材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)實踐改革研究

柏自奎 王羅新 劉曉洪 郭俊 趙三平

摘 要 材料領(lǐng)域新知識的快速增長，材料科學(xué)與工程專業(yè)課程內(nèi)容相應(yīng)的快速增加，專業(yè)人才的需求也逐步由知識型向創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變，材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn)。本文從學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、問題為導(dǎo)向的教學(xué)過程，現(xiàn)代教育技術(shù)相結(jié)合的立體教學(xué)形式、校企合作的實驗踐教學(xué)新模式，考核形式的多層次化幾個方面闡述材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)實踐改革的新思路。

關(guān)鍵詞 材料科學(xué)與工程 教學(xué)實踐 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.10.061

Materials Science and Engineering Professional Teaching Practice Reform

BAI Zikui， WANG Luoxin， LIU Xiaohong， GUO Jun， ZHAO Sanping

（School of Materials Science and Engineering， Wuhan Textile University， Wuhan， Hubei 430200）

Abstract With the advance in science and technology， the professional course content increase rapidly in materials science and engineering. The professionals demanded were transferred from a knowledge based talents to a creative talents. The personnel training was facing enormous challenges.In this paper， the teaching reform in material science and Engineering was discussed in the cultivation of innovation ability， the teaching process， the application of modern educational technology， the practice teaching model of school enterprise cooperation and the teaching assessment.

Key words materials science and engineering; teaching practice; innovation ability

由于新技術(shù)、新設(shè)備的更新和優(yōu)化，新材料存出不窮，材料科學(xué)與工程專業(yè)所涵蓋的研究內(nèi)容和領(lǐng)域處于不斷發(fā)展之中，材料領(lǐng)域新知識的快速增長，對材料類專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新能力提出了更高要求，材料專業(yè)人才的培養(yǎng)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。材料科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)改革要順應(yīng)社會發(fā)展對材料科學(xué)與工程專業(yè)人才素質(zhì)的需要。人才素質(zhì)體現(xiàn)在人才的知識結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新能力上。材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系與教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合就是合理地設(shè)計知識結(jié)構(gòu)體系，在教學(xué)中有針對性地培養(yǎng)學(xué)生這種知識結(jié)構(gòu)，并在教學(xué)的實踐過程中培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。只有具備了相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新能力的人才才能更好地為社會經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。優(yōu)化整合的課程體系還需要依賴有效的教學(xué)實踐轉(zhuǎn)化為學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新能力。

從工業(yè)化時代，到信息化時代，再到互聯(lián)網(wǎng)+時代，人們生活、生產(chǎn)、學(xué)習(xí)、娛樂方式發(fā)生了根本的變化，高校人才培養(yǎng)的方式、培養(yǎng)的目標(biāo)也應(yīng)與時俱進。高校課堂教學(xué)改革首先應(yīng)改革是教學(xué)思想、觀念和思維方式，再將這種新的思想、觀念映射到教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)實踐的方法和手段中。材料科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)過程中注重專業(yè)知識的基本概念、原理，形成相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)，在實驗實踐教學(xué)中，理論與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)對知識的應(yīng)用與創(chuàng)新的能力。①課程教學(xué)的目的不在只是灌輸知識，更是啟迪如何運用知識解決實際問題的創(chuàng)新能力。材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)實踐的改革應(yīng)從如下幾方面入手：

1 以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為基礎(chǔ)的教學(xué)實踐

縱觀中國教育的發(fā)展，我們會發(fā)現(xiàn)我們教育的目的也是入時俱進的，從傳授知識到學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，到互聯(lián)網(wǎng)+時代的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當(dāng)然我們得承認(rèn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與發(fā)展是以具有較強的學(xué)習(xí)能力與掌握豐富的知識為基礎(chǔ)的。學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)是現(xiàn)代現(xiàn)代教育的一個重要方面。②幫助學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，變授人以魚，為授人以漁，為以后的學(xué)習(xí)、工作奠定堅實的基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，不只是老師的教，還可以是學(xué)生的教，嘗試“教”與“學(xué)”的換位，激發(fā)學(xué)生自學(xué)的積極性，在學(xué)生的高度參與中老師歸納、總結(jié)所學(xué)的新內(nèi)容。以典型例題分析，加深新內(nèi)容的理解。理論課與實驗實踐課相結(jié)合，將學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)提升到知識應(yīng)用能力的培養(yǎng);教學(xué)中結(jié)合專業(yè)特色，對行業(yè)發(fā)展的新問題及其解決的辦法展開討論，在知識的應(yīng)用中培新養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2 應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源提升教學(xué)水平

傳統(tǒng)的教學(xué)過程是一種單向的交際形式，“一人講，眾人聽”，學(xué)生處于被動接受的地位，在整個教學(xué)過程中老師決定學(xué)習(xí)內(nèi)容及講授的速度。老師的講授及板書為主要傳播媒介和活動方式，教師教學(xué)過程中有效信息量低，學(xué)生能接受的信息更低，教學(xué)效果的反饋信息十分含糊和滯后，教學(xué)效果差。不利于知識的傳授與學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

為進一步提高教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)進行教學(xué)方式和手段的改革，將現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合?；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)及校級、省級、國家級精品課程的教育資源共享，并結(jié)合學(xué)生的實際情況，收集整理，精選符合學(xué)生實情的音視頻教學(xué)課件。充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)以多種形式展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)造沉浸式教學(xué)氛圍。將材料的微觀理論模型轉(zhuǎn)化為宏觀實物模型展現(xiàn)在教學(xué)過程中，將材料的力、光、電、熱、磁等宏觀性能與微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，將抽象的概念形象化，形象的模型具體化，特征描述的定性變化提升到定量變化，分散的知識點系統(tǒng)化，循序漸進，逐步形成清晰的知識結(jié)構(gòu)，教學(xué)效果將事半功倍。學(xué)生參與度高，課堂教學(xué)形象、直觀、生動、活潑，教學(xué)過程互動性加強，有效信息量大，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也營造了良好的教學(xué)氛圍。③④

以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息傳播平臺，教學(xué)亦不局限于課堂教學(xué)，慕課、微課堂、視頻公開課、QQ群、微信群、學(xué)習(xí)軟件、模擬教學(xué)軟件等實時地擴展了教學(xué)平臺，形式更多樣，方法更靈活，每一位老師都應(yīng)該因地制宜、因人而異、以教學(xué)內(nèi)容而擇法，形成豐富多樣的立體化教學(xué)形式與方法。

3 采用以問題為主導(dǎo)的教學(xué)形式

以問題為主導(dǎo)的教學(xué)形式就是“啟發(fā)式”、“探索式”和“討論式”統(tǒng)稱。材料科學(xué)與工程專業(yè)與其他專業(yè)一樣，課堂教學(xué)形式對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果有重要影響。⑤以問題為主導(dǎo)的教學(xué)更能體現(xiàn)出學(xué)習(xí)者的積極參與，以學(xué)生為主體，圍繞教學(xué)問題以小組為單位進行討論的教學(xué)形式，將說教式教學(xué)轉(zhuǎn)換為學(xué)生自主探究式學(xué)習(xí)，通過將教學(xué)目標(biāo)中學(xué)生需要掌握的知識點及運用知識的能力轉(zhuǎn)換為一個實際的問題，通過對問題的解答達到知識的掌握與能力的培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。這對老師提出了更高的要求，需要老師從更高的角度精心設(shè)計教學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生去思考、去分析，將學(xué)生的被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)生、思考。有利于培養(yǎng)學(xué)生的解決問題的能力與創(chuàng)新思維的能力。

以問題為主導(dǎo)的教學(xué)形式，這個問題就是章節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容、核心、重點問題，是構(gòu)成學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的主體，核心、重點問題抓住了，次要問題就迎刃而解，大大提高教學(xué)效率，節(jié)省大量課時，同時可增加材料科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展產(chǎn)生的新知識、新技術(shù)、新方法等新的教學(xué)內(nèi)容。以期破解材料科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展帶來的材料科學(xué)與工程專業(yè)知識的快速增加與更新同高等教育的有限學(xué)時之間的矛盾。

4 建立校企合作的實驗實踐教學(xué)新模式

專業(yè)理論知識的掌握與專業(yè)實驗實踐能力既有密切聯(lián)系，又有相對獨立性。專業(yè)理論知識是提高實驗實踐能力的基礎(chǔ)，實驗實踐過程是培養(yǎng)創(chuàng)新能力重要環(huán)節(jié)。學(xué)生的綜合素質(zhì)就體現(xiàn)在實驗實踐過程的解決問題及其創(chuàng)新能力。加強實驗實踐部分是基礎(chǔ)課程改革的重要任務(wù)，實踐教學(xué)要到企業(yè)中去，到生產(chǎn)車間中去。實驗實踐教學(xué)四年不間斷，企業(yè)學(xué)習(xí)四年不間斷。構(gòu)建和完善“以實驗及實踐技能訓(xùn)練為基礎(chǔ)，以基礎(chǔ)理論知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合的遞進式實踐教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實踐與創(chuàng)新能力。認(rèn)識實習(xí)，金工實習(xí)，課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)，畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計，寒暑假期的社會實踐，以及實施的校級、省級、國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，貫穿于大學(xué)四年的不同階段，體現(xiàn)實踐技能系統(tǒng)訓(xùn)練與科學(xué)研究能力培養(yǎng)相結(jié)合的“通識性認(rèn)識、基礎(chǔ)性實踐、專業(yè)性綜合、系統(tǒng)性創(chuàng)新”四個遞進式層次。教學(xué)走出校園，向行業(yè)企業(yè)延伸、合作，采取走出去、請進來等多種形式。組織專業(yè)教師參加各級工程實踐能力提升培訓(xùn)，鼓勵教師深入到企業(yè)生產(chǎn)實際，尋找科研課題，開展產(chǎn)學(xué)研技術(shù)合作，增加工程實踐經(jīng)驗，也將是教師的教學(xué)過程更接地氣。另一方面，聘請企業(yè)高級專業(yè)技術(shù)人員為兼職指導(dǎo)老師。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計選題來源于企業(yè)生產(chǎn)實際問題，指導(dǎo)老師采用雙導(dǎo)師制，培養(yǎng)學(xué)生的生產(chǎn)實踐能力、創(chuàng)新能力，為社會培養(yǎng)出合格的創(chuàng)新型人才。

5 考核形式的多層次化

考核是教學(xué)的重要和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對整個教學(xué)過程具有指揮棒的作用，對教師和學(xué)生具有雙重的制約作用，檢驗教師的教學(xué)效果與學(xué)生學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)的“一考定總分”的考核形式，存在諸多局限，不能真實反映學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況與創(chuàng)新能力。建立多元化的綜合考核手段，以此促進學(xué)風(fēng)、教風(fēng)的轉(zhuǎn)變，使考核結(jié)果真實地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果與創(chuàng)新能力。課堂作業(yè)，隨堂測驗的表現(xiàn)都計入最終的考核中。特別是在通識課程、基礎(chǔ)課程、部分專業(yè)基礎(chǔ)課程結(jié)束后，以典型的課程設(shè)計為紐帶，幫助學(xué)生將所學(xué)相關(guān)知識橫向串聯(lián)起來，增強不同課程之間的聯(lián)系。并檢查對所學(xué)內(nèi)容掌握程度及應(yīng)用知識解決實際問題的能，將檢查的結(jié)果也作為課程考核中重要的一部分。教學(xué)考核不僅是對學(xué)生的考核，還應(yīng)包括對教師的考核，由任課教師組成評估團，以年級為階段，分階段檢查我們的培養(yǎng)目標(biāo)是否實現(xiàn)，學(xué)生是否達到原設(shè)計的知識結(jié)構(gòu)與能力，考核是教學(xué)管理的重要手段，長期有效的教學(xué)評價機制的建立，在各學(xué)科老師之間形成良好的溝通渠道，將有利于及時發(fā)現(xiàn)和解決教學(xué)過程的中的問題，也將有利于教師教學(xué)水平、特別是年青教師教學(xué)水平（包括教態(tài)、語言、對內(nèi)容的整體布局）的提高，將保證教學(xué)實踐方式與時俱進、教學(xué)實踐效果在循環(huán)中得到提高。

6 教學(xué)實踐改革的預(yù)期效果

教學(xué)實踐的改革是高校教學(xué)改革永恒的主題，更是材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)改革的重要內(nèi)容。教學(xué)實踐方式的改革將會大大提高教學(xué)效率，節(jié)省大量課時，同時可增加材料科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展產(chǎn)生的新知識、新技術(shù)、新方法等新的教學(xué)內(nèi)容。以期破解材料科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展帶來的材料科學(xué)與工程專業(yè)知識的快速增加與更新，同高等教育的有限學(xué)時之間的矛盾。為材料學(xué)課程的開設(shè)、選修課的開設(shè)及學(xué)生的個性化發(fā)展提供了時間條件，將材料科學(xué)發(fā)展的最新成果引入到學(xué)校教育中，教學(xué)內(nèi)容緊隨行業(yè)發(fā)展、社會經(jīng)濟的發(fā)展，所培養(yǎng)的人才更接地氣，滿足人才市場的需要。

教學(xué)實踐改革為材料學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)，培養(yǎng)合格的材料科學(xué)與工程專業(yè)人才提供了可靠保障，使材料學(xué)專業(yè)學(xué)生不僅是掌握材料理論與材料行業(yè)實踐技術(shù)的復(fù)合型人才，更具有對知識的應(yīng)用與創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才。

注釋

① 胡茂良.以材料學(xué)專業(yè)為例淺析高校課堂的教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2014.1：34-36.

② 戴培邦.更新教育思想和方法，提高材料學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（19）.

③ 王玉梅.互動式教學(xué)的實踐與收獲[J].讀與寫雜志，2012（4）：133.

④ 吳海花.應(yīng)用信息化手段實現(xiàn)師生互動教學(xué)的探討[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2012（12）：245.

⑤ 莫再樹.專業(yè)英語教材建設(shè)：問題與策略[J].外語界，2003（4）.