基于新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下材料類課程教學(xué)實(shí)踐與探索

陽建君 范才河 歐玲 蹇海根 劉富生

摘 要：本文以株洲市新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展為背景，以湖南工業(yè)大學(xué)冶金和材料類研究生開設(shè)的材料類專業(yè)課程為基礎(chǔ)，以《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料結(jié)構(gòu)與性能》等課程教學(xué)實(shí)踐為依托，主要針對材料科學(xué)與工程學(xué)科和冶金工程學(xué)科研究生，開展研究生材料類課程教學(xué)實(shí)踐，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、改革課程教學(xué)方式和方法、探索課程教學(xué)多元化考核方式，提高研究生課程學(xué)習(xí)參與度和教學(xué)效果，提升研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)基礎(chǔ);晶體學(xué);教學(xué)改革

本文以湖南工業(yè)大學(xué)冶金和材料等專業(yè)開設(shè)的材料類專業(yè)課程為教學(xué)改革目標(biāo)，具體針對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料結(jié)構(gòu)與性能》等課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)途徑的改革和實(shí)踐而開展。目前針對我校包裝與材料工程學(xué)院和冶金與材料工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)科及冶金工程學(xué)科研究生而開展相關(guān)課程改革。當(dāng)前材料學(xué)科或冶金學(xué)科研究生來源于不同學(xué)校和不同學(xué)科背景，對材料科學(xué)知識的掌握參差不齊，后續(xù)學(xué)習(xí)和研究工作所涉及知識面廣，而同時受教學(xué)課時所限，給后續(xù)教學(xué)工作帶來很大的困難，既要讓全體研究生了解材料科學(xué)的基本知識，又要讓研究生了解材料制備及加工技術(shù)等，難度較大。結(jié)合目前疫情防控期間，不能開展現(xiàn)場面對面教學(xué)等客觀情況，急需對現(xiàn)在課程教學(xué)方法和手段進(jìn)行變革?，F(xiàn)結(jié)合幾位從事材料類或冶金類課程多年教學(xué)工作的老師和從事材料相關(guān)研究的專家一起探討《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料結(jié)構(gòu)與性能》等課程的教學(xué)實(shí)踐，以此為基礎(chǔ)向其它材料類課程拓展[1]。現(xiàn)提出網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)考核和現(xiàn)場考核相結(jié)合的學(xué)習(xí)的方法，網(wǎng)絡(luò)課程穿插一些習(xí)題，查驗(yàn)學(xué)習(xí)學(xué)時，鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)情況占總評成績一定比例，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)考核與傳統(tǒng)模式考核的完美結(jié)合，形式多樣，知識面廣，信息量大，為后續(xù)課題研究工作開展奠定理論基礎(chǔ)，提升研究生基礎(chǔ)理論水平，提高研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量，滿足株洲市新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展人才需要[2-4]。

聚集到株洲市產(chǎn)業(yè)，規(guī)模較大，2019年度實(shí)現(xiàn)規(guī)模工業(yè)總產(chǎn)值超過300億元，年增速10%以上，共有65家被認(rèn)定為省級新材料企業(yè)。株洲新材料產(chǎn)業(yè)以傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級為契機(jī)，以與原有產(chǎn)業(yè)配套為切入方式，現(xiàn)已發(fā)展為包含5大細(xì)分領(lǐng)域（先進(jìn)硬質(zhì)材料、先進(jìn)高分子和高性能復(fù)合材料、特種無機(jī)非金屬材料、先進(jìn)儲能材料、金屬新材料）在內(nèi)的完備的新材料產(chǎn)業(yè)體系，其中先進(jìn)硬質(zhì)合金材料在我國處于龍頭地位，硬質(zhì)合金產(chǎn)量居全球第一。目前新材料領(lǐng)域共有10個企業(yè)技術(shù)中心（國家級5個、省級5個）、5個省級工程技術(shù)研究中心、5個重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（國家級1個、省級4個）?？梢钥闯觯曛奘行虏牧袭a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢非常明顯，在新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，需要大量的專業(yè)技術(shù)人才[5]。

材料類課程作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)研究生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及研究生知識體系的構(gòu)建具有非常重要的作用。但這門課程內(nèi)容繁雜多、涉及的面廣、學(xué)習(xí)過程缺乏歸納性和綜合性，普遍反映“難理解、難記憶、難應(yīng)用”，因此除了授課時要突出重點(diǎn)、講清難點(diǎn)以外，還要注重講課的方式，采用有效的教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效果[6]。

1 合理選擇教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容課時分配

針對包材學(xué)院研究生和冶金學(xué)院研究生，來自不同學(xué)校和不同專業(yè)，學(xué)科背景參差不齊，本科專業(yè)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容大不相同，在課程教學(xué)中，增加了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》基本理論的內(nèi)容講述，把晶體學(xué)、凝固理論、相圖以及高分子材料的特性等內(nèi)容作為重點(diǎn)講述。而冶金與材料工程學(xué)院有大量的校友從事硬質(zhì)合金行業(yè)，校友資源非常豐富，每年從冶金與材料工程學(xué)院招聘大量的學(xué)生從事技術(shù)工作，如2018年畢業(yè)研究生湯郡簽約株洲硬質(zhì)合金有限公司等。在課程教學(xué)方面可以適當(dāng)增加硬質(zhì)合金材料相關(guān)內(nèi)容，突出特色教學(xué)內(nèi)容。在課題結(jié)合方面，2018級研究生中有幾位從事金屬材料腐蝕方面研究工作，尤其鄒慶田同學(xué)師從何新快教授，在教學(xué)過程對金屬材料腐蝕尤其是電化學(xué)腐蝕部分的內(nèi)容講述相對較多，提高課程學(xué)習(xí)與課題研究的融合度，增加課程的適用性。全面了解研究生的學(xué)科背景和課題研究情況，因材施教，因地制宜，合理設(shè)置材料類的課程和分配教學(xué)知識點(diǎn)，并結(jié)合多年來學(xué)生就業(yè)情況對材料科學(xué)基礎(chǔ)知識的訴求，并咨詢相關(guān)專業(yè)教師課程教學(xué)內(nèi)容，統(tǒng)計(jì)專業(yè)課程相關(guān)相近教學(xué)內(nèi)容，注重相關(guān)課程銜接，項(xiàng)目組成員討論合理確定課程內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)等，合理分配各章節(jié)的課時。

2 現(xiàn)場教學(xué)方法、方式的探索與實(shí)踐

在教學(xué)中摒棄以往滿堂灌和只偏重課堂講授的做法，注重現(xiàn)場提問、知識點(diǎn)討論等教學(xué)方法的應(yīng)用;一些新的知識點(diǎn)，以提問的方式或技術(shù)功能需要的方式引出來，特別是在講解新概念、新理論時，常采取提問、討論等方式來引出，并用這些新概念和新知識解釋實(shí)際生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象，激發(fā)研究生學(xué)習(xí)興趣;在講授一些重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容時，采取循序漸進(jìn)、深入淺出、實(shí)例講解的方法，引導(dǎo)研究生學(xué)習(xí)，充分調(diào)動研究生學(xué)習(xí)的積極性、主動性。同時在教學(xué)方法和教學(xué)形式上，提出以專題介紹的形式講述相關(guān)知識點(diǎn)，并結(jié)合株洲市新材料產(chǎn)業(yè)的最近技術(shù)拓展相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，提升課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)合度，在條件允許的情況之下，可以考慮把課堂搬到企業(yè)里，并聘請企業(yè)企業(yè)技術(shù)大牛給予現(xiàn)場授課。

3 傳統(tǒng)的教學(xué)模式與“互聯(lián)網(wǎng)+”相結(jié)合

將多媒體教學(xué)與黑板板書等教學(xué)方式結(jié)合起來，如在給沒有學(xué)習(xí)過《金屬學(xué)》或《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的研究生講授《金屬學(xué)》中的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、鐵碳相圖時，常將實(shí)物模型與多媒體教學(xué)結(jié)合，增強(qiáng)了學(xué)生形象思維的能力，提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。同時充分利用網(wǎng)絡(luò)課程，和挖掘上網(wǎng)教學(xué)資源，加強(qiáng)對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的學(xué)習(xí)和理解。重點(diǎn)內(nèi)容也可以通過網(wǎng)絡(luò)查找一些實(shí)際生產(chǎn)過程中的視頻，增強(qiáng)對知識點(diǎn)消化和理解，如課程在講述金屬材料合金化中，合金化過程其實(shí)就不同元素的相互融合過程，形成一些新相過程，在網(wǎng)上查找了鋁合金熔煉時加入合金元素過程，詳細(xì)了解實(shí)際熔煉過程，這些網(wǎng)絡(luò)視頻教程和實(shí)際操作過程視頻等，變抽象為具體、變復(fù)雜為簡單;課程重點(diǎn)和難點(diǎn)缺少的動畫，進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充制作，原子團(tuán)在內(nèi)壁表面形核和長大過程示意圖等;利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)查閱最新科技動態(tài)資料和生產(chǎn)應(yīng)用，把最新科技產(chǎn)品和生產(chǎn)應(yīng)用與《材料科學(xué)基礎(chǔ)》知識點(diǎn)聯(lián)系起來，并融入到課堂教學(xué)中，提高教學(xué)趣味性和新穎性。

4 變革考核方式

課程考核是衡量對課程知識掌握和知識運(yùn)用熟悉程度，成績將采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺考核與傳統(tǒng)考核相結(jié)合的考核方式，同時還可以針對新材料技術(shù)領(lǐng)域某一個具體的知識點(diǎn)，走進(jìn)企業(yè)調(diào)查研究，以研究報(bào)告的形式來完成相關(guān)的課程的學(xué)習(xí)和考核，實(shí)現(xiàn)材料類研究生考核方式的多元化，形式的多樣化，通過主講教師知識點(diǎn)的講解和企業(yè)的調(diào)查學(xué)習(xí)，提高知識的運(yùn)用能力。轉(zhuǎn)換教師的角色，把教師從以前單一的知識點(diǎn)講解到知識的獲得與技術(shù)開發(fā)相結(jié)合，教師主要是給研究生解答疑難問題等，把學(xué)習(xí)的主動性交給研究生。課程學(xué)習(xí)考核方法盡量降低以一張?jiān)嚲碜鳛樽罱K成績評定成績所占的比例，重點(diǎn)是要讓學(xué)生多參與課程學(xué)習(xí)當(dāng)中，同時提高收看網(wǎng)絡(luò)課程教程自主學(xué)習(xí)能力，加強(qiáng)研究生對所需知識的獲取能力，加深理論知識與實(shí)踐的融會貫通。

5 多學(xué)科交叉融合，組建知識面廣、實(shí)力強(qiáng)大的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)模塊化教學(xué)

研究生材料類課程教學(xué)改革的一個重點(diǎn)，強(qiáng)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)，提升教學(xué)團(tuán)隊(duì)的知識面和應(yīng)用領(lǐng)域。同時立足株洲市新材料產(chǎn)業(yè)，著力打造先進(jìn)硬質(zhì)材料、先進(jìn)高分子和高性能復(fù)合材料、特種無機(jī)非金屬材料、先進(jìn)儲能材料、金屬新材料等五個領(lǐng)域的高精尖的教師團(tuán)隊(duì)。因?yàn)榈搅搜芯可A段，都有一定的自學(xué)能力，同時現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達(dá)，學(xué)校圖書館學(xué)習(xí)資源豐富，完成可以通過資料查找和視頻教程學(xué)習(xí)來基本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。主講教師主要是解答研究生在資料學(xué)習(xí)和調(diào)查學(xué)習(xí)過程中存在的疑惑，這在無形當(dāng)中對主講教師的知識面和學(xué)術(shù)水平提出了更高的要求。同時主講教師不可能上述五個領(lǐng)域的材料知識做到充分的了解，主講教師教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)模塊化，如本項(xiàng)研究工作中，銀老師主講特種無機(jī)非金屬材料，范老師主講金屬新材料、顏老師主講硬質(zhì)合金材料等。實(shí)現(xiàn)一門課程幾位老師來講述完成，基本上都針對主講老師的研究領(lǐng)域內(nèi)容，理論水平非常高，舉例生動形象，還可以更好的引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)企業(yè)參與人學(xué)習(xí)，提升整體的教學(xué)水平和教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)研究生教學(xué)質(zhì)量的大幅提升。

6 結(jié)束語

湖南工業(yè)大學(xué)冶金與材料工程學(xué)院和包裝與材料工程學(xué)院都開設(shè)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《金屬材料學(xué)》和《材料結(jié)構(gòu)與性能》等課程。首先根據(jù)不同學(xué)科背景研究生的知識結(jié)構(gòu)和后續(xù)研究課題等，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)置課程重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容等。針對今年新冠疫情，主講教師采用網(wǎng)上直播課程講述與在線網(wǎng)絡(luò)課程混合式教學(xué)模式。積極尋找網(wǎng)上教學(xué)資源或自建MOOC課程，有所側(cè)重的開展在線MOOC課課時學(xué)習(xí)和習(xí)題演練等。探索探討提問式、小組討論式教學(xué)方法，帶領(lǐng)研究生走進(jìn)新材料企業(yè)，開展硬質(zhì)材料、特種無機(jī)非金屬材料、先進(jìn)儲能材料和金屬新材料等現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)，提高研究生課程學(xué)習(xí)的參與度和學(xué)習(xí)的主動性。課程考核方式多元化，從傳統(tǒng)的試卷、在線考試到提交調(diào)研報(bào)告和小論文等多種考核方式并存，提高研究生對材料科學(xué)的認(rèn)識和理解，提升研究生對材料知識的運(yùn)用能力，并推廣至研究生其它材料類專業(yè)課程的教學(xué)中，提高教學(xué)效果，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，引導(dǎo)研究生立足服務(wù)株洲市新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] http：//metal.hut.edu.cn/info/1005/1612.html

[2] 董兵海，王世敏，趙麗.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式探討[J]. 新課程研究，2008（135）： 18-20.

[3] 李洪波，劉洪麗，王靜，等. “材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程改革的認(rèn)識與實(shí)踐[J]. 中國冶金教育，2009（6）： 41-43.

[4] 王靜，王素梅，宋春梅，等. 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革全面提高學(xué)生素質(zhì)[J]. 鑄造設(shè)備與工藝，2010（2）： 249-54.

[5] http：//qjd.zhuzhou.gov.cn/c16311/20191119/i1244603.html

[6] 盧維奇. 談?wù)劗a(chǎn)業(yè)升級換代形勢下的《新材料》教學(xué)改革[J]. 廣東化工，2016（17）： 235-236.

基金項(xiàng)目：湖南工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目，網(wǎng)絡(luò)時代《材料科學(xué)基礎(chǔ)》微課與現(xiàn)場混合式教學(xué)模式探究（2018B02）

作者簡介：

陽建君（1985.4-），男，湖南衡陽人，湖南工業(yè)大學(xué)教師，博士，主要研究方向?yàn)楦邚?qiáng)韌鋁合金材料。