新工科專(zhuān)業(yè)核心課程教學(xué)方法改革研究

高晨

摘要： 為了解決工科學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程不感興趣的問(wèn)題，以高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)過(guò)程為例，在激發(fā)學(xué)生好奇心和好奇心的基礎(chǔ)上，不同于傳統(tǒng)的教學(xué)順序，教師首先解釋晶體和原子模型，然后研究相圖。教師帶領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行二元合金冷卻曲線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)際操作，使學(xué)生掌握制作金相試樣和冷卻的方法。在學(xué)習(xí)理論之前，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)首先教導(dǎo)學(xué)生觀察二元合金轉(zhuǎn)變過(guò)程中的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象、數(shù)據(jù)測(cè)量、驗(yàn)證和收集。通過(guò)這種教學(xué)方法，學(xué)生可以提前認(rèn)識(shí)到理論學(xué)習(xí)在促進(jìn)科研活動(dòng)中的重要性，而不是用固定的知識(shí)來(lái)預(yù)裝。因此，當(dāng)好奇心作為一種激勵(lì)能量在課堂上使用時(shí)，認(rèn)知過(guò)程可以被高度激活。

關(guān)鍵詞：學(xué)生; 教學(xué)法; 材料學(xué); 求知欲; 相圖;

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：（2021）-09-385

引言：為了迎接新經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，面向未來(lái)發(fā)展，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略，滿(mǎn)足行業(yè)需求，“新工程科”提出了深化工程教育改革的重大行動(dòng)計(jì)劃。2017年以來(lái)，教育部發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展新型工程研究與實(shí)踐活動(dòng)的通知》等一系列文件，探索新形勢(shì)下工程教育的模式和變化。因此，新型工程的建設(shè)受到了高校的廣泛關(guān)注。推進(jìn)和實(shí)施工程新學(xué)科對(duì)深化工程教育改革，建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)，服務(wù)和支持經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

一、新工科專(zhuān)業(yè)課程改革概述

工科新課程的“新”主要體現(xiàn)在新的教育理念和新的學(xué)科專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)上[1]。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)工程需要進(jìn)行改造和升級(jí)。工程新學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展，要求工程教育具有創(chuàng)新性、綜合性、全周期性的“新理念”和學(xué)科專(zhuān)業(yè)的“新結(jié)構(gòu)”。新的工程學(xué)科結(jié)構(gòu)不僅包括高等學(xué)科專(zhuān)業(yè)，而且包括對(duì)傳統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)的改革與創(chuàng)新，以反映工程教育的新要求。推進(jìn)傳統(tǒng)工程課程的跨界整合與跨界整合，對(duì)于培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的人才具有重要意義。實(shí)踐環(huán)節(jié)是工程教育中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和適應(yīng)相關(guān)行業(yè)的能力有著直接的作用。因此，構(gòu)建工程實(shí)踐教學(xué)新體系顯得尤為重要。隨著各種高性能材料的廣泛應(yīng)用，我國(guó)迫切需要材料專(zhuān)業(yè)人才。本文提出的教學(xué)方法是以學(xué)生如何做事為基礎(chǔ)，將有目的地學(xué)習(xí)或?qū)W習(xí)的個(gè)體劃分為教與被教，從而拓展學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，使之具有實(shí)踐性。將這種方法或模式應(yīng)用于材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)活動(dòng)中，不僅為學(xué)生提供了實(shí)現(xiàn)學(xué)業(yè)和智力成長(zhǎng)的工具，而且有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值，提高自尊和自信，防止成為網(wǎng)絡(luò)的犧牲品。根據(jù)阿根廷理工大學(xué)工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的實(shí)踐，以材料專(zhuān)業(yè)為例，從金屬鑄造實(shí)驗(yàn)入手，以實(shí)踐為理論教學(xué)的前提。傳統(tǒng)教學(xué)認(rèn)為實(shí)踐只是理論的副產(chǎn)品。通過(guò)這種從實(shí)踐到理論的教學(xué)方法，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)秩序。在某種意義上，學(xué)生們開(kāi)始面對(duì)學(xué)習(xí)，克服任何可能分散他們注意力的障礙。

二、 從實(shí)踐到理論的過(guò)程和方法

所采用的方法是使用直接教學(xué)法來(lái)完成兩種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的金屬鑄造工藝，學(xué)生們被要求自己切割和稱(chēng)量金屬材料，然后老師指示他們加熱金屬，直到它完全熔化。還鼓勵(lì)他們參加輔助工序，如澆注金屬、加入助熔劑和在爐體上安裝可拆卸的熱電偶。當(dāng)金屬達(dá)到所需溫度時(shí)，取出金屬，放入培養(yǎng)箱，避免立即冷卻。學(xué)生們讓金屬保持涼爽，他們的工作從物理模型開(kāi)始，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里看到的現(xiàn)象，以及被老師和學(xué)者充分記錄和解釋的模型。這意味著重點(diǎn)首先介紹了凝固，枝晶生長(zhǎng)，晶體網(wǎng)絡(luò)，細(xì)胞，最后原子，原子模型，周期表。再一次，課程回到實(shí)驗(yàn)室，在那里制作不同類(lèi)型的鋼的回火樣品。當(dāng)樣品在馬弗爐中加熱時(shí)，它們必須被放置在一個(gè)箱子中，以去除鐵氧化層，這樣它們就不會(huì)脫碳。觀察不同的溫度點(diǎn)和相應(yīng)的冷卻時(shí)間。詳細(xì)的過(guò)程數(shù)據(jù)記錄可以幫助學(xué)生繪制冷卻曲線(xiàn)，找出臨界點(diǎn)并分別標(biāo)記。當(dāng)學(xué)生們學(xué)習(xí)如何制作一小塊金屬時(shí)，每個(gè)小組都仔細(xì)地記錄下所獲得的數(shù)據(jù)，所用的材料，以及基于這些知識(shí)的分?jǐn)?shù)比例。每根鋼筋都被切成兩半，但只有一根鋼筋被鍛煉過(guò)。這兩部分試樣后來(lái)用于研究，制作金相試樣和測(cè)量硬度回火（和非回火）。在鋼筋回火過(guò)程中，教師可以用黑板或鐵碳圖來(lái)教學(xué)生同素異序以及如何改變金屬的組織。當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)終點(diǎn)時(shí)，回火試樣在油或水中冷卻。在接下來(lái)的研討會(huì)中，老師以同樣的方式討論了 fe-c 二元相圖。

三、實(shí)踐結(jié)果與討論

3.1 從實(shí)踐到理論的教學(xué)效果

測(cè)試結(jié)果表明，對(duì)于與測(cè)試內(nèi)容直接相關(guān)的問(wèn)題，學(xué)生可以得到100% 的正確答案，即使將部分內(nèi)容（概念）擴(kuò)展到課外，也可以得到50% 以上的正確答案[2]。最后，應(yīng)該制定激勵(lì)策略來(lái)幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)或復(fù)習(xí)以前的課程筆記。雖然以上述方式編排課程可能會(huì)增加教師的工作量，但教師對(duì)研究結(jié)果的滿(mǎn)意程度顯示這項(xiàng)工作是值得的。在金屬科學(xué)與熱處理課程結(jié)束時(shí)，班上幾乎所有學(xué)生都能夠根據(jù)關(guān)鍵的理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。80% 的學(xué)生說(shuō)他們對(duì)這個(gè)概念充滿(mǎn)熱情。不僅如此，還有一些學(xué)生不努力學(xué)習(xí)，甚至認(rèn)為他們不能學(xué)習(xí)無(wú)聊的東西，改變了他們的想法，重新規(guī)劃了他們課上的學(xué)習(xí)。

3.2 結(jié)果分析與討論

在此背景下，我們研究了網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)引起的社會(huì)問(wèn)題對(duì)學(xué)生注意行為的影響。這種方法有助于讓學(xué)生參與學(xué)習(xí)過(guò)程，以克服這種現(xiàn)象所造成的學(xué)習(xí)障礙，并使教師有機(jī)會(huì)與學(xué)生保持持續(xù)的聯(lián)系[3]。一旦學(xué)生專(zhuān)注于課堂活動(dòng)，無(wú)論是冶金、材料或其他工科專(zhuān)業(yè)，教師有不同的機(jī)會(huì)來(lái)討論學(xué)習(xí)對(duì)個(gè)人的重要性。面對(duì)困難，老師有機(jī)會(huì)向?qū)W生解釋“我不能”不是一個(gè)有效的答案。如果學(xué)生通過(guò)向他們展示如何追求一個(gè)特定的目標(biāo)而獲得滿(mǎn)足感，他們可能需要依靠外部刺激來(lái)避免浪費(fèi)時(shí)間。當(dāng)然，先實(shí)踐后理論的教學(xué)方法也可以極大地改善師生關(guān)系。該方法不同于傳統(tǒng)的主動(dòng)型教師和被動(dòng)型學(xué)生的教學(xué)態(tài)度，通過(guò)平衡師生關(guān)系，將師生關(guān)系建立在一個(gè)平臺(tái)上，極大地減少了師生關(guān)系的存在。良好的師生關(guān)系能顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在師生關(guān)系中，教師在實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中只需正確回答學(xué)生的問(wèn)題，這種親密的感覺(jué)會(huì)讓學(xué)生不再有距離感和陌生感，學(xué)生會(huì)有更大的參與學(xué)習(xí)的積極性。

結(jié)語(yǔ)：由實(shí)踐到理論的教學(xué)方法，是需要事先擬定一個(gè)緊湊的綱要，結(jié)果對(duì)學(xué)生和老師都是積極的。一方面，學(xué)生所獲得的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的概念往往難以有效地掌握。如果將來(lái)他們決定從事技術(shù)管理或科學(xué)研究，這將成為學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的重要組成部分。另一方面，學(xué)生也有機(jī)會(huì)體驗(yàn)自學(xué)的過(guò)程，態(tài)度的轉(zhuǎn)變，消除對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息搜索的過(guò)度依賴(lài)。最后，這種教學(xué)方法對(duì)教師的專(zhuān)業(yè)能力和教學(xué)能力提出了新的挑戰(zhàn)，教師必須重新整合教學(xué)理念和課程體系，以拓寬教學(xué)方法，同時(shí)有效地加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，掌握扎實(shí)的知識(shí)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧義群 ， 張超超 ， 孫雯嬪 ， 肖宗梁 ， 蔣鴻輝. 新工科建設(shè)背景下材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革研究 [ J]· 科教導(dǎo)刊： 學(xué)科探索 ， 2020，（6）：21-22.

[2]朱榮濤 ， 胡炳濤，王艷飛 ， 李延鋒. 新工科下高校實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)體系改革與探索 [J] · 教育教學(xué)論壇 ， 2019，（16）：72-74.

[3]鐘登華. 新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng) [J]. 高等工程教育研究 ， 2019，（3）：1-6，

西安文理學(xué)院