相圖及純晶體的凝固、第7章二元系相圖及其合金的凝固和第8章三元相圖等為模塊二，即材料結(jié)構(gòu)模塊；第4章固體中原子和分子的運(yùn)動(dòng)、第5章材料的形變和再結(jié)晶、第9章材料的亞穩(wěn)態(tài)和第10章材料的功能特性等模塊三，即材料組織結(jié)構(gòu)變化模塊。實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊也分為三個(gè)子模塊，這三個(gè)子模塊在操作上具有遞進(jìn)的關(guān)系。以新的課程體系為核心，重新修訂不同專業(yè)的教學(xué)大綱，并對(duì)授課計(jì)劃、教案、實(shí)驗(yàn)等相關(guān)教學(xué)文件和資料進(jìn)行規(guī)范和檢查。

二、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

1.理論教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)新的課程教學(xué)體系，對(duì)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和遴選，將材料發(fā)展前沿的新動(dòng)向、新知識(shí)、新技術(shù)和新工藝及時(shí)補(bǔ)充到《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容中。按照學(xué)校的“三重一高”應(yīng)用型人才培養(yǎng)新模式，培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)牢、技術(shù)水平好、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的高級(jí)應(yīng)用型人才的要求，梳理、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。以金屬材料工程專業(yè)為例，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程體系中，對(duì)于“材料的形變和再結(jié)晶”和“二元系相圖及其合金的凝固”部分課時(shí)增加，在前面各章內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加一些綜合的訓(xùn)練。相應(yīng)地“材料的亞穩(wěn)態(tài)和材料的功能特性”這部分內(nèi)容與其他一些如“材料科學(xué)導(dǎo)論”等課程，在內(nèi)容上有所重復(fù)，故課時(shí)相對(duì)減少。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。對(duì)“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程來說，基本的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：①金相顯微鏡的構(gòu)造與使用；②金相試樣的制備；③鐵碳合金平衡組織的觀察；④材料的硬度試驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》新課程體系，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)劃分為三個(gè)子模塊即驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。所有的學(xué)生都能順利完成規(guī)定的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，通過開放實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

三、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法和手段更新

1.理論教學(xué)。深入改革理論教學(xué)方法和手段，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生打下深厚、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)真正的“專業(yè)基礎(chǔ)牢、技術(shù)水平好、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高”的高級(jí)應(yīng)用型人才。①以CAI教案為主的教學(xué)手段。對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)思想觀念、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革，采用現(xiàn)代信息技術(shù)的教學(xué)方法和手段，以CAI教案為主，黑板、模型相結(jié)合的教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)精品課程的資源共享?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程概念術(shù)語多，相關(guān)學(xué)科多，死記硬背多。要求學(xué)生要掌握基礎(chǔ)理論和基本概念，要理論聯(lián)系實(shí)踐，學(xué)以致用。如講晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生在觀看模型的同時(shí)，通過CAI教案的動(dòng)畫、視頻等三維空間演示，將枯燥的概念和術(shù)語變?yōu)橹庇^的、立體的畫面展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生能清晰地了解晶體中各原子的排列情況，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，激發(fā)他們對(duì)材料世界的好奇心和求知欲，在提高教師授課效率的同時(shí)，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。②基于項(xiàng)目的課堂教學(xué)方式。基于項(xiàng)目的課堂教學(xué)方式是集引導(dǎo)法、討論法、案例法于一體的教學(xué)方式。教師通過自身的科學(xué)研究項(xiàng)目，設(shè)計(jì)一些小項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)研究成果中學(xué)習(xí)基本概念，增加學(xué)生的興趣，讓學(xué)生課外獨(dú)自或以小組的形式完成。學(xué)生在接下來的上課時(shí)間，通過主講或討論的形式，完成自己的項(xiàng)目任務(wù)。項(xiàng)目教學(xué)法讓陌生抽象的材料科學(xué)的基本概念和基本原理，成為學(xué)生日常的課堂語言，讓學(xué)生感覺《材料科學(xué)基礎(chǔ)》書本知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的零距離。通過基于項(xiàng)目的教學(xué)方法，將死記硬背的一些枯燥無味的抽象概念變?yōu)樘骄?、理解和解決問題的手段。采用項(xiàng)目教學(xué)，以某一材料的成分、組織和性能為案例，進(jìn)行講解或討論，讓學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考及解決問題的能力。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)。為培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行改革和創(chuàng)新，開放綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)學(xué)生的能力不同，部分學(xué)生在掌握一般的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，能綜合該課程幾個(gè)基本試驗(yàn)的主要內(nèi)容，如“材料樣品制備、組織分析過程”或“材料樣品制備、組織分析過程和硬度測試”等，通過這樣的綜合實(shí)驗(yàn)，能培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，讓學(xué)生能主動(dòng)、自覺地參與學(xué)習(xí)過程，不但能全面理解和掌握教材的內(nèi)容，而且能培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。部分同學(xué)對(duì)材料科學(xué)興趣濃，動(dòng)手能力強(qiáng)，還可以通過教師的科研項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目等，進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件。

通過精品課程建設(shè)，學(xué)校的教風(fēng)學(xué)風(fēng)日益上升，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。許多教師攻讀了碩士/博士學(xué)位，積極開展教研教改活動(dòng)。學(xué)校培養(yǎng)了兩名材料加工工程專業(yè)的博士，同時(shí)引進(jìn)兩名博士。2010年的湖南省教育廳教研課題“地方工科院校材料成型及控制工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐”，2011年湖南省教學(xué)改革研究項(xiàng)目“地方本科院校教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督保障體系的研究與實(shí)踐”等。學(xué)生也積極參加學(xué)校各項(xiàng)課外活動(dòng)。如2008級(jí)邵錦鐘等同學(xué)獲2010年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽獲三等獎(jiǎng)，2009級(jí)于琴等同學(xué)獲2011年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽獲一等獎(jiǎng)；又如邵錦鐘同學(xué)成功申報(bào)2011年度湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“機(jī)械零件仿生非光滑表面耐磨性能的有限元模擬”，課題組公開發(fā)表相關(guān)論文兩篇。從2011年起，材料成型和金屬材料專業(yè)的許多同學(xué)都考上碩士研究生，例如中南大學(xué)（王藝淋）、湖南大學(xué)（謝配儒）、華南理工大學(xué)（程銳）、重慶大學(xué)（吳明放）、廈門大學(xué)（戴拖）、東南大學(xué)（張望成）、北京科技大學(xué)（尹志中）等。但是，圍繞“三重一高”應(yīng)用型人才培養(yǎng)新模式，培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)牢、技術(shù)水平好、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的高級(jí)應(yīng)用型人才是一個(gè)長期而艱苦的過程，教師隊(duì)伍需要調(diào)整，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還要不斷加強(qiáng)，以促進(jìn)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》精品課程建設(shè)不斷完善，教學(xué)改革不斷深入。

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作者簡介：劉先蘭（1966-），女，湖南衡陽，教授，從事有色金屬材料、模具設(shè)計(jì)與制造等研究。endprint