“卓越計劃”下應用型高校“材料科學基礎”課程的實踐教學探索

王相虎

【摘 要】“材料科學基礎”課程是材料、機械等專業的核心基礎課程之一，授課內容既具有較強理論性，也與生產實際緊密聯系，本文圍繞教育部“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）項目下人才培養目標，結合目前該課程教學過程中存在的實踐能力培養不足，通過對教學內容、方法與考核評價體系等方面的改革探索實踐，提出一些具體建議，旨在提高該課程教學過程中學生實踐能力培養水平。

【關鍵詞】材料科學基礎；教學內容與方法；實踐能力；考核評價體系

“卓越工程師教育培養計劃”是貫徹教育部《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》精神的一項重大改革計劃，是落實上海電機學院“技術立校、應用為本”辦學方略、實現學校“培養和造就卓越的高等技術應用型人才”培養目標的重要舉措。在理論聯系實際的工程教育傳統基礎上，樹立“面向工業界、面向世界、面向未來”的工程教育理念，以社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，培養在國內同行業具有創新意識和競爭力的技術應用型人才。

“材料科學基礎”課程是材料、機械等業的核心基礎課程之一，研究對象為材料的共性基礎知識，闡明材料的成分、組織、制備工藝和性能之間的關系，與生產實際緊密聯系。“材料科學基礎”課程包涵金屬材料、功能材料等材料科學多方面知識，課程部分內容抽象、概念性強，初學者難以理解，例如晶體結構、結晶過程、位錯等。“材料科學基礎”知識內容又與生產實際緊密聯系，用該課程理論知識可以解釋、指導生產過程中遇到的現象和問題的解決。材料科學是科技進步的先行者，重大科技的進步總是與材料科學相關聯，隨著科學技術的發展，新材料、新工藝、新機理被不斷發現，可以看出，該課程講授的知識要與時俱進，能夠趕上相關學科科技的發展。但是，目前的教學過程中，該課程教材內容和教師授課內容，都偏重于理論教學方面，內容比較抽象，有些知識對于初學者難以理解，如位錯理論等，此外，在一些應用型高校中該課程的授課方式和研究型高校沒有什么差別，實驗和實訓課時不夠，教學過程中授課知識與生產實踐脫節，沒有體現實踐能力培養，不能很好的培養學生解決實際問題的能力，與應用型高校培養目標不相一致。因此，在課程教學過程中，圍繞“卓越計劃”目標，需要加強實踐能力培養，教學內容、教學方法和考核體系的改革勢在必行。

1 優化教學內容，強化實踐教學

上海電機學院是一所工科特色明顯的地方應用型高校，材料成型及控制工程專業于2013年獲批為教育部“卓越工程師教育培養計劃”，“材料科學基礎”課程主要教學對象為該專業本科生。我校的材料成型及控制工程專業以塑性成形工藝及設備、模具設計與制造為主，培養的是工程技術型創新人才，大部分學生畢業后，服務于熱加工、模具制造等行業。因此，需要在夯實基礎、拓寬口徑的前提下，結合我校人才培養目標，優化教學內容，強化實踐教學。

該課程的教學內容主要有材料的結構、相圖、凝固、缺陷、擴散、塑性變形、回復與再結晶以及材料的電、熱、磁、光等性能[1-3]，可以看出，課程概念多且比較抽象。應用型高校隨著教育改革的深入開展，一般設置該課程為48至60課時，課時量偏少，教師在授課過程中為了能夠將課程內容講授完整，往往偏重于理論知識教學，實驗和實訓課時少，導致該課程與工程實際應用聯系不多，不能很好地培養學生解決實際問題的能力，不符合應用型高校和“卓越計劃”的培養目標。為解決這個矛盾，我們采用增加課內實驗課和增設單列“材料科學綜合實驗”課程相結合的辦法，具體為：課內教師開發計算機模擬晶體結構等實踐課程；課外（一般在學期末或假期）增設一周的“材料科學綜合實驗”課程，主要有金屬塑性變形、金相實驗等。此外，該課程有些理論知識過深，導致初學者學習起來感到困難，因此，有必要優化教學內容，降低部分課程內容教學難度與深度，特別是相關公式推導，有些難理解且與后續專業課知識重疊的理論知識可以留待專業課中精講，如位錯理論、鐵-碳合金相圖可以在《金屬學原理及熱處理》課程中精講。

2 改革教學方法，體現實踐能力培養

“材料科學基礎”課程知識內容具有很強的理論性和抽象性，同時，也具有很強的生產實踐性，如果應用型高校仍然采用單一的傳統理論教學模式，就會導致實踐教學效果差，學生的實踐能力也得不到很好培養[4-5]。為提高課程教學效果，特別是實踐能力教學效果，需要根據課程的特點，以材料的“成分-組織-工藝-性能”為主線，把孤立的內容有機的聯系起來，通過教學方法的改進，體現實踐能力培養。

（1）改革單一的理論教學方法。單一的理論教學方法一般是教師在講臺上講授課程，通過“板書”形式表達授課主要內容和邏輯推理，學生做著聽的方式。這樣的授課形式呆板，學生學習效率底下，不適應“材料科學基礎”課程中有關實踐知識教學。為此，我們在授課方式進行了改革探索，在課堂教學過程中采用精講重點內容，略講或以“繁”化“間”方法講解過深的理論知識，增加教師與學生互動討論、學生自學、學術報告（教師參加相關學術報告，將學術報告錄像后在課堂播放的方式）等多種形式的教學方式，讓學生積極參與課堂教學，并讓學生充分感覺到自己才是課堂教與學的主體，增強責任感，覺得自己有責任也有義務學好相關知識，從而達到“拓寬知識廣度，增加學習深度”的教學目標。例如，課堂上可以通過講解實例：比利時在1938 年冬季發生的阿爾伯特運河鋼橋突然斷裂墜河的事件，讓學生感受到真實的畫面，引發學生了解鋼的力學性能與成分之間關聯的興趣，然后，教師可以布置任務讓學生分析原因，最后，教師可以總結分析原因，即，建造橋時，所用鋼材的磷含量過高，引起冷脆，從而造成橋體斷裂，帶動學生思考。

此外，教師要時刻關注本學科最新科技發展情況，要將相關新材料、新工藝、新機理等與教材理論知識融合后，再進行講授，讓學生認識到課本知識確有其應用的地方，增強實踐感，感受到理論知識的重要性，激發學習興趣，例如，任課教師在課堂講授過程中將自己科研工作中的一些成果、相關材料研究前沿領域等結合到課堂教學中，起到拓展學生視野、激發學生好奇心，提高學習興趣，也體現了實踐能力的培養。

（2）充分運用多媒體教學。“材料科學基礎”課程部分內容抽象、概念性強，對于大多數初學者來說，感到難學。因此，在課堂教學過程中，教師應盡可能采用啟發式教育，多使用PPT演示文稿，發揮多媒體輔助教學作用，提高理論教學的直觀性，便于理解接受，例如，用動態畫面演示晶體結晶、空間點陣、晶體缺陷、以及相圖等內容。在多媒體教學的輔助下，組織學生自學，并進行課堂討論，以學生發言為主，這既能讓他們直接參與教學，也能讓教師了解學生學習的不足部分與難點，從而提高課堂的質量和效果。

此外，采用多媒體教學，還可增大教學容量，提高教學效率，積極改進教學過程。例如，在講授金屬形核和長大等理論知識時，采用PPT動畫演示具有很好的教學效果，PPT動畫演示能讓學生直觀感受到晶體形核和長大過程，減少理論教學時間。

3 改革評價方式，提高實踐能力考核比重

“材料科學基礎”是一門理論和實踐相結合的課程，因此，在進行理論教學同時，要加強實踐教學，學生在實踐教學中（下轉第104頁）（上接第160頁）能充分發揮自己的想象力和創造力，擴大知識面，形成工程實踐思想[6，7]。因此，在對學生進行基礎理論考核的同時，更應注重對實踐能力的考核。然而，目前“材料科學基礎”課程的考核普遍存在以下幾方面問題：（1）以卷面單一考試成績決定最終成績；（2）偏重理論知識考試，工程實踐能力沒有引起足夠重視；（3）題目的難易程度難以把握等。

為應付考試，學生往往是在考試前幾天突擊，通過死記硬背有關理論知識應付考試過關，這種應試教育很難調動學生學習的積極性和主動性，考試結束后，學生基本忘記所學知識，達不到培養目標，因此需要對評價方式進行改革。對于“材料科學基礎”這門課程，我們采用量化考核和模糊考核相結合的方式進行，分別占總成績的70%和30%。量化考核還是采用試卷方式進行，主要有理論知識、實驗設計等內容。模糊考核主要根據學生在理論和實驗課中的表現，如出勤率、課堂紀律、向老師提問和課堂回答問題的積極性、實驗操作能力、學習積極性的提高、團隊合作能力等方面，同時結合自評和同學間互評的方式對實驗課程進行考核評價。

4 結束語

當前，我國正處于應用技術大學轉型發展的關鍵時期，“卓越計劃”下教育的重心已不再是單純的知識傳授，更注重學生工程實踐等能力的培養。“材料科學基礎”與生產緊密結合，對于培養材料類和機械類專業學生的基礎理論知識和工程實踐能力極為重要。為實現上述課程目標，我們建議以下改革措施：（1）優化教學內容，強化實踐教學。根據卓越計劃的培養要求，課程教學過程中堅持“實踐能力培養”，突出“應用優先”的培養方向，優化重組授課內容，減少理論課時，刪除過深或難理解的理論知識，增加實踐教學課時。（2）改革教學方法，體現實踐能力培養。（3）改革評價方式，提高實踐能力考核比重，采用量化考核和模糊考核相結合的方式，提高實踐考核比重。

【參考文獻】

[1]董兵海，王世敏，趙麗.《材料科學基礎》課程教學模式探討[J].新課程研究，2008，135：18-20.

[2]崔占全，趙品，景勤，王天生，呂英懷.材料科學基礎的教學改革與實踐[J].教學研究，2007，30（1）.

[3]齊義輝，韓萍.“材料科學基礎”課程的教學改革與實踐[J].遼寧工學院學報：社會科學版，2007，9（2）.

[4]王章忠.材料科學基礎[M].北京：機械工業出版社，2005.

[5]覃海英.《機械工程材料》課程建設與改革淺議[J].廣西大學學報（哲學社會科版），2008，30（增刊）：12-13.

[6]楊雄.材料科學基礎學.教學內容的優化[J].大學時代，2006，（06）：78.

[7]葉宏，等.材料科學與工程專業實踐教學環節的現狀與對策[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2007（2）：138-140.

[責任編輯：朱麗娜]