材料制備技術(shù)一流本科課程建設(shè)與實(shí)踐

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.22.066

摘 要 材料制備技術(shù)是西安航空學(xué)院材料類專業(yè)的必修課程，是一門校級(jí)一流本科課程。一流本科課程建設(shè)的實(shí)施可助力學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才。分析新工科背景下該課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，闡述材料制備技術(shù)一流本科課程建設(shè)的實(shí)施過(guò)程，并對(duì)該一流本科課程建設(shè)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞 材料制備技術(shù)；新工科；一流本科課程；課程思政；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）22-00-03

0 引言

新工科建設(shè)的核心是革新工程教育人才培養(yǎng)方式，提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，樹(shù)立創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育理念，構(gòu)建新工科和傳統(tǒng)工科專業(yè)相結(jié)合的學(xué)科專業(yè)新結(jié)構(gòu)，探索工程人才培養(yǎng)新模式[1-3]。目前，傳統(tǒng)材料類專業(yè)人才培養(yǎng)模式與新工科要求存在一些偏差，如學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與企業(yè)實(shí)際需求存在差異等，主要原因在于專業(yè)理論教學(xué)與工程實(shí)踐脫節(jié)。傳統(tǒng)材料類課程教學(xué)多數(shù)是建立在較為成熟的行業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上的，缺乏新科技和產(chǎn)業(yè)的特征，導(dǎo)致專業(yè)理論教學(xué)與工程實(shí)踐脫節(jié)。同時(shí)，傳統(tǒng)教育模式和人才培養(yǎng)方案知識(shí)體系中教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法單一，教師僅注重對(duì)傳統(tǒng)理論知識(shí)的傳授和積累，導(dǎo)致學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力不足。

西安航空學(xué)院是一所應(yīng)用型本科高校，材料制備技術(shù)是學(xué)校材料類專業(yè)必修的基礎(chǔ)課之一，是在材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)、材料加工基礎(chǔ)和材料性能學(xué)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)講授目前材料常用制備技術(shù)及原理[4-6]。課程主要介紹單晶、非晶、薄膜、功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷制備技術(shù)的發(fā)展概況、原理、設(shè)備與工藝，以及不同工藝參數(shù)對(duì)性能產(chǎn)生的影響。學(xué)校材料制備技術(shù)課程教學(xué)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，提升學(xué)生動(dòng)手能力，加深對(duì)材料形成機(jī)理的理解與認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決相關(guān)材料合成與制備方面問(wèn)題的基本能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。本文對(duì)材料制備技術(shù)課程教學(xué)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，總結(jié)該課程在一流本科課程建設(shè)過(guò)程中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)課程后續(xù)建設(shè)進(jìn)行展望。

1 材料制備技術(shù)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 教學(xué)手段單一，課堂氛圍枯燥

材料制備技術(shù)的知識(shí)點(diǎn)較為抽象，原理解釋和公式推導(dǎo)煩瑣復(fù)雜，傳統(tǒng)教學(xué)課堂氛圍枯燥低沉，單一的教學(xué)模式無(wú)法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的，需要借助信息技術(shù)探索一種符合廣大青年學(xué)子學(xué)習(xí)交流習(xí)慣的全新教學(xué)模式。材料制備技術(shù)課程教學(xué)應(yīng)該堅(jiān)持以生為本的理念，課堂授課應(yīng)結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求，引導(dǎo)學(xué)生將專業(yè)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生融入生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐素養(yǎng)和職業(yè)素質(zhì)。課堂教學(xué)還應(yīng)將材料制備技術(shù)的基礎(chǔ)理論傳授與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等綜合能力培養(yǎng)相結(jié)合，讓學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練體驗(yàn)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫通。

1.2 教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單，高階性和挑戰(zhàn)度不夠

傳統(tǒng)的單晶、非晶、薄膜及陶瓷制備技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)單，部分內(nèi)容在普通化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)等課程中已經(jīng)涉及，本課程教學(xué)中未將知識(shí)和能力有機(jī)融合，影響培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力。在材料制備技術(shù)授課過(guò)程中應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研課題，同時(shí)最好融入企業(yè)實(shí)踐，將專業(yè)知識(shí)與科研及材料制備企業(yè)實(shí)際相結(jié)合，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、實(shí)施和檢驗(yàn)等完成材料制備的全過(guò)程，提高學(xué)生的綜合專業(yè)素養(yǎng)。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

材料制備技術(shù)課程教學(xué)中創(chuàng)新性、綜合性的實(shí)驗(yàn)缺乏，學(xué)生的主體地位未得到體現(xiàn)，同時(shí)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能有效銜接，達(dá)不到相輔相成的效果?；趯I(yè)能力培養(yǎng)要求，課程必須以學(xué)生為中心，構(gòu)建“基礎(chǔ)—實(shí)踐—競(jìng)賽—綜合—?jiǎng)?chuàng)新”層級(jí)遞進(jìn)的“教—學(xué)—賽—研—?jiǎng)?chuàng)”五位一體教學(xué)體系：以課程實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用材料制備技術(shù)的技能；鼓勵(lì)學(xué)生參加競(jìng)賽，以競(jìng)賽為紐帶，以成果為導(dǎo)向，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

2 材料制備技術(shù)一流本科課程建設(shè)與實(shí)踐

2.1 明確課程目標(biāo)

西安航空學(xué)院是一所以工科為主、多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的全日制普通高等學(xué)校，大部分生源來(lái)自西部地區(qū)，學(xué)校始終把應(yīng)用型本科教育放在首位，鼓勵(lì)教師進(jìn)行課程教學(xué)改革。材料制備技術(shù)是材料科學(xué)與工程及新能源材料與器件的專業(yè)核心課程，是必修課程，開(kāi)設(shè)在第六學(xué)期，因此應(yīng)結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位，依據(jù)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型區(qū)域服務(wù)人才的專業(yè)培養(yǎng)要求，從知識(shí)、能力和育人三大方面制定課程目標(biāo)。

1）知識(shí)目標(biāo)：系統(tǒng)掌握材料制備方法的基本概念和基本理論，重點(diǎn)強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，使學(xué)生掌握材料制備的基礎(chǔ)理論知識(shí)。

2）能力目標(biāo)：能在材料工程領(lǐng)域從事制備及分析的科學(xué)研究，具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

3）育人目標(biāo)：擁有良好思想品德，具有持續(xù)學(xué)習(xí)、分工協(xié)作、認(rèn)真務(wù)實(shí)的良好素質(zhì)，具有服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、為西部地區(qū)材料領(lǐng)域建設(shè)作貢獻(xiàn)的自主意識(shí)。

通過(guò)明確知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和育人目標(biāo)等三個(gè)課程目標(biāo)，材料制備技術(shù)課程由“教師講授為中心”轉(zhuǎn)向“學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心”。材料制備技術(shù)以材料制備方法為線索，要求學(xué)生掌握材料制備技術(shù)全流程的特點(diǎn)與應(yīng)用，同時(shí)加強(qiáng)材料基礎(chǔ)理論與前沿分析技術(shù)學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野；要求學(xué)生能夠針對(duì)實(shí)際案例提出有效的材料制備方法，準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)并得到有效結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生解決材料領(lǐng)域復(fù)雜綜合工程問(wèn)題的能力。

2.2 優(yōu)化課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)

優(yōu)化課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)是一流本科課程建設(shè)的關(guān)鍵，西安航空學(xué)院材料制備技術(shù)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)由最早的一位教師發(fā)展到五位教師，教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)科背景分別屬于金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料和高分子材料等四個(gè)二級(jí)學(xué)科，教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員高級(jí)職稱比例為80%，全部為研究生及以上學(xué)歷。教學(xué)團(tuán)隊(duì)定期開(kāi)展教學(xué)研究方法討論。

2.3 創(chuàng)新課程教學(xué)內(nèi)容和模式

材料制備技術(shù)課程采用以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)，逐步從傳統(tǒng)的教學(xué)模式向互動(dòng)性的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。在具體教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和模式的創(chuàng)新。

2.3.1 重塑課程內(nèi)容

積極推進(jìn)課程思政建設(shè)，通過(guò)政策解讀、歷史回顧，將課程背景和材料科學(xué)與工程專業(yè)發(fā)展史、材料與環(huán)境、材料與能源的現(xiàn)實(shí)需求聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生為航空材料領(lǐng)域建設(shè)貢獻(xiàn)力量；內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷進(jìn)行更新，把最新科研成果融入課堂；科研與教學(xué)融合，引入前沿技術(shù)，使教學(xué)適應(yīng)本領(lǐng)域科技發(fā)展的形勢(shì)，將溶膠—凝膠、氣相沉積等科研成果引入課堂教學(xué)，拓展課程的廣度和深度。

2.3.2 創(chuàng)新課堂組織形式

1）課前預(yù)習(xí)：利用信息化資源輔助教學(xué)，讓學(xué)生通過(guò)超星網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、重難點(diǎn)微課視頻進(jìn)行課前預(yù)習(xí)并完成自測(cè)，強(qiáng)化學(xué)生自主能力的培養(yǎng)。

2）課堂互動(dòng)：采用“前景提要，課前提問(wèn)，課中測(cè)驗(yàn)，課堂互動(dòng)”多段式教學(xué)模式，引入實(shí)際材料制備問(wèn)題進(jìn)行案例研討，開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂轉(zhuǎn)變課堂角色，讓學(xué)生查閱學(xué)術(shù)論文制作PPT講解，通過(guò)漸次進(jìn)階、環(huán)環(huán)相扣的啟發(fā)式互動(dòng)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)課堂主陣地的面授氛圍，課程成為教研室觀摩討論活動(dòng)的教學(xué)典范。

3）課后反思：利用電子試題庫(kù)進(jìn)行知識(shí)回顧，通過(guò)繪制材料制備各種方法的思維導(dǎo)圖、PPT進(jìn)行知識(shí)專題總結(jié)，引進(jìn)學(xué)術(shù)論壇啟發(fā)交流。

4）課外實(shí)踐：立足課程理論內(nèi)容，利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和科技競(jìng)賽推動(dòng)課堂創(chuàng)新，指導(dǎo)學(xué)生完成國(guó)家級(jí)“大創(chuàng)”項(xiàng)目，組織學(xué)生開(kāi)展材料企業(yè)實(shí)地調(diào)研，增強(qiáng)課程挑戰(zhàn)度。

2.3.3 積極進(jìn)行教學(xué)改革

首先，把思政教育融入教學(xué)。將課程背景和我國(guó)材料與環(huán)境、材料與能源的現(xiàn)實(shí)需求聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生對(duì)先進(jìn)材料的重大意義有更深刻的理解，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立畢業(yè)后服務(wù)西部材料領(lǐng)域發(fā)展的志向與抱負(fù)。

其次，互動(dòng)啟發(fā)教學(xué)。采用翻轉(zhuǎn)課堂、繪制思維導(dǎo)圖、開(kāi)展知識(shí)總結(jié)等探討式教學(xué)活動(dòng)，借助超星網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)、微課視頻等，打破沉默狀態(tài)，增強(qiáng)課堂創(chuàng)新性。

再次，科研反哺教學(xué)。依托主講教師所主持的國(guó)家基金、省基金及橫向課題，將最新研究成果提煉并融入課堂教學(xué)。例如：將“白光LED用發(fā)光材料”等內(nèi)容融入本科教學(xué)，拓展課程內(nèi)涵和外延，增強(qiáng)課程的高階性，為本科生創(chuàng)新思維培養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)。

最后，實(shí)踐推動(dòng)教學(xué)。注重綜合性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生利用課程所學(xué)知識(shí)積極參與實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生的理論知識(shí)運(yùn)用能力。

2.4 課程建設(shè)成果

在材料制備技術(shù)課程近五年的開(kāi)授和課程建設(shè)中，學(xué)生受益良多，對(duì)課程和授課教師團(tuán)隊(duì)給予高度評(píng)價(jià)；授課教師在近三年的評(píng)教中位列全校前列，課程深受學(xué)生好評(píng)。課程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)教師獲學(xué)校創(chuàng)新課堂大賽一等獎(jiǎng)、上海櫻儂獎(jiǎng)教金，獲評(píng)“西安航空學(xué)院優(yōu)秀教師”，多次在學(xué)校進(jìn)行授課心得分享并開(kāi)展全校公開(kāi)課。材料制備技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行全面改革，使存在的問(wèn)題得到合理解決，全面提升教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型學(xué)生的目的?；诒菊n程指導(dǎo)完成的“鎢酸鹽熒光粉的制備及其性能研究”獲批國(guó)家級(jí)全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，同時(shí)，基于該成果發(fā)表了相應(yīng)的科研論文和教改論文。

在課程建設(shè)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容對(duì)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的支撐和意義，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，充分體現(xiàn)課程“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，助力學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才。

3 材料制備技術(shù)一流本科課程建設(shè)展望

總之，一流本科課程建設(shè)在本科院校發(fā)展中是非常重要的。西安航空學(xué)院材料制備技術(shù)一流本科課程以提升學(xué)生的綜合能力為重點(diǎn)，重塑課程內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，打破課堂沉默狀態(tài)，激發(fā)課堂生機(jī)活力。在后續(xù)課程教學(xué)中，材料制備技術(shù)將在以下幾個(gè)方面繼續(xù)進(jìn)行改革創(chuàng)新，有效發(fā)揮課堂教學(xué)主陣地、主渠道、主戰(zhàn)場(chǎng)作用。

3.1 落實(shí)課程思政，進(jìn)一步強(qiáng)化課程內(nèi)涵建設(shè)

在教學(xué)中全面滲透“工匠精神”“西遷精神”，將航空材料助力國(guó)家重大戰(zhàn)略深度融入課堂教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生積極服務(wù)西部的意識(shí)，提升思政教學(xué)的有效性。

3.2 完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，探索多元化教學(xué)方式

建設(shè)完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，促進(jìn)線下教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合，利用現(xiàn)有課堂、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、超星網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、釘釘群等資源，開(kāi)展多元的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，引入學(xué)生知識(shí)競(jìng)賽，推動(dòng)教學(xué)模式創(chuàng)新，優(yōu)化教學(xué)效果。

3.3 引入科研成果，拓展課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

注重基礎(chǔ)知識(shí)講授的同時(shí)融入學(xué)術(shù)前沿探索，將科研成果有機(jī)融入課堂教學(xué)，拓展有關(guān)材料制備技術(shù)的內(nèi)外調(diào)研實(shí)踐活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建“科教融合、協(xié)同育人”的培養(yǎng)模式。授課教師團(tuán)隊(duì)持續(xù)開(kāi)展科學(xué)研究，提高科研水平，實(shí)現(xiàn)科研反哺教學(xué)。

3.4 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，滿足時(shí)代發(fā)展需求

調(diào)整教學(xué)課時(shí)，使理論與實(shí)踐教學(xué)相平衡，對(duì)傳統(tǒng)制備技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行合理刪減，引入最新的儀器制備理論和實(shí)用案例，滿足材料制備領(lǐng)域?qū)θ瞬排囵B(yǎng)的要求。

3.5 革新考核方式，注重過(guò)程性評(píng)價(jià)

合理弱化閉卷考試權(quán)重，進(jìn)一步加強(qiáng)過(guò)程性評(píng)價(jià)，加大實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核權(quán)重，注重訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

一流本科課程建設(shè)是新工科背景下應(yīng)用型本科院校發(fā)展的重要方面，是培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的重要舉措。材料制備技術(shù)作為材料類專業(yè)的核心課程，將繼續(xù)大力推進(jìn)課程教學(xué)改革，確保一流本科課程建設(shè)的順利實(shí)施。

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*項(xiàng)目來(lái)源：西安航空學(xué)院校級(jí)一流本科課程“材料制備技術(shù)”（編號(hào)：22ZLGC5039）；西安航空學(xué)院校級(jí)本科教材/講義項(xiàng)目“《材料制備技術(shù)》”（編號(hào)：23ZLGC7027）。

作者簡(jiǎn)介：李兆，西安航空學(xué)院材料工程學(xué)院副院長(zhǎng)，博士，教授。