应用型人才培养模式下《材料科学基础》教学改革探索
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摘要：《材料科学基础》作为材料科学与工程专业最重要的专业基础课，课程内容具有“三少一多”的特点，教学过程中学生普遍反映理论抽象、难理解。本文从应用型人才培养模式出发，对《材料科学基础》课程教学体系进行有针对性的改进。
关键词：材料科学;应用型人才;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）20-0072-02
一、概述
2010年教育部启动“卓越工程师教育培养计划”，这对于培养优秀的应用型本科人才起到了十分重要的示范和引导作用，同时也对我国应用型本科人才的培养提出了新的要求及挑战。应用型本科人才是指具有本科学历层次，拥有基本理论知识且能够将成熟的技术和理论应用于实际生产和生活的专业人才。[1]一方面，应用型本科教育旨在完成由理论到实践的转化，着重于理论如何应用到实践中去;另一方面，应用型本科教育强调应用能力以及创新能力的培养。潘懋元先生指出，要落实应用型人才培养，必须要落实人才培养旳具体问题，而首当其冲是课程建设问题。[2]在人才培养的过程当中课程建设是基础环节。《材料科学基础》课程为学生建立起材料的物质结构、性质、加工及使用性能间的相互联系，为学生们进一步深入研究探索材料科学或更有效地在实际工业生产中应用材料科学知识提供基础。可以说，该课程的体系建设、教学设计以及教学效果等，对材料类专业学生后续专业课程的学习起到至关重要的作用。该课程的教学体系构建对材料类专业的人才培养至关重要。本文主要从应用型本科人才培养模式入手，以同济大学浙江学院为例探讨如何对《材料科学基础》的课程教学设计、课程教学手段、课程评价等环节进行合理改革。
二、课程教学内容改革
要构建适用于应用型人才培养的课程教学体系，首先要确立的就是合理的课程教学内容。我校的材料科学与工程专业以培养在材料科学方面具备较宽的基础理论知识，同时还能够掌握必要的材料工程应用技术和基本技能的应用型人才为目标。我校的《材料科学基础》的前身是《无机材料物理化学》，课程内容上主要以无机非金属材料为主，课程整体的理论体系还是比较单一，与后续的一些专业课程不能做到很好的衔接。因此，教学内容改革以多元化、实用化为方向，建立完整、连贯的知识体系。材料科学的核心内容是对材料的组成、结构、性能与应用以及制备工艺之间相互关系的研究。《材料科学基础》课程内容体系应该能够真正地做到将各种材料有机结合起来，建立更为宽广的基础知识体系。根据我校材料科学与工程专业的人才培养目标，将课程内容调整为如下几个章节：第一章晶体学基础，第二章材料的结构，第三章晶体缺陷，第四章扩散，第五章相图，第六章相变，第七章材料表面与界面，第八章材料的变形、回复与再结晶。调整后的课程内容将金属材料、无机非金属材料以及有机高分子材料三大体系结合，各个章节将三種材料的通性与特性进行统一对比分析，让学生能够建立起大材料的概念。除此之外，为了避免与后续课程有所重复，可以在课程内容上详略得当，比如在材料的性能方面，由于后续学生会继续学习材料性能学这门课程，所以在本门课程中可以简略介绍让学生建立起基本概念即可。
三、课程教学方法及手段改革
材料科学基础课程内容上具有“三少一多”的特点，即：原理、规律多，课程内容知识点多，概念、定义多，而理论计算少。[3]教学中发现普遍存在学生对基本原理理解困难，从课程的基础理论开始就产生厌学情绪，影响了学生对课程学习的兴趣。对此，提出以下改进教学方法的举措。
1.改革教学方式，引入“翻转课堂”。为了能够提高学生的学习兴趣并且加强学生对基础理论及概念的理解，要改变传统的“注入式”教学，充分发挥学生的主观能动性。教学过程中，除了向学生讲授清楚基本知识点外，还应在适当的教学环节上设计问题，将问题与基本理论相结合，引发学生的主动思考，从而进一步加强其对知识点的消化吸收。引入“翻转课堂”模式，加强学生课堂讨论环节，教师从课程学习过程中的主讲者角色逐步转变为学习过程中的引导者。例如，在晶体结构缺陷部分具体内容讲授前先提出问题（如，为何在纯铁中加入少量的碳元素所形成的钢要比纯铁坚硬很多），然后进入到具体理论知识的讲解，让学生带着问题进行课下思考及自学，最后在课堂讨论环节提出自己对问题的解答及看法。通过这样的方式，使学生的学习目标更加明确，获得理论联系实际、分析问题、解决问题的能力。
2.多媒体教学与板书教学动静结合。由于《材料科学基础》课程的许多基础理论及概念都是从材料内部的微观组成出发，比较抽象、不够直观。为了将抽象概念具体化，在教学过程中应充分发挥多媒体的辅助作用，通过引入三维结构模型以及动态模拟画面的形式对一些抽象的或语言难以准确描述的基本理论、基本概念、基本结构等进行直观的演示。既能提高学生课堂上的注意力，又能加深学生对知识点的认识与理解，同时也大大地提高了课堂效率。然而，在多媒体全面普及并且在教学过程中占主导位置的现代教学中，我们一定不能忽略板书的作用。对于讲解一些需要学生强化记忆的重要原理理论，一味单纯地使用多媒体则会造成学生记忆效果较差。通过板书的形式进行讲解，可以将学生的注意力集中到板书文字上达到强化记忆的目的。另外，书写板书的过程可以给学生充足的时间对重要知识进行理解。
3.充分利用网络信息技术，建立网络学习平台。近年来，随着互联网信息技术的飞速发展，带给人们生活、工作和学习等方面翻天覆地的改变，也为教育未来的变革之路提供了新的动力和路径。我们的现代课堂教学应该合理地利用智能手机以及互联网，引导学生们利用这些智能设备完成课上及课下的学习。可以在教学过程中应用一些课堂互动工具，例如，雨课堂、微助教、课堂派、UMU和班级优化大师等能有效地调动学生学习积极性、调节课堂气氛的工具，在增加学生参与度的同时还能很好地提高课堂效率。《材料科学基础》理论知识体系庞杂，课程的学时有限，应用课堂互动工具可以完成课前预习+实时课堂+课后考卷全程教学活动的数据采集，以全周期、全程的量化数据辅助教师判断分析学生学习情况，以便调整教学进度和教学节奏，大大提高了课堂效率。
四、建立多元化的考核评价体系
课程往往就是以期末一纸试卷定成绩，但是这样通常不能反映出学生平时的学习状态。另外，考核内容往往局限于教材范围的基本知识点，教师通常按知识点布题，试题内容通常忽视工程实际，不能充分反映学生对理论知识的掌握和理解程度。
针对目前《材料科学基础》课程考核中所存在的问题，我们建立了多元化的课程考核评价体系。综合考虑课程的性质、内容、学习要求等，考核评价体系中包含三部分内容，第一部分平时成绩30%，第二部分课外拓展成绩30%，第三部分期末测试40%。（1）平时成绩包括平时考勤5%、平时作业5%以及课堂表现20%，平时作业主要是指学生完成课前预习、书面作业情况。课堂表现成绩综合反映学生课堂学习状态以及对所学知识消化吸收情况，包括课堂回答问题表现、课堂讨论表现以及课堂练习情况。（2）课外拓展部分主要促进学生将所学基本理论知识与实际生产相结合，结合课堂上所讲授的知识点，提出工程实际中可能遇到的一些问题，以课题的形式下发给学生，让学生结合自己所学理论知识并通过课后查找相关资料的方式提出解决问题的思路，最终完成一份报告。（3）关于期末考试的题目设置方面，题目类型应该更加多样化，适当加入工程实际案例分析题，改变学生死记硬背的考试模式，而是以知识的灵活运用为考察目的。
五、结束语
以培养在材料科学方面具备较宽的基础理论知识，同时还能够掌握必要的材料工程应用技术和基本技能的应用型人才为目标，《材料科学基础》课程教学体系改革主要目的在于调动学生的学习兴趣、引导学生自主学习，让学生学会如何分析、解决工程实际问题，建立基本的工程思维方式。
参考文献：
[1]陈飞.应用型本科教育调整与改革研究[D].华东师范大学，2014：22-25.
[2]潘懋元.什么是应用型本科[J].高教探索，2010，（1）：10-11.
[3]杜双明.材料科学基础课程教学质量保障系统[J].技术与创新管理，2008，29（6）：649-651.
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