應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革探索

高蕊 潘曉燕 花蕾 董愛娟

摘要：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》作為材料科學(xué)與工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容具有“三少一多”的特點(diǎn)，教學(xué)過程中學(xué)生普遍反映理論抽象、難理解。本文從應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式出發(fā)，對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系進(jìn)行有針對性的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué);應(yīng)用型人才;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）20-0072-02

一、概述

2010年教育部啟動(dòng)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，這對于培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用型本科人才起到了十分重要的示范和引導(dǎo)作用，同時(shí)也對我國應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)提出了新的要求及挑戰(zhàn)。應(yīng)用型本科人才是指具有本科學(xué)歷層次，擁有基本理論知識且能夠?qū)⒊墒斓募夹g(shù)和理論應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活的專業(yè)人才。[1]一方面，應(yīng)用型本科教育旨在完成由理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，著重于理論如何應(yīng)用到實(shí)踐中去;另一方面，應(yīng)用型本科教育強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。潘懋元先生指出，要落實(shí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，必須要落實(shí)人才培養(yǎng)旳具體問題，而首當(dāng)其沖是課程建設(shè)問題。[2]在人才培養(yǎng)的過程當(dāng)中課程建設(shè)是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程為學(xué)生建立起材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、加工及使用性能間的相互聯(lián)系，為學(xué)生們進(jìn)一步深入研究探索材料科學(xué)或更有效地在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用材料科學(xué)知識提供基礎(chǔ)。可以說，該課程的體系建設(shè)、教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)效果等，對材料類專業(yè)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到至關(guān)重要的作用。該課程的教學(xué)體系構(gòu)建對材料類專業(yè)的人才培養(yǎng)至關(guān)重要。本文主要從應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式入手，以同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院為例探討如何對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的課程教學(xué)設(shè)計(jì)、課程教學(xué)手段、課程評價(jià)等環(huán)節(jié)進(jìn)行合理改革。

二、課程教學(xué)內(nèi)容改革

要構(gòu)建適用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程教學(xué)體系，首先要確立的就是合理的課程教學(xué)內(nèi)容。我校的材料科學(xué)與工程專業(yè)以培養(yǎng)在材料科學(xué)方面具備較寬的基礎(chǔ)理論知識，同時(shí)還能夠掌握必要的材料工程應(yīng)用技術(shù)和基本技能的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。我校的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的前身是《無機(jī)材料物理化學(xué)》，課程內(nèi)容上主要以無機(jī)非金屬材料為主，課程整體的理論體系還是比較單一，與后續(xù)的一些專業(yè)課程不能做到很好的銜接。因此，教學(xué)內(nèi)容改革以多元化、實(shí)用化為方向，建立完整、連貫的知識體系。材料科學(xué)的核心內(nèi)容是對材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用以及制備工藝之間相互關(guān)系的研究?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容體系應(yīng)該能夠真正地做到將各種材料有機(jī)結(jié)合起來，建立更為寬廣的基礎(chǔ)知識體系。根據(jù)我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，將課程內(nèi)容調(diào)整為如下幾個(gè)章節(jié)：第一章晶體學(xué)基礎(chǔ)，第二章材料的結(jié)構(gòu)，第三章晶體缺陷，第四章擴(kuò)散，第五章相圖，第六章相變，第七章材料表面與界面，第八章材料的變形、回復(fù)與再結(jié)晶。調(diào)整后的課程內(nèi)容將金屬材料、無機(jī)非金屬材料以及有機(jī)高分子材料三大體系結(jié)合，各個(gè)章節(jié)將三種材料的通性與特性進(jìn)行統(tǒng)一對比分析，讓學(xué)生能夠建立起大材料的概念。除此之外，為了避免與后續(xù)課程有所重復(fù)，可以在課程內(nèi)容上詳略得當(dāng)，比如在材料的性能方面，由于后續(xù)學(xué)生會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)材料性能學(xué)這門課程，所以在本門課程中可以簡略介紹讓學(xué)生建立起基本概念即可。

三、課程教學(xué)方法及手段改革

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容上具有“三少一多”的特點(diǎn)，即：原理、規(guī)律多，課程內(nèi)容知識點(diǎn)多，概念、定義多，而理論計(jì)算少。[3]教學(xué)中發(fā)現(xiàn)普遍存在學(xué)生對基本原理理解困難，從課程的基礎(chǔ)理論開始就產(chǎn)生厭學(xué)情緒，影響了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣。對此，提出以下改進(jìn)教學(xué)方法的舉措。

1.改革教學(xué)方式，引入“翻轉(zhuǎn)課堂”。為了能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并且加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)理論及概念的理解，要改變傳統(tǒng)的“注入式”教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。教學(xué)過程中，除了向?qū)W生講授清楚基本知識點(diǎn)外，還應(yīng)在適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)環(huán)節(jié)上設(shè)計(jì)問題，將問題與基本理論相結(jié)合，引發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思考，從而進(jìn)一步加強(qiáng)其對知識點(diǎn)的消化吸收。引入“翻轉(zhuǎn)課堂”模式，加強(qiáng)學(xué)生課堂討論環(huán)節(jié)，教師從課程學(xué)習(xí)過程中的主講者角色逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)者。例如，在晶體結(jié)構(gòu)缺陷部分具體內(nèi)容講授前先提出問題（如，為何在純鐵中加入少量的碳元素所形成的鋼要比純鐵堅(jiān)硬很多），然后進(jìn)入到具體理論知識的講解，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)行課下思考及自學(xué)，最后在課堂討論環(huán)節(jié)提出自己對問題的解答及看法。通過這樣的方式，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，獲得理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題的能力。

2.多媒體教學(xué)與板書教學(xué)動(dòng)靜結(jié)合。由于《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的許多基礎(chǔ)理論及概念都是從材料內(nèi)部的微觀組成出發(fā)，比較抽象、不夠直觀。為了將抽象概念具體化，在教學(xué)過程中應(yīng)充分發(fā)揮多媒體的輔助作用，通過引入三維結(jié)構(gòu)模型以及動(dòng)態(tài)模擬畫面的形式對一些抽象的或語言難以準(zhǔn)確描述的基本理論、基本概念、基本結(jié)構(gòu)等進(jìn)行直觀的演示。既能提高學(xué)生課堂上的注意力，又能加深學(xué)生對知識點(diǎn)的認(rèn)識與理解，同時(shí)也大大地提高了課堂效率。然而，在多媒體全面普及并且在教學(xué)過程中占主導(dǎo)位置的現(xiàn)代教學(xué)中，我們一定不能忽略板書的作用。對于講解一些需要學(xué)生強(qiáng)化記憶的重要原理理論，一味單純地使用多媒體則會(huì)造成學(xué)生記憶效果較差。通過板書的形式進(jìn)行講解，可以將學(xué)生的注意力集中到板書文字上達(dá)到強(qiáng)化記憶的目的。另外，書寫板書的過程可以給學(xué)生充足的時(shí)間對重要知識進(jìn)行理解。

3.充分利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，建立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶給人們生活、工作和學(xué)習(xí)等方面翻天覆地的改變，也為教育未來的變革之路提供了新的動(dòng)力和路徑。我們的現(xiàn)代課堂教學(xué)應(yīng)該合理地利用智能手機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)，引導(dǎo)學(xué)生們利用這些智能設(shè)備完成課上及課下的學(xué)習(xí)?？梢栽诮虒W(xué)過程中應(yīng)用一些課堂互動(dòng)工具，例如，雨課堂、微助教、課堂派、UMU和班級優(yōu)化大師等能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、調(diào)節(jié)課堂氣氛的工具，在增加學(xué)生參與度的同時(shí)還能很好地提高課堂效率?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》理論知識體系龐雜，課程的學(xué)時(shí)有限，應(yīng)用課堂互動(dòng)工具可以完成課前預(yù)習(xí)+實(shí)時(shí)課堂+課后考卷全程教學(xué)活動(dòng)的數(shù)據(jù)采集，以全周期、全程的量化數(shù)據(jù)輔助教師判斷分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況，以便調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)節(jié)奏，大大提高了課堂效率。

四、建立多元化的考核評價(jià)體系

課程往往就是以期末一紙?jiān)嚲矶ǔ煽?，但是這樣通常不能反映出學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。另外，考核內(nèi)容往往局限于教材范圍的基本知識點(diǎn)，教師通常按知識點(diǎn)布題，試題內(nèi)容通常忽視工程實(shí)際，不能充分反映學(xué)生對理論知識的掌握和理解程度。

針對目前《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程考核中所存在的問題，我們建立了多元化的課程考核評價(jià)體系。綜合考慮課程的性質(zhì)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求等，考核評價(jià)體系中包含三部分內(nèi)容，第一部分平時(shí)成績30%，第二部分課外拓展成績30%，第三部分期末測試40%。（1）平時(shí)成績包括平時(shí)考勤5%、平時(shí)作業(yè)5%以及課堂表現(xiàn)20%，平時(shí)作業(yè)主要是指學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)、書面作業(yè)情況。課堂表現(xiàn)成績綜合反映學(xué)生課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)以及對所學(xué)知識消化吸收情況，包括課堂回答問題表現(xiàn)、課堂討論表現(xiàn)以及課堂練習(xí)情況。（2）課外拓展部分主要促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)基本理論知識與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，結(jié)合課堂上所講授的知識點(diǎn)，提出工程實(shí)際中可能遇到的一些問題，以課題的形式下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)理論知識并通過課后查找相關(guān)資料的方式提出解決問題的思路，最終完成一份報(bào)告。（3）關(guān)于期末考試的題目設(shè)置方面，題目類型應(yīng)該更加多樣化，適當(dāng)加入工程實(shí)際案例分析題，改變學(xué)生死記硬背的考試模式，而是以知識的靈活運(yùn)用為考察目的。

五、結(jié)束語

以培養(yǎng)在材料科學(xué)方面具備較寬的基礎(chǔ)理論知識，同時(shí)還能夠掌握必要的材料工程應(yīng)用技術(shù)和基本技能的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系改革主要目的在于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何分析、解決工程實(shí)際問題，建立基本的工程思維方式。

參考文獻(xiàn)：

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