材料科學與工程專業教學實踐改革研究

柏自奎 王羅新 劉曉洪 郭俊 趙三平

摘 要 材料領域新知識的快速增長，材料科學與工程專業課程內容相應的快速增加，專業人才的需求也逐步由知識型向創新型轉變，材料科學與工程專業的課程教學面臨新的挑戰。本文從學生創新能力的培養、問題為導向的教學過程，現代教育技術相結合的立體教學形式、校企合作的實驗踐教學新模式，考核形式的多層次化幾個方面闡述材料科學與工程專業教學實踐改革的新思路。

關鍵詞 材料科學與工程 教學實踐 創新能力

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.10.061

Materials Science and Engineering Professional Teaching Practice Reform

BAI Zikui， WANG Luoxin， LIU Xiaohong， GUO Jun， ZHAO Sanping

（School of Materials Science and Engineering， Wuhan Textile University， Wuhan， Hubei 430200）

Abstract With the advance in science and technology， the professional course content increase rapidly in materials science and engineering. The professionals demanded were transferred from a knowledge based talents to a creative talents. The personnel training was facing enormous challenges.In this paper， the teaching reform in material science and Engineering was discussed in the cultivation of innovation ability， the teaching process， the application of modern educational technology， the practice teaching model of school enterprise cooperation and the teaching assessment.

Key words materials science and engineering; teaching practice; innovation ability

由于新技術、新設備的更新和優化，新材料存出不窮，材料科學與工程專業所涵蓋的研究內容和領域處于不斷發展之中，材料領域新知識的快速增長，對材料類專業人才的知識結構及創新能力提出了更高要求，材料專業人才的培養將面臨巨大的挑戰。材料科學與工程專業的教學改革要順應社會發展對材料科學與工程專業人才素質的需要。人才素質體現在人才的知識結構與創新能力上。材料科學與工程專業課程體系與教學內容的優化整合就是合理地設計知識結構體系，在教學中有針對性地培養學生這種知識結構，并在教學的實踐過程中培養他們的創新能力。只有具備了相應的知識結構與創新能力的人才才能更好地為社會經濟發展服務。優化整合的課程體系還需要依賴有效的教學實踐轉化為學生的知識結構與創新能力。

從工業化時代，到信息化時代，再到互聯網+時代，人們生活、生產、學習、娛樂方式發生了根本的變化，高校人才培養的方式、培養的目標也應與時俱進。高校課堂教學改革首先應改革是教學思想、觀念和思維方式，再將這種新的思想、觀念映射到教學目標、教學內容，教學實踐的方法和手段中。材料科學與工程專業的教學過程中注重專業知識的基本概念、原理，形成相應的知識結構，在實驗實踐教學中，理論與實踐相結合，培養對知識的應用與創新的能力。①課程教學的目的不在只是灌輸知識，更是啟迪如何運用知識解決實際問題的創新能力。材料科學與工程專業教學實踐的改革應從如下幾方面入手：

1 以培養學生的創新能力為基礎的教學實踐

縱觀中國教育的發展，我們會發現我們教育的目的也是入時俱進的，從傳授知識到學習能力的培養，到互聯網+時代的創新能力的培養。當然我們得承認創新能力的培養與發展是以具有較強的學習能力與掌握豐富的知識為基礎的。學習能力的培養是現代現代教育的一個重要方面。②幫助學生掌握正確的學習方法，培養學生的學習能力，變授人以魚，為授人以漁，為以后的學習、工作奠定堅實的基礎。在教學過程中，不只是老師的教，還可以是學生的教，嘗試“教”與“學”的換位，激發學生自學的積極性，在學生的高度參與中老師歸納、總結所學的新內容。以典型例題分析，加深新內容的理解。理論課與實驗實踐課相結合，將學習能力的培養提升到知識應用能力的培養;教學中結合專業特色，對行業發展的新問題及其解決的辦法展開討論，在知識的應用中培新養學生的創新能力。

2 應用現代教育技術與網絡教學資源提升教學水平

傳統的教學過程是一種單向的交際形式，“一人講，眾人聽”，學生處于被動接受的地位，在整個教學過程中老師決定學習內容及講授的速度。老師的講授及板書為主要傳播媒介和活動方式，教師教學過程中有效信息量低，學生能接受的信息更低，教學效果的反饋信息十分含糊和滯后，教學效果差。不利于知識的傳授與學生學習能力的培養。

為進一步提高教學質量，應進行教學方式和手段的改革，將現代教育技術與傳統教學手段相結合。基于網絡技術及校級、省級、國家級精品課程的教育資源共享，并結合學生的實際情況，收集整理，精選符合學生實情的音視頻教學課件。充分利用現代教育技術以多種形式展現教學內容，創造沉浸式教學氛圍。將材料的微觀理論模型轉化為宏觀實物模型展現在教學過程中，將材料的力、光、電、熱、磁等宏觀性能與微觀結構相關聯，將抽象的概念形象化，形象的模型具體化，特征描述的定性變化提升到定量變化，分散的知識點系統化，循序漸進，逐步形成清晰的知識結構，教學效果將事半功倍。學生參與度高，課堂教學形象、直觀、生動、活潑，教學過程互動性加強，有效信息量大，激發學生學習的積極性，也營造了良好的教學氛圍。③④

以網絡技術為基礎的信息傳播平臺，教學亦不局限于課堂教學，慕課、微課堂、視頻公開課、QQ群、微信群、學習軟件、模擬教學軟件等實時地擴展了教學平臺，形式更多樣，方法更靈活，每一位老師都應該因地制宜、因人而異、以教學內容而擇法，形成豐富多樣的立體化教學形式與方法。

3 采用以問題為主導的教學形式

以問題為主導的教學形式就是“啟發式”、“探索式”和“討論式”統稱。材料科學與工程專業與其他專業一樣，課堂教學形式對學生的學習行為和學習效果有重要影響。⑤以問題為主導的教學更能體現出學習者的積極參與，以學生為主體，圍繞教學問題以小組為單位進行討論的教學形式，將說教式教學轉換為學生自主探究式學習，通過將教學目標中學生需要掌握的知識點及運用知識的能力轉換為一個實際的問題，通過對問題的解答達到知識的掌握與能力的培養的教學目標。這對老師提出了更高的要求，需要老師從更高的角度精心設計教學問題，引導學生去思考、去分析，將學生的被動學習變為主動學生、思考。有利于培養學生的解決問題的能力與創新思維的能力。

以問題為主導的教學形式，這個問題就是章節主要教學內容、核心、重點問題，是構成學生知識結構的主體，核心、重點問題抓住了，次要問題就迎刃而解，大大提高教學效率，節省大量課時，同時可增加材料科學與技術的飛速發展產生的新知識、新技術、新方法等新的教學內容。以期破解材料科學與技術的飛速發展帶來的材料科學與工程專業知識的快速增加與更新同高等教育的有限學時之間的矛盾。

4 建立校企合作的實驗實踐教學新模式

專業理論知識的掌握與專業實驗實踐能力既有密切聯系，又有相對獨立性。專業理論知識是提高實驗實踐能力的基礎，實驗實踐過程是培養創新能力重要環節。學生的綜合素質就體現在實驗實踐過程的解決問題及其創新能力。加強實驗實踐部分是基礎課程改革的重要任務，實踐教學要到企業中去，到生產車間中去。實驗實踐教學四年不間斷，企業學習四年不間斷。構建和完善“以實驗及實踐技能訓練為基礎，以基礎理論知識與生產實際相結合的遞進式實踐教學模式，以培養學生的專業實踐與創新能力。認識實習，金工實習，課程設計、生產實習，畢業實習、畢業設計，寒暑假期的社會實踐，以及實施的校級、省級、國家級大學生創新創業訓練計劃，貫穿于大學四年的不同階段，體現實踐技能系統訓練與科學研究能力培養相結合的“通識性認識、基礎性實踐、專業性綜合、系統性創新”四個遞進式層次。教學走出校園，向行業企業延伸、合作，采取走出去、請進來等多種形式。組織專業教師參加各級工程實踐能力提升培訓，鼓勵教師深入到企業生產實際，尋找科研課題，開展產學研技術合作，增加工程實踐經驗，也將是教師的教學過程更接地氣。另一方面，聘請企業高級專業技術人員為兼職指導老師。課程設計、畢業設計選題來源于企業生產實際問題，指導老師采用雙導師制，培養學生的生產實踐能力、創新能力，為社會培養出合格的創新型人才。

5 考核形式的多層次化

考核是教學的重要和關鍵環節，對整個教學過程具有指揮棒的作用，對教師和學生具有雙重的制約作用，檢驗教師的教學效果與學生學習效果。傳統的“一考定總分”的考核形式，存在諸多局限，不能真實反映學生對教學內容的掌握情況與創新能力。建立多元化的綜合考核手段，以此促進學風、教風的轉變，使考核結果真實地反映學生的學習效果與創新能力。課堂作業，隨堂測驗的表現都計入最終的考核中。特別是在通識課程、基礎課程、部分專業基礎課程結束后，以典型的課程設計為紐帶，幫助學生將所學相關知識橫向串聯起來，增強不同課程之間的聯系。并檢查對所學內容掌握程度及應用知識解決實際問題的能，將檢查的結果也作為課程考核中重要的一部分。教學考核不僅是對學生的考核，還應包括對教師的考核，由任課教師組成評估團，以年級為階段，分階段檢查我們的培養目標是否實現，學生是否達到原設計的知識結構與能力，考核是教學管理的重要手段，長期有效的教學評價機制的建立，在各學科老師之間形成良好的溝通渠道，將有利于及時發現和解決教學過程的中的問題，也將有利于教師教學水平、特別是年青教師教學水平（包括教態、語言、對內容的整體布局）的提高，將保證教學實踐方式與時俱進、教學實踐效果在循環中得到提高。

6 教學實踐改革的預期效果

教學實踐的改革是高校教學改革永恒的主題，更是材料科學與工程專業教學改革的重要內容。教學實踐方式的改革將會大大提高教學效率，節省大量課時，同時可增加材料科學與技術的飛速發展產生的新知識、新技術、新方法等新的教學內容。以期破解材料科學與技術的飛速發展帶來的材料科學與工程專業知識的快速增加與更新，同高等教育的有限學時之間的矛盾。為材料學課程的開設、選修課的開設及學生的個性化發展提供了時間條件，將材料科學發展的最新成果引入到學校教育中，教學內容緊隨行業發展、社會經濟的發展，所培養的人才更接地氣，滿足人才市場的需要。

教學實踐改革為材料學培養目標的實現，培養合格的材料科學與工程專業人才提供了可靠保障，使材料學專業學生不僅是掌握材料理論與材料行業實踐技術的復合型人才，更具有對知識的應用與創新能力的創新型人才。

注釋

① 胡茂良.以材料學專業為例淺析高校課堂的教學改革[J].教育教學論壇，2014.1：34-36.

② 戴培邦.更新教育思想和方法，提高材料學課程教學質量[J].科技創新導報，2011（19）.

③ 王玉梅.互動式教學的實踐與收獲[J].讀與寫雜志，2012（4）：133.

④ 吳海花.應用信息化手段實現師生互動教學的探討[J].計算機光盤軟件與應用，2012（12）：245.

⑤ 莫再樹.專業英語教材建設：問題與策略[J].外語界，2003（4）.