應(yīng)用型大專業(yè)背景下“材料性能”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

付斌 吳楨干 張騁 郭艷輝 徐春

摘 要 “材料性能”課程是應(yīng)用型本科材料科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程，為適應(yīng)應(yīng)用型本科院校大專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，從教學(xué)內(nèi)容、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)手段與方法、考核方式等方面對(duì)課程進(jìn)行了改革與實(shí)踐，充分結(jié)合課程自身特點(diǎn)，培養(yǎng)“寬口徑、強(qiáng)基礎(chǔ)、重實(shí)踐”的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞 材料科學(xué)與工程專業(yè) 材料性能 教學(xué)改革中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.04.044

Abstract The "Material Performance" course is the main course of applied undergraduate materials science and engineering. In order to meet the requirements of the training of large professional talents in applied undergraduate colleges， from the content of teaching， the construction of teaching staff， teaching methods and methods， and assessment methods in the other aspects， the curriculum has been reformed and practiced， and the characteristics of the curriculum are fully combined to cultivate innovative and applied talents with "wide caliber， strong foundation and heavy practice".

Keywords materials science and engineering; material performance; teaching reform

1 背景

隨著社會(huì)對(duì)人才需求的多元化和層次的不斷提高，介于學(xué)術(shù)研究型和職業(yè)技能型人才之間的可將知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力的應(yīng)用型人才將成為社會(huì)需求的主體。應(yīng)用型人才不但需要具有較好的專業(yè)知識(shí)背景，更要求具備解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力。[1]同時(shí)，單一的知識(shí)體系已經(jīng)不能滿足未來(lái)應(yīng)用型人才的需要，應(yīng)更加注重學(xué)生知識(shí)面的寬度、多元化及交叉性。[2]為了滿足應(yīng)用型大專業(yè)下的人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，應(yīng)用型本科院校的課程設(shè)置也需要進(jìn)行相應(yīng)的改革。

“材料性能”課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)的最為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握材料各種主要性能的基本概念、物理本性、變化規(guī)律以及性能指標(biāo)的工程意義，了解影響材料性能的主要因素及材料性能與其化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，基本掌握改善或提高材料性能指標(biāo)、充分發(fā)揮材料性能潛力的主要途徑，同時(shí)對(duì)材料性能測(cè)試原理、方法及相關(guān)儀器設(shè)備有所了解，以培養(yǎng)學(xué)生具有合理選材用材、開發(fā)新材料的必要的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，并為后續(xù)專業(yè)課程打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

我校“材料性能”課程的前身原先為兩門課程，分別針對(duì)金屬專業(yè)方向開設(shè)“金屬力學(xué)性能”和無(wú)機(jī)專業(yè)方向開設(shè)“材料結(jié)構(gòu)與性能”，金屬專業(yè)以講授力學(xué)性能為主，無(wú)機(jī)專業(yè)以講授物理性能為主。根據(jù)應(yīng)用型本科院校大專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，將原先的兩門課程進(jìn)行整合后新開設(shè)“材料性能”專業(yè)課。

2 教學(xué)改革的措施

2.1 課程體系和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

授課內(nèi)容中，不再拘于力學(xué)性能或物理性能，而是需要拓展到整個(gè)材料的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。課程內(nèi)容包含材料各種性能的基本概念、物理本性、影響因素及及性能指標(biāo)，同時(shí)涉及材料性能的測(cè)試原理、方法和設(shè)備。

在課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，以“寬口徑、強(qiáng)基礎(chǔ)、重實(shí)踐”為指導(dǎo)思想，充分考慮基礎(chǔ)性、時(shí)代性和實(shí)踐性，培養(yǎng)具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)實(shí)踐能力的復(fù)合型人才。[3]原先的兩門課程分別為48學(xué)時(shí)（包含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)部分），整合后的課程分為理論和實(shí)踐兩部分。其中，理論學(xué)時(shí)數(shù)48學(xué)時(shí)不變，為提高學(xué)生的實(shí)踐能力，將原先的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)改為1周的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。課程體系調(diào)整后，課程涵蓋的內(nèi)容大幅度增加，然而理論學(xué)時(shí)數(shù)基本保持不變，在內(nèi)容的廣度和深度上存在著一定的矛盾。因此，在內(nèi)容上必須進(jìn)行調(diào)整，分清主次、重點(diǎn)和難點(diǎn)。在整個(gè)材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系中，其他課程中已涉及的內(nèi)容可適當(dāng)?shù)膲嚎s學(xué)時(shí)數(shù)，如滑移和孿生作為塑性變形機(jī)理在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程中已講授，可適當(dāng)壓縮該部分課時(shí)，避免重復(fù)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，搜集選用更適合課程教學(xué)的教材，并輔以相應(yīng)的參考資料。原先的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)改為獨(dú)立的大型實(shí)驗(yàn)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，重新編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，充分利用條件，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握。課程內(nèi)容圍繞力學(xué)性能和物理性能兩條主線，力學(xué)性能主要包括材料的拉伸性能、沖擊韌性、斷裂韌性、疲勞性能、磨損性能及高溫力學(xué)性能;物理性能主要包括材料的熱膨脹和熱傳導(dǎo)性能、磁學(xué)性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能、壓電性能與鐵電性能。為了保證“材料性能”課程的整合不是機(jī)械地疊加和刪減，在內(nèi)容中應(yīng)當(dāng)要做到以下幾點(diǎn)：（1）以拓展對(duì)不同材料性能的掌握為基礎(chǔ);（2）課程內(nèi)容體現(xiàn)前沿性，將最新的研究成果和動(dòng)態(tài)融入教學(xué)過程;（3）提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和思考能力。

2.2 教學(xué)方法和手段建設(shè)

單純的“填鴨式”教學(xué)方法已不能適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。在教學(xué)方法上，可綜合采用直觀式、啟發(fā)式、討論式、案例式等多種形式，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，引導(dǎo)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。（1）引導(dǎo)式。如在應(yīng)力—應(yīng)變曲線的授課過程中，從最新Science中發(fā)表的論文導(dǎo)入，一方面讓學(xué)生了解最新的科研進(jìn)展，另一方面說(shuō)明應(yīng)力—應(yīng)變曲線在材料研究過程中的基礎(chǔ)性和重要性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情。（2）討論啟發(fā)式教學(xué)。在講授理論斷裂強(qiáng)度時(shí)，推導(dǎo)得出理論斷裂強(qiáng)度與材料實(shí)際強(qiáng)度間在數(shù)量級(jí)上的差距，與學(xué)生展開討論，如何提高材料的強(qiáng)度？目前，提高材料強(qiáng)度的手段主要以增加缺陷為主，如固溶強(qiáng)化、形變強(qiáng)化等。啟發(fā)學(xué)生是否可以換一個(gè)思路，減小材料內(nèi)部的缺陷，使得材料的強(qiáng)度達(dá)到或接近理論斷裂強(qiáng)度。（3）案例式教學(xué)。在介紹低溫脆性現(xiàn)象時(shí)，可以以泰坦尼克號(hào)的沉沒事件為例進(jìn)行展開，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。

在教學(xué)手段上，運(yùn)用多媒體手段，但應(yīng)避免將板書搬到PPT上的簡(jiǎn)單化處理。充分利用多媒體課件的優(yōu)勢(shì)，以文字、圖形、動(dòng)畫等形式，將抽象、復(fù)雜的概念和理論更加形象、逼真地展示給學(xué)生，便于學(xué)生的記憶、理解和運(yùn)用。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書、文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等資源，提高自我學(xué)習(xí)能力，了解材料性能研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展。開設(shè)專題討論課，學(xué)生以小組的形式進(jìn)行準(zhǔn)備，讓學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)并展開討論，教師在課堂中進(jìn)行引導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，提高實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.3 師資隊(duì)伍的建設(shè)

師資隊(duì)伍建設(shè)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：一是結(jié)合授課內(nèi)容，選擇具有不同專業(yè)特長(zhǎng)的教師授課。由于大專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，材料性能課程中既包含力學(xué)性能部分的內(nèi)容，也包括光、磁、熱等物理性能的內(nèi)容。高校中的教師一般有著自己的專業(yè)特長(zhǎng)及研究方向，因此，在教師隊(duì)伍的建設(shè)中，應(yīng)整合一支多學(xué)科的教師隊(duì)伍進(jìn)行材料性能的授課，才能充分發(fā)揮教師的專業(yè)特長(zhǎng)，獲得良好的授課效果。二是以老帶新的師資隊(duì)伍建設(shè)。授課團(tuán)隊(duì)中的青年教師均已落實(shí)青年教師培養(yǎng)導(dǎo)師制，傳幫帶工作取得較好效果。優(yōu)化教師隊(duì)伍。三是積極推進(jìn)“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)。采用“請(qǐng)進(jìn)來(lái)，走出去”的方針，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)專家走進(jìn)課堂給學(xué)生授課，同時(shí)團(tuán)隊(duì)中的教師積極投身產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使授課內(nèi)容更加貼近實(shí)際，增加授課的生動(dòng)性。

2.4 考核方式的改革

充分發(fā)揮考核對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)作用和對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提升的評(píng)價(jià)作用，建立一套更加科學(xué)合理，符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，有利于全面評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的考試制度和考核體系。改變傳統(tǒng)單一的考核評(píng)價(jià)方式，將課程評(píng)價(jià)分解到教學(xué)全過程，使學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)從單一考試成績(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸鄠€(gè)階段、多種形式”的過程評(píng)價(jià)。綜合采用課堂考勤、課堂討論、課堂測(cè)驗(yàn)、課程論文、課外作業(yè)、調(diào)研報(bào)告、案例分析、實(shí)驗(yàn)操作等多種考核形式，并結(jié)合期末考試，綜合評(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

在應(yīng)用型本科院校大專業(yè)人才培養(yǎng)的背景下，經(jīng)過“材料性能”課程的改革和實(shí)踐，取得了一定的效果與成績(jī)，發(fā)揮了“寬口徑、強(qiáng)基礎(chǔ)、重實(shí)踐”的創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的作用。然而，伴隨著時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的變化，教育教學(xué)的改革和創(chuàng)新也永無(wú)止境，很多問題也值得我們不斷的思考和完善，比如在大專業(yè)培養(yǎng)條件下的人才專業(yè)化問題，在寬口徑的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同專業(yè)方向，在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)踐及考核中嘗試進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整也值得今后進(jìn)一步探索。 資助;上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)教師教學(xué)能力建設(shè)計(jì)劃資助（編號(hào)：39110N183014）

參考文獻(xiàn)

[1] 柳禮泉，陳宇翔.精品課程建設(shè)與一流教師隊(duì)伍培養(yǎng)[J].高等教育研究， 007（3）：77-81.

[2] 宋曉薇.對(duì)新建應(yīng)用型本科院校專業(yè)課程體系構(gòu)建的思考[J].教育教學(xué)論壇，2013（50）：74-75.

[3] 陳建清，江靜華，楊東輝等.“材料性能學(xué)”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2016（43）：104-106.