對應(yīng)用型本科大學(xué)中材料科學(xué)基礎(chǔ)課程建設(shè)的思考與探索

李月嬋 付曉燕 曹春燕 謝 安

（廈門理工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門 361024）

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)理論必修課。本課程在內(nèi)容上涵蓋了宏觀、微觀的材料科學(xué)基礎(chǔ)理論和研究材料學(xué)有關(guān)問題的基本方法，主要為其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供有關(guān)材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，并為將來從事材料研究與開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)［1-3］。

廈門理工學(xué)院作為一所應(yīng)用型本科大學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型高級專門人才是其人才培養(yǎng)目標(biāo)。應(yīng)用型、創(chuàng)新型高級專門人才是指具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，掌握一定相關(guān)技能，并具備解決實(shí)際工程中存在問題的能力的專門人才［4］，也就是“理論+技術(shù)實(shí)踐”型人才。為了有效實(shí)現(xiàn)該教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)過程中，教師就要不斷提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力、組織協(xié)調(diào)能力、解決問題的能力及創(chuàng)新能力，滿足應(yīng)用型人才的需求。從廈門理工學(xué)院學(xué)生的實(shí)際情況及應(yīng)用型辦學(xué)定位來看，為了使學(xué)生在掌握材料科學(xué)中基礎(chǔ)知識(shí)和共性知識(shí)的同時(shí)全面鍛煉和提高其實(shí)踐能力，就要保證材料科學(xué)基礎(chǔ)課程建設(shè)的有效性。研究者從自身教學(xué)經(jīng)歷出發(fā)，汲取前人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)［5-7］，根據(jù)不斷變化的教學(xué)環(huán)境及教學(xué)對象，提出了一系列教學(xué)改革舉措。

一、課程建設(shè)的思考

本課程秉承“以學(xué)促用，學(xué)用一體”的教育理念，注重廈門理工學(xué)院“明理精工、與時(shí)偕行”的精神傳承，以“啟發(fā)式”教育為基本原則，以學(xué)生數(shù)據(jù)資源為依據(jù)，采用“導(dǎo)入式”學(xué)習(xí)，保證學(xué)生對材料科學(xué)的基本理論愛學(xué)、善用。但在實(shí)際教學(xué)中，仍然存在諸多問題。

（一）教學(xué)方法亟待改進(jìn)

材料科學(xué)基礎(chǔ)涉及的基本概念多，知識(shí)體系繁雜，傳統(tǒng)教學(xué)過程中往往采用的是“教師講，學(xué)生聽”的輸入式教學(xué)方法。在該教學(xué)過程中，學(xué)生往往處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。這種方法容易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥感，對知識(shí)的掌握也經(jīng)常是“知其然而不知其所以然”，久而久之，便逐漸喪失了對該專業(yè)的興趣。因此，必須改進(jìn)教學(xué)方法，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生由“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)化為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。

（二）教學(xué)內(nèi)容亟待優(yōu)化

材料科學(xué)基礎(chǔ)涵蓋了材料科學(xué)領(lǐng)域的基本知識(shí)和理論，并且涉及新模型、新概念、新技術(shù)，屬于學(xué)科覆蓋面較廣的學(xué)科基礎(chǔ)課。因此，在教學(xué)過程中，教師要合理優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)，既能較完整地掌握材料科學(xué)理論的基礎(chǔ)知識(shí)，又具備一定的分析解決實(shí)際工程問題的能力。

（三）實(shí)踐教學(xué)體系亟待完善

材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在以往的教學(xué)實(shí)踐過程中，側(cè)重強(qiáng)調(diào)對學(xué)生基本動(dòng)手能力的訓(xùn)練，但忽略了對其綜合應(yīng)用知識(shí)能力的提高。因此，急需完善實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，開設(shè)綜合性更強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，以在充分訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題能力的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

二、課程建設(shè)的探索

（一）改進(jìn)教學(xué)方法

在課程教學(xué)過程中，教師改變了傳統(tǒng)的“一言堂”的教學(xué)模式，大膽實(shí)施互動(dòng)式課堂教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，課堂上組織學(xué)生進(jìn)行集體和分組討論。例如，鼓勵(lì)學(xué)生列舉生產(chǎn)實(shí)踐上存在的一些材料問題，組織學(xué)生對這些問題進(jìn)行討論，然后進(jìn)行歸納總結(jié)，得出正確結(jié)論，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生對知識(shí)的認(rèn)知更清晰、更深刻。同時(shí)，以學(xué)生成長曲線數(shù)據(jù)為支撐，引入分級式教學(xué)，針對不同層次的學(xué)生制定不同的教學(xué)目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生的自信心，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。此外，結(jié)合本課程的特點(diǎn)及不同的教學(xué)內(nèi)容，采用了啟發(fā)式教學(xué)、類比教學(xué)等不同的教學(xué)方法。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)，結(jié)合“學(xué)用一體”的教育理念，堅(jiān)持“精選精學(xué)、實(shí)用為主”為原則。具體來說，在教學(xué)過程中，側(cè)重實(shí)用性內(nèi)容的講解，如相圖及其應(yīng)用，而對理論性相對較強(qiáng)的位錯(cuò)彈性性能等則簡單進(jìn)行介紹。講課時(shí)主要是講重點(diǎn)、講難點(diǎn)、講思路、講方法。同時(shí)，采用了模塊化教學(xué)模式，將材料科學(xué)基礎(chǔ)劃分為理論教學(xué)環(huán)節(jié)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。理論課程內(nèi)容劃分為三個(gè)模塊，即微觀結(jié)構(gòu)模塊、顯微組織結(jié)構(gòu)模塊及相圖模塊；實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容也劃分為演示性實(shí)驗(yàn)?zāi)K及綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K。在構(gòu)建課程知識(shí)譜系時(shí)注重系統(tǒng)性，在保證各模塊知識(shí)要點(diǎn)覆蓋完整的基礎(chǔ)上去繁就簡，突出模塊知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為各專業(yè)深入學(xué)習(xí)提供材料科學(xué)理論基礎(chǔ)的必要知識(shí)集合。再者，積極將材料科學(xué)的發(fā)展前沿知識(shí)與最新科研成果融入課堂教學(xué)中，穿插適當(dāng)?shù)目蒲袑?shí)例，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)有所用。比如，在講到相圖測定時(shí)，引入目前比較熱門的擴(kuò)散偶、擴(kuò)散多元節(jié)等概念；在講到鐵碳二元相圖時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生選擇材料的組成、通過熱處理工藝改變材料的組織，獲得特定的使用性能等。此外，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了大膽調(diào)整，在教學(xué)舉例、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)課題等方面盡量取材于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)。

（三）完善實(shí)踐教學(xué)體系

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，開設(shè)綜合性更強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，充分訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用多種知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。比如，開設(shè)“金屬的塑性變形與再結(jié)晶”綜合實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生理解塑性變形的過程對材料組織和機(jī)械性能的影響，了解塑性變形量、熱處理溫度、熱處理時(shí)間對再結(jié)晶后晶粒尺寸、性能的影響。在實(shí)驗(yàn)過程中，按熱處理溫度對學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)學(xué)生的變形量、熱處理溫度、熱處理時(shí)間都不盡相同，學(xué)生除了完成自己的實(shí)驗(yàn)之外，還要進(jìn)行小組分析討論。這不僅訓(xùn)練了學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)融會(huì)貫通的能力，而且使學(xué)生有效掌握了解決實(shí)際問題的技巧。此外，還積極鼓勵(lì)并帶領(lǐng)學(xué)生參加各種材料科學(xué)類相關(guān)比賽，如“全國大學(xué)生金相技能大賽”“全國高校大學(xué)生材料綜合技能大賽”“大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等，“以賽促學(xué)”，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

總之，在整個(gè)教學(xué)過程中，始終堅(jiān)持以材料成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝、性能之間的關(guān)系作為主線，建立起微觀原理與宏觀現(xiàn)象之間的橋梁關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生采用相關(guān)理論解釋生產(chǎn)生活中的宏觀現(xiàn)象。在具體教學(xué)過程中，主要采用課堂導(dǎo)入—新課講授—課堂小結(jié)的教學(xué)模式。在課堂導(dǎo)入過程中，充分利用導(dǎo)言、案例、提問引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在新課講授過程中，積極組織學(xué)生進(jìn)行參與式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生參與度，增強(qiáng)師生互動(dòng)性；課堂小結(jié)時(shí)盡量使學(xué)生有效內(nèi)化課堂教學(xué)傳授的知識(shí)，同時(shí)，進(jìn)行了思想方法的小結(jié)，使學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)到思想方法在解決實(shí)際問題時(shí)的作用。

圍繞應(yīng)用型本科大學(xué)的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)“專業(yè)基礎(chǔ)牢、技術(shù)水平好、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高”的新型應(yīng)用型人才是一個(gè)長期的過程，這對材料科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程材料科學(xué)基礎(chǔ)也提出了相應(yīng)的要求，需要不斷深入改進(jìn)教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、完善實(shí)踐教學(xué)體系及考核體系，努力打造材料科學(xué)基礎(chǔ)課程。