基于CDIO理念的《無機材料科學基礎》課程教學改革初探

李燕

摘要：《無機材料科學基礎》課程是無機非金屬材料工程專業的一門重要的專業基礎課程，該課程對構建該專業工程技術人員的專業知識體系和后續專業課程的學習具有非常重要的作用。文章分析了無機材料科學基礎課程的教學現狀，提出基于CDIO教育理念的無機材料科學基礎課程教學模式及實現方式，進而對無機材料科學基礎課程的教學理念、教學方法和教學評價體系等方面進行了探討。

關鍵詞：CDIO；工程教育；無機材料科學基礎；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）14-0138-02

CDIO程教育理念和CDIO工程教育模式是瑞典皇家愛工學院、美國麻省理工學院等多所國際知名大學在2001年創立的。CDIO是指Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實施）和Operate（運作）。以構思、設計、實施及運作四個環節全過程為載體來培養學生的工程能力，構建以培養學生具備在現代工程環境下賴以生存和成長的學習能力、創新能力、團隊協作精神、交流溝通能力、工程系統的掌控意識和能力為核心的教學目標[1]。該教學模式將教學內容與工程實踐緊密聯系，可以解決目前高校在人才培養中存在的重理論教學輕實踐、理論聯系實踐能力不強、學生眼高手低、自主學習能力差等問題。

一、無機材料科學基礎課程教學現狀分析

《無機材料科學基礎》是材料類專業的一門重要專業基礎理論課程，也是很多高校研究生入學的必考課。該課程在前期基礎課與后續專業課之間起著承前啟后的作用，其內容對構建材料類工程技術和從事材料科學研究的科技人員的專業知識體系，培養學生科學的思維方法和創新能力以及運用基礎理論解決實際問題的能力具有奠基作用，同時，該課程也是其他一些專業課程的基礎[2，3]。它所闡述的材料學基本知識、基本概念、基本規律和基本方法，不僅是學生繼續學習專業課程的基礎，而且也是培養和提高學生科學素質、使學生掌握科學的思維方法和形成科學研究能力的重要內容[4-6]。但是，學生在該課程的學習過程中，普遍反映該課程內容枯燥、抽象、知識面廣且難于理解等，學習難度較大，學生學習的積極性不高.使教學質量受到影響。傳統教學模式重理論傳授，培養的學生往往存在不能將所學理論知識用于解決實際問題，并且動手能力較差等問題。究其原因是傳統教學模式對怎么應用材料科學的基本理論分析解決具體問題的能力培養欠缺。為此，將注重能力培養的CDIO工程教育模式引入《無機材料科學基礎》的課程教學中，在重理論教學的基礎上，加強工程應用方面的教學，綜合培養學生，使學生能學以致用。

二、基于CDIO工程教育模式下的《無機材料科學基礎》課程教學改革

（一）轉變教學理念

教學理念是教學過程的旗幟和核心。傳統的《無機材料科學基礎》課程的課堂教學理念是以教師為中心，忽視了學生的主體地位。而工程教育認證理念是在教學過程中，以學生為中心，充分發揮學生的自主能動性。所以，在近幾年的課程教學中以理論為本，以實踐為輔，將CDIO理念運用到《無機材料科學基礎》的教學中。依據CDIO理念，課堂教學不僅僅是要系統地傳授課程最基本的理論知識，更要培養學生運用所學理論知識去分析和解決工程中具體的、復雜的相關問題的能力，樹立“以學生為主體，教為學服務”的新型教學理念，以學生為核心，讓學生成為整個教學過程的主體。教師通過靈活運用多樣教學方式對學生進行引導和啟發，講授基本知識，并且在課堂教學中引入相關內容的工程案例，積極引導學生加入其中，主動思考、積極討論，使學生學以致用，以培養學生運用所學理論知識去解決工程中實際問題的能力，彌補傳統的《無機材料科學基礎》課堂教學中教師忽視對學生工程應用能力培養的問題。

（二）改革《無機材料科學基礎》課程教學方法

要達到事半功倍的教學效果，好的教學方法的運用是至關重要的。為此，在《無機材料科學基礎》課程改革中改變傳統的教學方式，將CDIO理念引入到教學方法的改革和實踐中，結合教師的實際項目，將理論教學與實踐性環節相結合。

在教學過程中，學生自由組合成若干個小組，每個小組有一個組長，且組長采取輪流制，組長協助老師工作，負責工作進度、成員的工作任務安排等。整個過程學生是主體，教師引導學生學習和實踐，引導學生將理論課學的知識應用到實踐項目中，并在實踐中總結用到的理論知識，真正做到學中做，做中學。

學生每一個項目小組都通過實踐工作的構思、設計、實施、運作4個階段來實現。（1）構思階段：老師下達明確的項目任務書，告訴學生要設計的內容，布置學生收集相關資料，整理資料并寫出完整、規范的文獻綜述，該階段主要鍛煉學生的文獻調研能力、自主學習能力。（2）設計階段：根據項目要求和查閱的文獻資料討論并完成項目方案設計，該階段主要培養學生運用《無機材料科學基礎》課程及相關課程所學理論知識設計可行實踐方案的能力；（3）實施階段：根據設計方案學生自己動手搭建實驗裝置，采用科學的方法安全完成項目，本階段主要培養學生的動手能力和團隊協作能力；（4）運作階段：根據完成的效果進行項目評價，根據項目任務書的要求，每個小組成員把自己完成的項目情況進行總結分析形成個人總結報告，并在此基礎上形成小組總結報告，本階段主要培養學生利用課堂所學理論知識進行數據處理與分析的能力。

（三）改革《無機材料科學基礎》課程考核方式

在考核方面，為了改變單一筆試考試方式的弊端，采用多種考核方式相結合。《無機材料科學基礎》課程的考核分為三部分，一部分是在課程結束后在期末進行筆試考核，主要考核學生對《無機材料科學基礎》課程所學理論知識的掌握情況。一部分在實踐教學中進行考核，在前述四個實踐階段的每個階段進行PPT匯報、答辯，最后根據文獻調研、設計方案、方案實施、項目總結及提問的回答情況分別進行老師打分、學生打分，評定學生的綜合成績，每個小組都必須有合格的文獻調研、項目設計方案、詳細的實施過程、項目總結才能通過考核。還有一部分是根據學生平時作業和考勤進行考核。

三、結束語

本文引入CDIO工程教育理念，對《無機材料科學基礎》課程的教學方法和考核方法進行了初步探索與實踐，對提高《無機材料科學基礎》課程教學效果、提高教學質量、提升學生的綜合素質有一定成效。

參考文獻：

[1]肖莉.基于CDIO理念的應用型創新人才培養模式研究[D].云南民族大學，2012.

[2]潘金生，仝健民，田民波.材料科學基礎[M].北京：清華大學出版社，1998：1-3.

[3]張建新.《材料科學基礎》本科教學的改革與實踐[J].高校講壇，2009，（21）：506-507.

[4]吳弘，孫廣垠.《材料科學基礎》課程教學藝術與實驗改革初探[J].中國科教創新導刊，2007，（16）：21-22.

[5]張慶豐.增強材料科學基礎授課效果的幾點體會[J].基礎理論研討，2009，（22）：47-48.

[6]吳進怡，曹陽，李建保.材料科學基礎教學過程中如何做到師生間的互動[J].海南大學學報自然科學版，2012，30（3）：288-292.