應用型人才培養模式下《材料科學基礎》教學改革探索
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摘要：《材料科學基礎》作為材料科學與工程專業最重要的專業基礎課，課程內容具有“三少一多”的特點，教學過程中學生普遍反映理論抽象、難理解。本文從應用型人才培養模式出發，對《材料科學基礎》課程教學體系進行有針對性的改進。
關鍵詞：材料科學;應用型人才;教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）20-0072-02
一、概述
2010年教育部啟動“卓越工程師教育培養計劃”，這對于培養優秀的應用型本科人才起到了十分重要的示范和引導作用，同時也對我國應用型本科人才的培養提出了新的要求及挑戰。應用型本科人才是指具有本科學歷層次，擁有基本理論知識且能夠將成熟的技術和理論應用于實際生產和生活的專業人才。[1]一方面，應用型本科教育旨在完成由理論到實踐的轉化，著重于理論如何應用到實踐中去;另一方面，應用型本科教育強調應用能力以及創新能力的培養。潘懋元先生指出，要落實應用型人才培養，必須要落實人才培養旳具體問題，而首當其沖是課程建設問題。[2]在人才培養的過程當中課程建設是基礎環節?！恫牧峡茖W基礎》課程為學生建立起材料的物質結構、性質、加工及使用性能間的相互聯系，為學生們進一步深入研究探索材料科學或更有效地在實際工業生產中應用材料科學知識提供基礎?？梢哉f，該課程的體系建設、教學設計以及教學效果等，對材料類專業學生后續專業課程的學習起到至關重要的作用。該課程的教學體系構建對材料類專業的人才培養至關重要。本文主要從應用型本科人才培養模式入手，以同濟大學浙江學院為例探討如何對《材料科學基礎》的課程教學設計、課程教學手段、課程評價等環節進行合理改革。
二、課程教學內容改革
要構建適用于應用型人才培養的課程教學體系，首先要確立的就是合理的課程教學內容。我校的材料科學與工程專業以培養在材料科學方面具備較寬的基礎理論知識，同時還能夠掌握必要的材料工程應用技術和基本技能的應用型人才為目標。我校的《材料科學基礎》的前身是《無機材料物理化學》，課程內容上主要以無機非金屬材料為主，課程整體的理論體系還是比較單一，與后續的一些專業課程不能做到很好的銜接。因此，教學內容改革以多元化、實用化為方向，建立完整、連貫的知識體系。材料科學的核心內容是對材料的組成、結構、性能與應用以及制備工藝之間相互關系的研究?！恫牧峡茖W基礎》課程內容體系應該能夠真正地做到將各種材料有機結合起來，建立更為寬廣的基礎知識體系。根據我校材料科學與工程專業的人才培養目標，將課程內容調整為如下幾個章節：第一章晶體學基礎，第二章材料的結構，第三章晶體缺陷，第四章擴散，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、回復與再結晶。調整后的課程內容將金屬材料、無機非金屬材料以及有機高分子材料三大體系結合，各個章節將三種材料的通性與特性進行統一對比分析，讓學生能夠建立起大材料的概念。除此之外，為了避免與后續課程有所重復，可以在課程內容上詳略得當，比如在材料的性能方面，由于后續學生會繼續學習材料性能學這門課程，所以在本門課程中可以簡略介紹讓學生建立起基本概念即可。
三、課程教學方法及手段改革
材料科學基礎課程內容上具有“三少一多”的特點，即：原理、規律多，課程內容知識點多，概念、定義多，而理論計算少。[3]教學中發現普遍存在學生對基本原理理解困難，從課程的基礎理論開始就產生厭學情緒，影響了學生對課程學習的興趣。對此，提出以下改進教學方法的舉措。
1.改革教學方式，引入“翻轉課堂”。為了能夠提高學生的學習興趣并且加強學生對基礎理論及概念的理解，要改變傳統的“注入式”教學，充分發揮學生的主觀能動性。教學過程中，除了向學生講授清楚基本知識點外，還應在適當的教學環節上設計問題，將問題與基本理論相結合，引發學生的主動思考，從而進一步加強其對知識點的消化吸收。引入“翻轉課堂”模式，加強學生課堂討論環節，教師從課程學習過程中的主講者角色逐步轉變為學習過程中的引導者。例如，在晶體結構缺陷部分具體內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硬很多），然后進入到具體理論知識的講解，讓學生帶著問題進行課下思考及自學，最后在課堂討論環節提出自己對問題的解答及看法。通過這樣的方式，使學生的學習目標更加明確，獲得理論聯系實際、分析問題、解決問題的能力。
2.多媒體教學與板書教學動靜結合。由于《材料科學基礎》課程的許多基礎理論及概念都是從材料內部的微觀組成出發，比較抽象、不夠直觀。為了將抽象概念具體化，在教學過程中應充分發揮多媒體的輔助作用，通過引入三維結構模型以及動態模擬畫面的形式對一些抽象的或語言難以準確描述的基本理論、基本概念、基本結構等進行直觀的演示。既能提高學生課堂上的注意力，又能加深學生對知識點的認識與理解，同時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過程中占主導位置的現代教學中，我們一定不能忽略板書的作用。對于講解一些需要學生強化記憶的重要原理理論，一味單純地使用多媒體則會造成學生記憶效果較差。通過板書的形式進行講解，可以將學生的注意力集中到板書文字上達到強化記憶的目的。另外，書寫板書的過程可以給學生充足的時間對重要知識進行理解。
3.充分利用網絡信息技術，建立網絡學習平臺。近年來，隨著互聯網信息技術的飛速發展，帶給人們生活、工作和學習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力和路徑。我們的現代課堂教學應該合理地利用智能手機以及互聯網，引導學生們利用這些智能設備完成課上及課下的學習?？梢栽诮虒W過程中應用一些課堂互動工具，例如，雨課堂、微助教、課堂派、UMU和班級優化大師等能有效地調動學生學習積極性、調節課堂氣氛的工具，在增加學生參與度的同時還能很好地提高課堂效率?！恫牧峡茖W基礎》理論知識體系龐雜，課程的學時有限，應用課堂互動工具可以完成課前預習+實時課堂+課后考卷全程教學活動的數據采集，以全周期、全程的量化數據輔助教師判斷分析學生學習情況，以便調整教學進度和教學節奏，大大提高了課堂效率。
四、建立多元化的考核評價體系
課程往往就是以期末一紙試卷定成績，但是這樣通常不能反映出學生平時的學習狀態。另外，考核內容往往局限于教材范圍的基本知識點，教師通常按知識點布題，試題內容通常忽視工程實際，不能充分反映學生對理論知識的掌握和理解程度。
針對目前《材料科學基礎》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體系。綜合考慮課程的性質、內容、學習要求等，考核評價體系中包含三部分內容，第一部分平時成績30%，第二部分課外拓展成績30%，第三部分期末測試40%。（1）平時成績包括平時考勤5%、平時作業5%以及課堂表現20%，平時作業主要是指學生完成課前預習、書面作業情況。課堂表現成績綜合反映學生課堂學習狀態以及對所學知識消化吸收情況，包括課堂回答問題表現、課堂討論表現以及課堂練習情況。（2）課外拓展部分主要促進學生將所學基本理論知識與實際生產相結合，結合課堂上所講授的知識點，提出工程實際中可能遇到的一些問題，以課題的形式下發給學生，讓學生結合自己所學理論知識并通過課后查找相關資料的方式提出解決問題的思路，最終完成一份報告。（3）關于期末考試的題目設置方面，題目類型應該更加多樣化，適當加入工程實際案例分析題，改變學生死記硬背的考試模式，而是以知識的靈活運用為考察目的。
五、結束語
以培養在材料科學方面具備較寬的基礎理論知識，同時還能夠掌握必要的材料工程應用技術和基本技能的應用型人才為目標，《材料科學基礎》課程教學體系改革主要目的在于調動學生的學習興趣、引導學生自主學習，讓學生學會如何分析、解決工程實際問題，建立基本的工程思維方式。
參考文獻：
[1]陳飛.應用型本科教育調整與改革研究[D].華東師范大學，2014：22-25.
[2]潘懋元.什么是應用型本科[J].高教探索，2010，（1）：10-11.
[3]杜雙明.材料科學基礎課程教學質量保障系統[J].技術與創新管理，2008，29（6）：649-651.
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