“材料科學(xué)基礎(chǔ)”省一流課程的建設(shè)與實(shí)施

齊義輝，陳 揚(yáng)，劉 亮，李 強(qiáng)，商 劍

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”省一流課程的建設(shè)與實(shí)施

齊義輝，陳 揚(yáng)，劉 亮，李 強(qiáng)，商 劍

(遼寧工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

以“材料科學(xué)基礎(chǔ)”省一流課程建設(shè)為目標(biāo)，始終堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為中心，不斷用先進(jìn)的教學(xué)理念指導(dǎo)課程建設(shè)。通過推進(jìn)線下課堂教學(xué)改革、加強(qiáng)MOOC在線教學(xué)資源建設(shè)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革考核方式、注重工程教育和強(qiáng)化思政引領(lǐng)等措施，使“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的課程目標(biāo)能夠有效支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成，為應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

材料科學(xué)基礎(chǔ)；省一流課程；教學(xué)改革

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是普通高校工科材料類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是考研的專業(yè)課程，受到學(xué)生的高度重視，因此是工科高校教學(xué)改革的主要課程之一[1-6]。目前，已有上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、鄭州大學(xué)等高校將“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建成了國(guó)家級(jí)精品課。按照“教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見（教高〔2019〕8號(hào)）”，高校已經(jīng)將課程作為人才培養(yǎng)的核心要素，并把教學(xué)改革成果落實(shí)到“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的建設(shè)上[7-10]。經(jīng)過多年的建設(shè)與改革，遼寧工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱我校）“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程先后被評(píng)為遼寧省精品課、省精品資源共享課和省一流課程，有效地支撐了材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

一、課程現(xiàn)狀

目前，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課以線下授課為主，課程視頻只作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)或課后對(duì)知識(shí)的深入理解。自2014年3月始，在我校材料和材物專業(yè)13級(jí)共180人，14級(jí)157人；材料專業(yè)15級(jí)87人、16級(jí)60人、17級(jí)63人、18級(jí)77人、19級(jí)88名學(xué)生中實(shí)施了精品資源共享的教學(xué)與改革。通過教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)習(xí)意識(shí)增強(qiáng)。課堂上做到了對(duì)主要內(nèi)容的精講多練，在講授內(nèi)容與練習(xí)之間找到了一個(gè)恰到好處的平衡。提高了學(xué)生綜合分析的能力，不斷強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本概念的理解與掌握，使學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)能夠融會(huì)貫通。

二、實(shí)施的主要教學(xué)改革措施

堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為中心，重視教學(xué)改革，用先進(jìn)的教學(xué)理念來指導(dǎo)材料科學(xué)課的建設(shè)及課程教學(xué)設(shè)計(jì)。摒棄教師為中心的“填鴨式”教學(xué)，堅(jiān)持基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，力求從身邊豐富的物體所涉及的材料著手，構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，啟發(fā)學(xué)生思維，在抽象的材料知識(shí)和宏觀物體之間建立聯(lián)系，獲得最良好的學(xué)習(xí)效果。授課方式積極，經(jīng)常有針對(duì)性地線上線下提出問題，供學(xué)生討論。教學(xué)方法先進(jìn)，適度合理地使用必要的線上教學(xué)資源，形成了“三基三嚴(yán)”的教學(xué)特色，即“三基(基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)，基本技能)、三嚴(yán)（嚴(yán)格要求、嚴(yán)謹(jǐn)思維、嚴(yán)密方法）”。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

堅(jiān)持以教學(xué)內(nèi)容為課程的重點(diǎn)，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，不斷完善課程內(nèi)容，形成教學(xué)內(nèi)容前后銜接、知識(shí)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的完整體系。由化合物的講解引入第三代半導(dǎo)體材料GaN。它是制造藍(lán)光LED的關(guān)鍵材料。藍(lán)光LED發(fā)明后，結(jié)合紅光LED和黃綠光LED，才開啟了LED燈的大規(guī)模應(yīng)用。由納米材料引入納米碳管和石墨烯等先進(jìn)材料。納米碳管作為一維納米材料，具有許多特殊的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯（Graphene）是一種單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景。由單晶的制備技術(shù)，重點(diǎn)介紹了半導(dǎo)體級(jí)別的單晶硅和太陽能級(jí)別的單晶硅的制備、成分和性能特點(diǎn)，以及應(yīng)用的范圍。由凝固理論的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)介紹變質(zhì)劑在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要性以及與非晶態(tài)材料的相關(guān)知識(shí)等。課程內(nèi)容既反映了材料領(lǐng)域的前沿動(dòng)態(tài)，又與工程實(shí)際相結(jié)合，內(nèi)容符合學(xué)生成長(zhǎng)規(guī)律，滿足社會(huì)發(fā)展新要求。跟蹤國(guó)內(nèi)外著名高校本課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系的發(fā)展，堅(jiān)持選用優(yōu)秀教材。我們使用的教材是上海交通大學(xué)出版社的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》（第三版），為面向21世紀(jì)新教材，2003年度國(guó)家精品課程教材。長(zhǎng)期堅(jiān)持將國(guó)內(nèi)和國(guó)外原版教材中重點(diǎn)和先進(jìn)的內(nèi)容引入教學(xué)中，如余永寧教授編著的《金屬學(xué)原理》(第2版，冶金工業(yè)出版社)和R. Abbaschian，R. E. Reedhill編著的《Physical Metallurgy Principles》（4th Edition）等。

（二）不斷推進(jìn)線下課堂教學(xué)改革

圍繞激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能，深化教學(xué)改革，運(yùn)用適合青年學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)的課堂教學(xué)方法，改革傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學(xué)模式、方法，把課堂時(shí)間用于重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)體系構(gòu)建、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激發(fā)和學(xué)習(xí)實(shí)踐情景構(gòu)建上。充分發(fā)揮課堂在知識(shí)轉(zhuǎn)化、專業(yè)志向、學(xué)習(xí)路徑、應(yīng)用能力等方面的優(yōu)勢(shì)，大力推行啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等教學(xué)方式。主講教師在授課過程中，對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容由淺入深啟發(fā)學(xué)生的思路，找到解題的突破口。同時(shí)，弱化復(fù)雜公式的推導(dǎo)過程，強(qiáng)化公式的應(yīng)用和材料科學(xué)理論在工程實(shí)踐和教師科研中的具體應(yīng)用。在課堂教學(xué)中充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，通過教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)習(xí)革命，不斷提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

（三）豐富線上教學(xué)資源

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程在學(xué)校率先開展多媒體教學(xué)，并不斷改進(jìn)多媒體課件質(zhì)量；依托我校MOOC在線教學(xué)資源平臺(tái)，上傳了涉及所有內(nèi)容的、由主講教師錄制的課程視頻；所有課件和收集的優(yōu)秀課程資料上傳網(wǎng)上，供學(xué)生線上學(xué)習(xí)；建設(shè)了作業(yè)題庫和線上考試題庫，客觀題由系統(tǒng)自動(dòng)批閱，并給出成績(jī)；能夠進(jìn)行線上答疑解惑。

（四）改革考核方式

為促進(jìn)教考分離，建設(shè)了23套期末考試題庫。為增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，近年來采用“平時(shí)+線上考試+期中+期末”考試方式，增進(jìn)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，避免一味地死記硬背。在加大課后作業(yè)量和平時(shí)測(cè)驗(yàn)次數(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)施全過程考核。線上考試可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上自動(dòng)或手動(dòng)組題并網(wǎng)上批閱；可根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況、師生互動(dòng)、線上作業(yè)、線上考試等環(huán)節(jié)給出綜合成績(jī)，按比例折合，作為線上的成績(jī)。考試內(nèi)容“一減二增”（即減少記憶型試題比例，增加理解型題和綜合應(yīng)用題比例）、“多種考試相結(jié)合”（閉卷考試、開卷考試、口試、討論等多種形式相結(jié)合）等措施。

（五）注重工程教育

以工程教育認(rèn)證為契機(jī)，加強(qiáng)學(xué)校和企業(yè)的合作，密切跟蹤工業(yè)企業(yè)對(duì)工程技術(shù)人才的需求情況，形成“工程應(yīng)用”知識(shí)結(jié)構(gòu)，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容。同時(shí)，大力引進(jìn)具有工程實(shí)踐背景的工程技術(shù)人才充實(shí)到教師隊(duì)伍中。主講教師除了具備普通工科院校教師應(yīng)具備的素質(zhì)外，還應(yīng)當(dāng)具備工程師和學(xué)生職業(yè)指導(dǎo)師的素質(zhì)要求。

（六）強(qiáng)化思政引領(lǐng)

在課程教學(xué)中，堅(jiān)持立德樹人，把課程內(nèi)容與社會(huì)主義核心價(jià)值觀密切聯(lián)系。在合金相結(jié)構(gòu)教學(xué)中，采用線上線下結(jié)合方式，通過準(zhǔn)晶的介紹，引出郭可信院士及其合作者對(duì)準(zhǔn)晶的貢獻(xiàn)。他們?cè)趯?duì)高溫合金中的四面體密堆合金相的高分辨電子顯微鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)五重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電子衍射圖，在Ti2Ni合金中發(fā)現(xiàn)了二十面體準(zhǔn)晶[11]。通過這一內(nèi)容的介紹，突出創(chuàng)新精神在科學(xué)研究中的重要作用。在凝固理論應(yīng)用方面，采用線上線下結(jié)合方式，介紹空心渦輪葉片的研制過程，強(qiáng)調(diào)職業(yè)道德和團(tuán)結(jié)合作精神的重要性。1964年，師昌緒院士組織金屬所、606所、410廠等上百名科技人員，在冶煉、造型、脫芯、測(cè)壁厚、化學(xué)分析及相分析、控制合金質(zhì)量、制定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方面展開研制工作，整個(gè)研制過程始終體現(xiàn)了多方合作、發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)、同心同德、聯(lián)合攻關(guān)等不屈不撓的職業(yè)精神。同時(shí)，通過型芯的選擇過程，突出扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和廣博的知識(shí)面的重要性[12]。在講解雜質(zhì)元素對(duì)鋼鐵性能的影響時(shí)，引入氫脆知識(shí)。李薰院士在英國(guó)留學(xué)期間，發(fā)現(xiàn)鋼的發(fā)裂是由于氫的存在所引起的。他在氫脆方面進(jìn)行了開拓性的工作。1951年，李薰院士回到祖國(guó)，為原子彈、人造地球衛(wèi)星、噴氣飛機(jī)、核潛艇等的某些關(guān)鍵材料研究；作出了創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)[13]。采用線上線下結(jié)合方式，通過案例使學(xué)生切身感受到材料的重要性以及愛國(guó)敬業(yè)精神。

三、建設(shè)的成效

學(xué)生通過本課程知識(shí)的學(xué)習(xí)，為后繼課程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在學(xué)生歷次評(píng)教活動(dòng)中，均受到學(xué)生的歡迎與好評(píng)。另外，材料學(xué)科幾乎每年都有學(xué)生考取哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、北京科技大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)等高校的碩士研究生，這足以說明作為考研課程，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)達(dá)到了國(guó)內(nèi)同類課程的較高水平。同時(shí)，堅(jiān)持工程教育理念，重視“工程應(yīng)用”知識(shí)結(jié)構(gòu)，不斷提高高級(jí)應(yīng)用型人才質(zhì)量。2014年，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程被遼寧省教育廳列為跨校修讀學(xué)分課程建設(shè)與資源共享項(xiàng)目。遼寧科技大學(xué)、遼寧石油化工大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)遼陽分校和營(yíng)口理工學(xué)院的材料專業(yè)于2015—2020年連續(xù)選擇該課程，作為跨校修讀學(xué)分課程，學(xué)習(xí)方式為平臺(tái)視頻課程和多媒體相結(jié)合，內(nèi)容基本覆蓋了教學(xué)大綱要求。

2004年以來，以創(chuàng)新學(xué)分為契機(jī)，將工程教育貫穿于教學(xué)全過程。教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師帶領(lǐng)學(xué)生100余人次開展了省級(jí)及以上各類大學(xué)生競(jìng)賽活動(dòng)（全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽、挑戰(zhàn)杯大賽、華為杯大學(xué)生新材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等）和實(shí)驗(yàn)室開放課題的研究，完成了20多篇學(xué)生科研論文。

四、存在的問題和建設(shè)規(guī)劃

盡管取得了一些成績(jī)，但在教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、網(wǎng)上資源建設(shè)、輔助教材建設(shè)、教學(xué)方法和考試方法改革等方面，距離國(guó)家一流本科課程建設(shè)目標(biāo)還有很大的差距，在今后的教學(xué)中還要不斷持續(xù)改進(jìn)。

1. 堅(jiān)持立德樹人，以先進(jìn)的教學(xué)理念，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)過程，深化教學(xué)內(nèi)容和方法改革，提高教學(xué)質(zhì)量，深入推動(dòng)線下課堂教學(xué)革命。努力實(shí)現(xiàn)新時(shí)代教學(xué)改革邏輯下的課堂價(jià)值和教學(xué)智慧，繼續(xù)深入挖掘課程中蘊(yùn)含的思想政治教育元素，把立德樹人的成效作為檢驗(yàn)課程建設(shè)工作的根本標(biāo)準(zhǔn)。

2. 加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，發(fā)揮教師在啟發(fā)學(xué)生思維、規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑、培養(yǎng)學(xué)生志趣方面的主導(dǎo)作用，爭(zhēng)取五年內(nèi)建成一支人員結(jié)構(gòu)和任務(wù)分工合理、教學(xué)理念先進(jìn)、教學(xué)能力強(qiáng)的高水平教師隊(duì)伍。

3. 加強(qiáng)線上資源建設(shè)，依托我校MOOC平臺(tái)，繼續(xù)完善線上課程資源。建設(shè)完善的師生互動(dòng)、在線學(xué)習(xí)與答疑、學(xué)生自測(cè)等系統(tǒng)。發(fā)揮線上教學(xué)在深度、廣度、時(shí)間、效率等方面反哺實(shí)體課堂的作用，用多元的教育手段提高育人能力。

4. 加大考試方法改革力度，實(shí)施全過程考核，堅(jiān)持“全過程學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)-非標(biāo)準(zhǔn)答案考試”，線上線下考試相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全方位地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。針對(duì)過程考核中發(fā)現(xiàn)的問題，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法，促進(jìn)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

通過長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程深受學(xué)生歡迎，建設(shè)成效比較顯著。在新的形勢(shì)下，應(yīng)繼續(xù)結(jié)合新的信息技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合課程及國(guó)家一流本科課程建設(shè)目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容和方法、考試方法改革、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、線上教學(xué)資源等多方面加強(qiáng)課程建設(shè)，并不斷持續(xù)改進(jìn)。將“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建設(shè)成為特色鮮明、教學(xué)效果良好、教學(xué)成果顯著的省級(jí)一流課程，使“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的課程目標(biāo)能夠有效地支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

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：10.15916/j.issn1674-327x.2021.06.025

G642.4

B

1674-327X (2021)06-0096-03

2021-03-29

遼寧省一流課程項(xiàng)目(202101)

齊義輝(1965-)，男，遼寧興城人，教授，博士。

(責(zé)任編輯：付春玲)