信息化教學(xué)在材料科學(xué)中的應(yīng)用

肖舒寧

上海理工大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院 上海 200093

1 材料科學(xué)學(xué)科的課程特點(diǎn)和教學(xué)目的

1.1 課程特點(diǎn)

在大學(xué)的學(xué)科之中，材料科學(xué)（Materials science），簡(jiǎn)稱MS，屬于理工范疇的學(xué)科。該學(xué)科是屬于工科的一門入門學(xué)科，對(duì)后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)有非常重要的意義。材料科學(xué)的本質(zhì)是一種研究和分析各種材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)、材料生產(chǎn)加工過程及使用效能的一種學(xué)科，是結(jié)合了物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)和工程技術(shù)等各專業(yè)知識(shí)的一門學(xué)科，并且也一門具有非常強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值的科目。材料學(xué)科作為材料成型與控制工程專業(yè)中較基礎(chǔ)的一門課程，對(duì)整個(gè)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)的形成具有一定的奠基意義，對(duì)該專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行后續(xù)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。材料科學(xué)的重點(diǎn)課程內(nèi)容為材料學(xué)、材料加工裝備等核心課程；該課程的重點(diǎn)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)有專業(yè)實(shí)習(xí)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、材料加工裝備實(shí)習(xí)課程設(shè)計(jì)、專業(yè)技能綜合訓(xùn)練、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)的活動(dòng)環(huán)節(jié)；且課程知識(shí)點(diǎn)涵蓋了金屬學(xué)、熱處理、材料力學(xué)性能、工程材料和工程應(yīng)用等相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。該課程具有理論原理知識(shí)點(diǎn)多、規(guī)律特點(diǎn)多、課程內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)多、理論計(jì)算的內(nèi)容少但是內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)具有很抽象性的特點(diǎn)。對(duì)學(xué)生來說對(duì)其的學(xué)習(xí)也較為困難，是屬于較難的一門科目，學(xué)生常常因?yàn)椴牧峡茖W(xué)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)復(fù)雜導(dǎo)致難以理解、記憶較為困難、也難以在生活和試題中將其知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用等原因，出現(xiàn)對(duì)該科目出現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣不高，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不明顯的情況。所以教師要對(duì)其的教學(xué)方法進(jìn)行不斷提高，結(jié)合現(xiàn)代化的信息技術(shù)提高教學(xué)水平。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

材料科學(xué)（MS）課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)專業(yè)的職業(yè)素質(zhì)高且具備社會(huì)責(zé)任感的人才，能夠掌握各材料和材料生產(chǎn)技術(shù)和材料性能、材料生產(chǎn)和應(yīng)用工藝的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，了解材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的現(xiàn)代信息。同時(shí)培養(yǎng)的人才要具有一定的材料科學(xué)專業(yè)綜合實(shí)踐能力、有對(duì)材料應(yīng)用的創(chuàng)新能力、材料設(shè)計(jì)的能力和工程應(yīng)用的能力，能在相關(guān)材料的工業(yè)、生物質(zhì)復(fù)合材料、材料經(jīng)營(yíng)與貿(mào)易、產(chǎn)品質(zhì)量控制與檢驗(yàn)等領(lǐng)域的企業(yè)、科研單位、設(shè)計(jì)院從事與材料相關(guān)的專業(yè)工作，具備工程設(shè)計(jì)、工藝與設(shè)備控制、新產(chǎn)品研發(fā)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理等復(fù)合型高級(jí)材料科學(xué)專業(yè)的人才。并且通過對(duì)材料科學(xué)科目的學(xué)習(xí)能夠掌握其專業(yè)的知識(shí)，認(rèn)識(shí)到材料科學(xué)能夠推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展，激勵(lì)自我通過材料科學(xué)的學(xué)習(xí)結(jié)合時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)，創(chuàng)新材料的用途為時(shí)代發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2 信息化教學(xué)的內(nèi)涵和必然趨勢(shì)

2.1 信息化教學(xué)的內(nèi)涵

信息化教學(xué)是時(shí)代發(fā)展，科技進(jìn)步的必然趨勢(shì)，并且能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，是現(xiàn)代化教學(xué)不斷改革和創(chuàng)新，也是未來教學(xué)發(fā)展的重要方向[1]。將信息化教學(xué)模式融入高校教師的教學(xué)工作之中，能夠起到改善學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生的教學(xué)條件，使得課堂更加生動(dòng)和有趣，將學(xué)習(xí)方式變得更加科技化，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到提高，學(xué)生的注意力更加集中到教師的教學(xué)之中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。信息化教學(xué)應(yīng)用到高校的課堂之中的目的旨在通過將多樣化且全面的信息技術(shù)的功能得以綜合應(yīng)用，以此來提高材料科學(xué)教學(xué)課堂的教學(xué)水平，讓學(xué)生能夠在高校課堂的學(xué)習(xí)過程中其學(xué)習(xí)習(xí)慣的到更好的培養(yǎng)、對(duì)學(xué)習(xí)更加感興趣。信息教學(xué)在高校教學(xué)之中的應(yīng)用，是一種將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與各種教學(xué)資源和教學(xué)實(shí)踐工作相整合的一種新時(shí)代的教學(xué)模式，通過課堂之中直觀、形象且趣味十足的教學(xué)手段，來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)在課堂之上學(xué)生是主體，教師是引導(dǎo)者的目的。信息化教學(xué)在高校中的應(yīng)用主要具備了以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

2.1.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。信息化教學(xué)本質(zhì)是設(shè)計(jì)具有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的功能，相較于傳統(tǒng)陳舊的教學(xué)模式，互聯(lián)網(wǎng)信息科技應(yīng)用下的高校課堂，整合了豐富的教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了多元化的教學(xué)情境，能夠從視覺、聽覺等各方面的感官的刺激，激發(fā)出學(xué)生極大的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)探索知識(shí)的欲望。所以教師要充分挖掘和開發(fā)教材內(nèi)容中的藝術(shù)價(jià)值和有趣因素，將知識(shí)與當(dāng)下熱門專業(yè)話題結(jié)合，借助信息化手段將知識(shí)傳播給學(xué)生。比如，教師通過圖片形式進(jìn)行教學(xué)，或者播放音頻、直觀具體的教學(xué)視頻等讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更加深入的理解。

2.1.2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成。信息化教學(xué)在課程中的應(yīng)用能夠促進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，通過信息技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)中豐富強(qiáng)大的教學(xué)資源，為學(xué)生的自學(xué)提供優(yōu)質(zhì)的資源，通過高校教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建，使得學(xué)生能夠在校園平臺(tái)之中根據(jù)自己的時(shí)間和地點(diǎn)來進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)，在教師的教學(xué)引導(dǎo)下，讓學(xué)生能夠熟知遠(yuǎn)程教學(xué)的方法，適應(yīng)遠(yuǎn)程教學(xué)的模式，督促學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)自身自主學(xué)習(xí)的能力，從而發(fā)揮出學(xué)生為學(xué)習(xí)主體的功能。在這樣的信息化教學(xué)的模式下，讓學(xué)生自主在信息科技化教學(xué)平臺(tái)上搜索教學(xué)資源，學(xué)到知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

2.1.3 提高學(xué)習(xí)效率。在信息化教學(xué)的課堂之上，由于信息平臺(tái)的教學(xué)內(nèi)容和資源的多樣性和豐富性，使得學(xué)生能夠極大地融入學(xué)習(xí)之中。在各種教學(xué)圖片和視頻、音頻等的感官?zèng)_擊下，使得教學(xué)環(huán)境變得更加有趣和靈動(dòng)，確保學(xué)生能夠在一個(gè)非常好的環(huán)境中進(jìn)行教學(xué)。既拓展了學(xué)生的眼界也打開了學(xué)生的思路，又使之的聽覺和視覺，以及動(dòng)手能力都得到充分得開發(fā)，使原本枯燥無味的教學(xué)課堂變得生動(dòng)有趣，實(shí)現(xiàn)了提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率的目的。

2.1.4 信息化教學(xué)進(jìn)入課堂為學(xué)的學(xué)系創(chuàng)建了更好的互動(dòng)體驗(yàn)。信息化教學(xué)在課堂之中的引入，提高了課堂教學(xué)的互動(dòng)效率。讓學(xué)生和教師之間得到了互動(dòng)、學(xué)生和學(xué)生之間得到了互動(dòng)、學(xué)生于教程資源之間得到了有效互動(dòng)，能夠提高教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展的把控，獲得更多的反饋意見，為教師提高教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化教學(xué)手段提供了更好的參考。

2.2 時(shí)代發(fā)展必然趨勢(shì)

自從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)逐漸深入到各個(gè)行業(yè)，同時(shí)也應(yīng)用在教學(xué)過程中，使得教學(xué)的體系更加完善和豐富。高校是為國(guó)家培養(yǎng)人才的重要地帶，作為國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的重要事業(yè)，其課程教學(xué)要與時(shí)代科技發(fā)展同步，才能實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。材料科學(xué)作為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，提高人民生活質(zhì)量，促進(jìn)科技進(jìn)步的重要學(xué)科之一，肩負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)材料專業(yè)人才的重任，要應(yīng)用信息化的教學(xué)模式提高教學(xué)的質(zhì)量，使材料科學(xué)的課程更加豐富和科學(xué)，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)更加直觀，促進(jìn)材料科學(xué)專業(yè)人才的進(jìn)步和發(fā)展。

3 信息化教學(xué)在當(dāng)下高校課堂中的現(xiàn)狀

3.1 科技發(fā)展速度快，信息技術(shù)更新較快

對(duì)當(dāng)下信息化教學(xué)在高校課堂中的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)查，了解到我國(guó)當(dāng)下大部分高校都逐漸完善了本校的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)設(shè)備。但是當(dāng)下信息化教學(xué)平臺(tái)太多，單位管理也不到位，造成多平臺(tái)并存，學(xué)生要下載很多不同App，如：學(xué)習(xí)通，雨課堂、騰訊課堂等。這些問題使得對(duì)教師的信息技術(shù)掌握水平要求過高，而且學(xué)生使用的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)較多，且復(fù)雜，缺乏統(tǒng)一性。同時(shí)由于信息科技技術(shù)發(fā)展速度較快，導(dǎo)致平臺(tái)更新頻繁，出現(xiàn)當(dāng)下教師在A平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)工作，但是由于發(fā)現(xiàn)B平臺(tái)的教學(xué)模式更理想，因此A教學(xué)平臺(tái)突然被校領(lǐng)導(dǎo)要求更換，導(dǎo)致A上面老師辛苦創(chuàng)建的資源就全沒了[2]，同時(shí)又要求教師對(duì)新的B平臺(tái)進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)，重新進(jìn)行教學(xué)研究。

3.2 疫情下學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)的需求量越來越大

由于當(dāng)下疫情導(dǎo)致的學(xué)生無法返校以及相關(guān)防控要求，迫切需要信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)。在新冠疫情的影響下，多數(shù)學(xué)生無法進(jìn)入學(xué)校正常學(xué)習(xí)的情況下，為了做到“停課不停學(xué)”，在家學(xué)習(xí)，實(shí)時(shí)跟進(jìn)教學(xué)情況，各高校采用和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的教學(xué)方式，一時(shí)間各網(wǎng)絡(luò)信息化教育平臺(tái)數(shù)量劇增，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)平臺(tái)的要求也提高。

3.3 信息技術(shù)與課程整合的效果不理想

雖然目前大部分學(xué)校的互聯(lián)網(wǎng)信息得到了普及，也將計(jì)算機(jī)教學(xué)應(yīng)用到了教學(xué)之中，但是在深入挖掘信息技術(shù)資源，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課程整合的方面還沒有得到更進(jìn)一步的發(fā)展。且由于高校對(duì)課程與信息技術(shù)的整合還沒有更加清晰的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致信息化教學(xué)課程沒有更好地發(fā)揮出信息技術(shù)的功能。

3.4 高校缺乏信息化技術(shù)的人才[3]

一是由于高校沒有將信息化教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行全面的建設(shè)，導(dǎo)致學(xué)校的信息化教學(xué)設(shè)備較為落后；二是高校缺乏具備相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的人才，導(dǎo)致教師對(duì)信息化設(shè)備的應(yīng)用僅停留在簡(jiǎn)單的操作方面，難以深入對(duì)信息化教學(xué)軟件的功能和資源得到挖掘；三是缺少對(duì)信息化教學(xué)成果進(jìn)行整合的人才，使得信息化教學(xué)成果較為獨(dú)立，難以實(shí)現(xiàn)其實(shí)用價(jià)值。

4 信息化教學(xué)在材料科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

4.1 建立一鍵遷移的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)服務(wù)

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)平臺(tái)層出不窮，不斷和更新的情況，為了避免教師教學(xué)資源的損失，高校信息教學(xué)部門要將網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)的平臺(tái)進(jìn)行融合，并構(gòu)建一鍵遷移的服務(wù)，確保在使用新的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)軟件后，教師原本使用的教學(xué)資源能夠在新的教學(xué)軟件上得到應(yīng)用。需要學(xué)校信息教學(xué)部門推進(jìn)平臺(tái)整合和遷移，在使用新的教學(xué)軟件前，將新舊平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，將有效的資源進(jìn)行遷移。

4.2 加強(qiáng)高校教師的信息技術(shù)的培訓(xùn)

一是要對(duì)教師進(jìn)行信息技術(shù)知識(shí)的培訓(xùn)，引進(jìn)信息技術(shù)能力強(qiáng)的人才，對(duì)教師進(jìn)行信息技術(shù)相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)，提高教師信息化的素養(yǎng)，對(duì)教師的信息技術(shù)水平的掌握程度進(jìn)行評(píng)分，提高教師信息技術(shù)的水平；二是要落實(shí)學(xué)校對(duì)校本的研究和科研工作，請(qǐng)專家和信息化教學(xué)水平建設(shè)工作較好的學(xué)校進(jìn)行指導(dǎo)，提高教師對(duì)校本的研究水平，以此提高教學(xué)水平。避免教師在應(yīng)用新的教學(xué)軟件時(shí)，出現(xiàn)不會(huì)合理應(yīng)用的情況，讓教師能夠適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的教學(xué)模式。

4.3 構(gòu)建信息化教學(xué)和課程整合的有效模式

要做到將信息技術(shù)有機(jī)地融合到課程學(xué)習(xí)之中，完成課程的整體目標(biāo)，就要在過去的教學(xué)模式之中加入信息技術(shù)的功能，構(gòu)建信息技術(shù)與教學(xué)課程整合的新教學(xué)模式。教師要對(duì)課程之中“教什么”與“怎么教”進(jìn)行思考，將課程內(nèi)容進(jìn)行分析，課程目標(biāo)進(jìn)行探索，對(duì)當(dāng)下學(xué)生的專業(yè)知識(shí)的需求進(jìn)行分析，確定教學(xué)目標(biāo)，制定教學(xué)策略，搜索信息化技術(shù)的資源，合理應(yīng)用信息化技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，使得教學(xué)課堂更加科學(xué)、直觀和具體。比如，在材料科學(xué)的“金屬凝固原理中的形核理論 ”課程中，由于該課程的知識(shí)內(nèi)容的概念、原理、規(guī)律且公式非常多，需要學(xué)生具備較為抽象化的理解方式，教師可通過在電腦上展示圖片和該理論的形成的形象化趣味故事，讓學(xué)生對(duì)該理論進(jìn)行深入了解，提高學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣。

4.4 完善信息化管理機(jī)制

高校領(lǐng)導(dǎo)要確保信息化教學(xué)的順利開展和教師的信息化教學(xué)工作有一定的指導(dǎo)思想，就要制定標(biāo)準(zhǔn)的信息化教學(xué)管理的機(jī)制、教師教學(xué)水平和質(zhì)量的考核機(jī)制、教師教學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制，讓教師能夠嚴(yán)格按照規(guī)章制度進(jìn)行信息化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)信息化教學(xué)在高校中得到更好的發(fā)展和普及。

5 結(jié)束語

信息化教學(xué)在材料科學(xué)教學(xué)之中的應(yīng)用為教師的教學(xué)帶來了更多的思考和探索空間，通過信息技術(shù)在教學(xué)之中的助力，使得教學(xué)質(zhì)量更好。同時(shí)在疫情影響下遠(yuǎn)程線上教學(xué)的應(yīng)用，不僅極大地減輕了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，也讓學(xué)生成為自主學(xué)習(xí)的主體，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為培養(yǎng)更優(yōu)質(zhì)的人才做出了重要貢獻(xiàn)。目前高校信息化教學(xué)的發(fā)展和普及，還需要培養(yǎng)一批懂信息技術(shù)的高質(zhì)量教師隊(duì)伍，以此來促進(jìn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。