《相變理論》創(chuàng)新性研究生課程改革的研究

李 惠焦 雷蘆 笙陳洪美周 虎

（1.江蘇科技大學(xué) 先進焊接技術(shù)省級重點實驗室，江蘇 鎮(zhèn)江212003；2.江蘇大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212013）

創(chuàng)新精神是民族進步的靈魂，知識創(chuàng)新是一個國家經(jīng)濟、文化、科技發(fā)展、文明進步的直接動力。隨著21世紀(jì)知識經(jīng)濟時代的到來，科技、經(jīng)濟的國際競爭日趨激烈，為積極而有效地應(yīng)對目前的國際形勢，必須加強對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，而培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要核心在于培養(yǎng)高科技人才。高等教育作為國家創(chuàng)新體系的重要載體，必須擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)高科技人才的重任，在高等教育中研究生的培養(yǎng)正是高層次人才培養(yǎng)的主要模式。隨著國家科技、經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，社會對高科技人才提出了更高的需求和要求，希望進入到社會各個行業(yè)的高科技人才不光理論水平高，還能理論結(jié)合實際，解決生產(chǎn)實際問題，同時還具有潛在的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，為社會創(chuàng)造更大的價值。所以在現(xiàn)代高等教育中研究生的培養(yǎng)工作不僅要求學(xué)生進行系統(tǒng)的理論課程的學(xué)習(xí)，還要結(jié)合生產(chǎn)實際進行科學(xué)研究，并能提出新見解，建立新理論，在此培養(yǎng)過程中應(yīng)將創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練貫穿于其中。在研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中課程教學(xué)發(fā)揮著重要的作用，如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神的綜合型高層次人才，是每位高等教育工作者需要思考和解決的問題。本文針對材料類研究生課程《相變理論》的教學(xué)改革與教學(xué)創(chuàng)新問題，結(jié)合研究生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)進行深入探討，研究《相變理論》課程的改革措施，以期達(dá)到提高研究生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的重要目標(biāo)。

1 《相變理論》在材料類研究生科學(xué)研究與課程教學(xué)中的重要性

著名化學(xué)家唐有祺教授說過：在自然科學(xué)中，探明物質(zhì)的結(jié)構(gòu)始終代表著基本理論研究的一個頭等重要的方向。而金屬的結(jié)構(gòu)取決于滿足一定的熱力學(xué)動力學(xué)條件的相變過程，所以材料類研究生要做好科學(xué)研究，就一定要有深厚的固態(tài)相變的理論知識作為堅實的基礎(chǔ)。上海交通大學(xué)徐祖耀院士一生致力于金屬的固態(tài)相變過程及機理的揭示與研究，在M相變、B相變、形狀記憶合金及金屬材料熱力學(xué)諸領(lǐng)域取得了豐碩的研究成果。揭示了在無擴散型的M相變中存在原子的擴散，由此重新定義了M相變的基本概念，修正了經(jīng)典動力學(xué)方程；成功地利用熱力學(xué)計算鐵基、銅基合金等材料的Ms點;運用群論分析馬氏體相變晶體學(xué)；創(chuàng)建了銅基合金貝氏體相變熱力學(xué)，論證了貝氏體相變的擴散機制并發(fā)現(xiàn)Zr02-Ce02中的貝氏體相變；建立形狀記憶合金的物理-數(shù)學(xué)模型，發(fā)展了形狀記憶材料；優(yōu)化了一些實用材料的相圖，推出Cu-Zn相圖熱力學(xué)，以及雜質(zhì)元素在鋼中分布熱力學(xué)等。因此《相變理論》是為材料類專業(yè)研究生開設(shè)的一門十分重要的專業(yè)課，是材料類研究生在科學(xué)研究中進行理論分析的基本依據(jù)，是培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、理論指導(dǎo)實踐能力的重要課程，也是材料類研究生進行科技創(chuàng)新實踐的基礎(chǔ)。

2 《相變理論》研究生課程改革的目標(biāo)

研究生教育中非常重要的環(huán)節(jié)就是課程教學(xué)、科研訓(xùn)練，這兩個環(huán)節(jié)相互融入、相互貫通、相互促進。因此研究生課程教學(xué)也肩負(fù)著實現(xiàn)“傳授知識、轉(zhuǎn)換知識、提高科技創(chuàng)新能力”的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)的研究生課程教學(xué)中，重點突出老師的教，而欠缺學(xué)生的“學(xué)”，這個“學(xué)”包括學(xué)生學(xué)會將理論知識應(yīng)用于科研，學(xué)會運用所學(xué)的知識解決科學(xué)問題、學(xué)會一種科學(xué)的思維模式、學(xué)會應(yīng)用所學(xué)的科學(xué)知識進行科技創(chuàng)新。

針對以上課程教學(xué)中存在的“教與學(xué)”不能相長的問題，本文認(rèn)為在《相變理論》課程教學(xué)改革的過程中，首先要提出的目標(biāo)是：在教師講課的過程中，在鞏固與加深本科基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的同時，還要多思考一些好的教學(xué)理念和教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、批判性思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，幫助研究生通過本門課程的學(xué)習(xí)來提高將理論知識應(yīng)用于實踐的能力。

3 材料類創(chuàng)新型高層次人才培養(yǎng)與《相變理論》研究生課程建設(shè)、改革的關(guān)系

著名教育家洛克菲勒曾說:“知識是外在的，是我們對所見事物的認(rèn)識；智慧則是內(nèi)涵的，是我們對無形事物的了解。只有二者兼?zhèn)?，人才能全面發(fā)展”。這說明知識是能力轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)和前提，也是創(chuàng)新性復(fù)合型人才培養(yǎng)的基本保證。研究生教育的重要目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高水平高素質(zhì)科技人才。所謂的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力正是建立在合理堅實的基礎(chǔ)理論知識之上，所謂的創(chuàng)新是對所學(xué)理論知識的轉(zhuǎn)化和整合。所以在培養(yǎng)研究生的過程中，讓研究生很好地掌握基礎(chǔ)理論知識是創(chuàng)新意識培養(yǎng)的基石。創(chuàng)興意識就像一棵大樹，要長成棟梁，必須有堅實有力的根系和肥沃的土壤，堅實的理論知識就是提供養(yǎng)料的土壤，為創(chuàng)新提供源源不斷的動力。研究生課程作為理論知識的載體，課程內(nèi)容的完善與合理性在一定程度上決定著研究生基礎(chǔ)理論的合理形成和創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的發(fā)展。

《相變理論》是材料學(xué)科非常重要的一門課程，是材料類研究生進行科學(xué)研究的最基本的理論知識，所以針對本門課程在教學(xué)過程中存在的問題對其進行課程建設(shè)與改革是非常重要的，通過對本課程的改革來保障我校材料類創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

4 《相變理論》課程教學(xué)目前存在的主要問題

4.1《相變理論》課程在江蘇科技大學(xué)研究生課程教學(xué)大綱中幾經(jīng)修訂，由原來的學(xué)位課改變?yōu)檫x修課，課時數(shù)壓縮為32學(xué)時。本門課程是非常重要的理論基礎(chǔ)課，是研究生從事材料學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究，分析問題中會用到的非常重要的理論知識。從學(xué)時來看，32學(xué)時的課程教學(xué)時數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)的需求，另外也會造成研究生認(rèn)為學(xué)時數(shù)少不重要，影響學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生學(xué)習(xí)《相變理論》的熱情和興趣明顯不足，影響教學(xué)效果。

4.2《相變理論》課程教學(xué)內(nèi)容相對較為陳舊，實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容缺乏新穎性。首先，本課程屬于傳統(tǒng)課程，教材內(nèi)容雖然經(jīng)典，但是材料領(lǐng)域的新型產(chǎn)業(yè)日新月異，光講述一些基本理論已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型研究生的要求。所以應(yīng)對本課程進行教學(xué)改革，將一些與本校辦學(xué)特色比如船舶海洋相關(guān)材料的固態(tài)相變新進展引入到課堂中來，一方面開拓學(xué)生的視野，另一方面還能促進研究生的就業(yè)。

4.3《相變理論》課程實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容缺乏新穎性、創(chuàng)新性。因為研究生的培養(yǎng)任務(wù)是使學(xué)生具有較高的科研素質(zhì)和良好的創(chuàng)新實踐能力，所以對于研究生的教育來說，實踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)過程是非常重要的。以往《相變理論》課程的實踐性環(huán)節(jié)突出了解鋼鐵材料的相變過程，由于學(xué)校測試手段有限，弱化了相變過程中微觀結(jié)構(gòu)及物相晶格變化，而這部分內(nèi)容正是理解相變本質(zhì)非常重要的環(huán)節(jié)。由于缺失此環(huán)節(jié)，研究生做完實驗后，無法獲知材料實際相變后的微觀變化，無法真正掌握相變理論知識。

5 以改革和創(chuàng)新為導(dǎo)向的研究生課程建設(shè)嘗試

5.1 教學(xué)思路的改革

我國長期以來以應(yīng)試教育為主，造成學(xué)生僅滿足于混學(xué)分，答辯蒙混過關(guān)，缺乏科學(xué)創(chuàng)新的能力，習(xí)慣于用考試的分?jǐn)?shù)來代替科研能力、創(chuàng)新素質(zhì)的考查。長此以往，高校培養(yǎng)的研究生缺乏挑戰(zhàn)意識、創(chuàng)新意識。然而隨著科學(xué)發(fā)展的日新月異，社會對科技人才的要求越來越高，不僅要求其掌握扎實的理論知識，還要求高科技人才具有積極的科研興趣和較高的創(chuàng)新能力，這樣才能更好地促進科學(xué)的進步，進而帶來社會的跨越式發(fā)展。所以目前非常緊迫的事就是轉(zhuǎn)變研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中教師和學(xué)生的授課與聽課的觀念，要求教師積極參與研究生創(chuàng)新模式的課程建設(shè)與改革，在課程改革中強調(diào)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。應(yīng)嘗試在教學(xué)環(huán)節(jié)中增設(shè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容，改革研究生原來卷面考試的單一模式等方法，突出課程教學(xué)中的創(chuàng)新性、前沿性和綜合性要求。

5.2 教學(xué)內(nèi)容改革

探索以課程理論為基礎(chǔ)，以教學(xué)方法為手段，以實踐為目的的教學(xué)改革思路，其主要培養(yǎng)研究生主動運用理論知識發(fā)現(xiàn)、分析、解決實際問題的能力，培養(yǎng)研究生獨立自主的科研創(chuàng)新能力，最終實現(xiàn)科學(xué)知識、科研能力以及科研創(chuàng)新素質(zhì)的共同提高。應(yīng)結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)特色和人才培養(yǎng)的模式，對研究生課程《相變理論》進行改革，具體內(nèi)容如下。

（1）結(jié)合本校辦學(xué)特色，增加本行業(yè)內(nèi)最新研究內(nèi)容，反映最新的科學(xué)研究方向，拓寬研究生視野。結(jié)合本校以船舶行業(yè)為背景的辦學(xué)特色，增加金屬材料表面相變內(nèi)容，比如增加等離子噴涂、激光熔敷、電子束和離子束等高能束對材料表面處理和改性方面的內(nèi)容，研究表面經(jīng)過處理后材料的相變規(guī)律，拓寬僅限于鋼鐵材料的相變理論的知識面。

（2）結(jié)合新興產(chǎn)業(yè)形勢，反映當(dāng)前市場需求，激發(fā)學(xué)生積極探索進取精神。例如本校新辦的電子封裝專業(yè)，就是在電子芯片的加工制造過程中，為了減少微缺陷，對硅片進行快速熱處理。向?qū)W生介紹這些新興的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，并告知學(xué)生我國的這個行業(yè)在世界上還處于較為落后的水平，由此激發(fā)學(xué)生為祖國富強而努力學(xué)習(xí)。

（3）將近現(xiàn)代材料分析測試手段引入到課程教學(xué)中，增加一定的實踐性環(huán)節(jié)，通過具體的實驗讓學(xué)生理解相變的過程、相變的機理，并引導(dǎo)學(xué)生積極思考與自身科研課題相關(guān)的問題，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維。隨著學(xué)校材料學(xué)科近年來的快速發(fā)展，學(xué)校購置了大量先進的測試儀器，因此在課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，加入了這些大型儀器設(shè)備的使用內(nèi)容，對研究生開放先進的實驗儀器設(shè)備。比如TEM、SEM、XRD、DSC等先進的儀器，使研究生親自操作儀器，積極主動地去理解和辨識經(jīng)過不同的溫度處理后的金屬材料相變前后微觀結(jié)構(gòu)的變化、相變點的測試等方面的知識。這種開創(chuàng)性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革將大大促進研究生實踐動手能力的提高，激發(fā)學(xué)生的科研熱情和探知未知科學(xué)知識的興趣，進而提高學(xué)生的知識創(chuàng)新的能力。

5.3 教學(xué)方法與課程考核的創(chuàng)新性改革

改變了過去教學(xué)課堂講授與板書相結(jié)合的傳統(tǒng)方法，采用多媒體課件進行教學(xué)，集文字、音、像、聲、動畫、圖像、視頻等于一體。重點輔以必要的文字板書，向?qū)W生傳授的信息量、知識點得到大幅度增加。學(xué)生的感官得到多種刺激與吸引，調(diào)動了學(xué)生的積極性，大大提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。注意用教改成果、學(xué)科發(fā)展成果來充實教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)方法上，本課程引入了新的教學(xué)模式，比如教師在講授完相變的基本理論和基本概念后，采用專題教學(xué)、研討式教學(xué)的方式，讓學(xué)生分成5-6個小組，分配不同的主題。讓研究生親自查閱資料，制作多媒體，自己講解，學(xué)生提問，老師幫助解疑，進而完成主題內(nèi)容。這樣就避免了學(xué)生單一地記錄筆記，改變了以往灌輸式的教學(xué)，讓每個學(xué)生都能積極參與到教學(xué)活動中來，享受獲取知識的快樂，感到更充實，同時也培養(yǎng)了研究生的自學(xué)能力和自我思考能力。通過這種教學(xué)模式的改革，研究生們在學(xué)習(xí)完這門課程后，不僅能夠了解相變的概念和公式，而且還能準(zhǔn)確掌握該課程涉及的國內(nèi)外新理論、新方法、新技術(shù)，甚至能提出新的見解。

另外，本門課程也積極探索了新的考核模式，比如在課程的總成績中加大了實踐成績的比例，改革了以前卷面考試的單一模式，增加了專題研討的分值。另外學(xué)生在課后還要將自己的科研課題與本門課程結(jié)合起來，通過查閱資料撰寫一篇3000-5000字的科技論文。這些新的考核模式更有利于學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)科學(xué)知識，并將本課程的基本理論運用于自己的科研實踐中，極大程度地提高研究生的科研素養(yǎng)和科技創(chuàng)新能力。