“材料科學(xué)前沿講座”課程教學(xué)改革探索與實踐＊

孟 瑜，張艷麗，張秀萍

（西安文理學(xué)院機械與材料工程學(xué)院，陜西 西安710065）

1 引言

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，與能源和信息并列為現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱，而其中材料又是能源和信息的基礎(chǔ)，每一個時代的更替都以材料作為劃分標志。隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展，各種新材料應(yīng)運而生，如半導(dǎo)體材料、新能源材料、生物醫(yī)用材料、納米材料、形狀記憶材料等[1]。特別是進入21世紀以來，人類社會發(fā)展與經(jīng)濟建設(shè)對于新材料與新技術(shù)的研究與開發(fā)提出全新挑戰(zhàn)，因此，對于材料專業(yè)的人才培養(yǎng)需要創(chuàng)新和改革[2-3]?！安牧峡茖W(xué)前沿講座”課程是基于新工科建設(shè)背景下，西安文理學(xué)院為材料科學(xué)與工程專業(yè)本科一年級學(xué)生開設(shè)的專業(yè)限選課程，共32學(xué)時，分4個學(xué)期完成，每學(xué)期8學(xué)時。該課程的改革與實踐結(jié)合學(xué)校和學(xué)院對人才培養(yǎng)的定位及目標，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求，重點介紹了材料科學(xué)與工程的基本概念、金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料以及一些新材料新工藝的前沿基礎(chǔ)知識、材料發(fā)展前景以及熱點材料研究進展，旨在培養(yǎng)學(xué)生理論知識基礎(chǔ)，提高學(xué)生專業(yè)技能[4-5]。

通過本課程的學(xué)習，要求學(xué)生掌握扎實的材料專業(yè)知識、表面工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識，并能了解有關(guān)新材料、新工藝、新技術(shù)及其發(fā)展趨勢。培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感、良好的人文素養(yǎng)和團隊合作精神，使學(xué)生具有一定的創(chuàng)新意識以及分析和解決材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力，為今后從事裝備制造、航空航天、冶金化工、生物醫(yī)療、半導(dǎo)體等行業(yè)的材料表面工程、增材制造、智能制造、材料測試與分析等材料相關(guān)領(lǐng)域，從事工藝設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)與質(zhì)量管理等相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

2 “材料科學(xué)前沿講座”課程教學(xué)改革

主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式及課程資源建設(shè)等四個方面對本課程進行綜合性改革，全方位全方面提升教學(xué)質(zhì)量。

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革方案

根據(jù)本校材料科學(xué)與工程專業(yè)2018年人才培養(yǎng)方案的修訂內(nèi)容，將“材料科學(xué)前沿講座”課程分為四個學(xué)期完成。

第一學(xué)期講座內(nèi)容：人才培養(yǎng)方案介紹（包括培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、核心課程、實踐與創(chuàng)新活動安排等內(nèi)容）、材料與人類文明發(fā)展過程、新型金屬材料等相關(guān)知識及發(fā)展前沿動態(tài)。

第二學(xué)期講座內(nèi)容：無機非金屬材料（水泥、玻璃、陶瓷材料）和有機高分子材料（塑料、橡膠、涂料等）等相關(guān)知識及行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。

第三學(xué)期講座內(nèi)容：復(fù)合材料、半導(dǎo)體材料、新能源材料、生物醫(yī)用材料等相關(guān)概念、應(yīng)用及前沿動態(tài)。

第四學(xué)期講座內(nèi)容：形狀記憶材料、功能薄膜材料及環(huán)境治理及修復(fù)材料等新材料的相關(guān)知識及發(fā)展前景。該課程主要以講座形式授課，部分內(nèi)容由系主任或教研室專任教師講授，每學(xué)期邀請其他高?；蚱髽I(yè)專家結(jié)合企業(yè)背景為學(xué)生講授材料在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用及行業(yè)發(fā)展狀態(tài)，將理論與應(yīng)用實踐結(jié)合起來。授課過程中將教學(xué)與科研創(chuàng)新相結(jié)合，材料科學(xué)發(fā)展與中國經(jīng)濟發(fā)展相結(jié)合，將學(xué)生個人成長與專業(yè)學(xué)科發(fā)展相結(jié)合，并將課程思政元素融入到教學(xué)過程中，有助于開闊學(xué)生視野，全方面提升學(xué)生對材料學(xué)科的認識，更讓學(xué)生在學(xué)習過程中增強專業(yè)認同感和行業(yè)使命感。

2.2 教學(xué)方法改革方案

教學(xué)方法是達成教學(xué)目標的重要環(huán)節(jié)，鑒于“材料科學(xué)前沿講座”主要以講座形式授課，采取了靈活的教學(xué)方式，主要采用合作教學(xué)和線上線下混合式教學(xué)兩種方式。

2.2.1 合作教學(xué)

在充分考慮學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和學(xué)科建設(shè)方向的基礎(chǔ)上，本課程對授課內(nèi)容進行了劃分，主要從傳統(tǒng)的金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料，以及一些新能源材料、智能材料、環(huán)境保護材料等新材料進行講授。實踐證明，合作式教學(xué)可以起到事半功倍的效果，定期邀請高校及企業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的專家進行授課，講授人在教學(xué)過程中依據(jù)自己的從業(yè)經(jīng)歷及科研經(jīng)歷，把相關(guān)的企業(yè)應(yīng)用案例或自己的科研成果融入到課堂內(nèi)容中，將材料發(fā)展前沿與理論教學(xué)有機結(jié)合起來，基于此介紹各材料專業(yè)就業(yè)去向，提高學(xué)生的學(xué)習興趣，可以讓學(xué)生更好地掌握相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需求、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望。

2.2.2 線上線下混合式教學(xué)

“材料科學(xué)前沿講座”課程內(nèi)容涉及面廣泛，而課堂授課難度較大。因此，本次教學(xué)改革中采用線下課堂教學(xué)結(jié)合線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合的方式，打破傳統(tǒng)的以教師講授為主，學(xué)生單方面接受知識的教學(xué)方法。以“學(xué)習通”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為依托平臺，課前在教學(xué)網(wǎng)站上傳教材電子版、授課PPT、重難點知識講解視頻、章節(jié)測試題等教學(xué)資源。學(xué)生可以在課前進行預(yù)習，課中采用提問方式檢查預(yù)習效果，課上利用學(xué)習通進行簽到、章節(jié)測試、投票、話題討論等互動環(huán)節(jié)，課后通過線上問卷調(diào)查形式及時了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況及授課方式的接受程度，教師對反饋信息及時作出調(diào)整與改進，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.3 考核方式改革方案

本課程學(xué)習是一個循序漸進的過程，教學(xué)方法的改革必然推進考核方式的改進，而建立科學(xué)有效的考核方式是達成課程教學(xué)目標的重要保證。本課程考核包括平時考核及期末考查，平時考核包括考勤、課堂表現(xiàn)、線上學(xué)習、文獻閱讀等，占總成績的40%；期末考查主要采取課程論文的形式，學(xué)生通過查閱材料相關(guān)的文獻資料，關(guān)注材料科學(xué)前沿發(fā)展動態(tài)，自己完成課程論文。旨在考查學(xué)生對材料科學(xué)前沿動態(tài)的了解與掌握水平，對新材料的制備及相關(guān)表征技術(shù)的掌握情況，對常見專題材料的基本概念、性能特點及應(yīng)用的掌握與理解水平，學(xué)生查閱文獻、總結(jié)文獻的能力以及自己的見解等。另外，由于本課程的應(yīng)用性較強，為進一步培養(yǎng)學(xué)生的對知識的理解能力，實現(xiàn)本院應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標，考核中把應(yīng)用能力的考核也計為期末總成績的一部分。

2.4 課程資源建設(shè)計劃

針對“材料科學(xué)前沿講座”課程的改革需求，在超星學(xué)習通平臺建立在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立紙質(zhì)資源、網(wǎng)站資源、師資資源一體化的教學(xué)資源體系，實現(xiàn)資源的共享和及時更新。創(chuàng)建一整套教材、大綱、進度、作業(yè)、考查統(tǒng)一的教學(xué)資源。具體如下：選定符合課程發(fā)展要求的教材，并配備相關(guān)參考書目；搜集電子素材，制定與教材內(nèi)容相匹配的PPT課件；完善教學(xué)教案，包括課時安排、教學(xué)目標、教學(xué)重點、教學(xué)難點、教學(xué)設(shè)計等；根據(jù)人才培養(yǎng)方案內(nèi)容修訂教學(xué)大綱；搜集視頻、圖片、動畫等媒體素材，進行自動加工處理，添加到PPT中配合重、難點內(nèi)容講解，并上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進行資源分享；建立論文題目題庫；制定課程的問卷調(diào)查。組建教師團隊，將教師的科研方向與授課內(nèi)容有機結(jié)合起來，讓學(xué)生在學(xué)習理論知識的同時，積極參與教師的科研項目或者學(xué)科競賽，知行合一。

3 總結(jié)

隨著中國社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，新材料技術(shù)革命勢不可擋，本文以“材料科學(xué)前沿講座”課程為例，結(jié)合本校材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式、課程資源建設(shè)等四個方面的改革進行總結(jié)，全面提升教學(xué)質(zhì)量。通過學(xué)習該課程，使學(xué)生掌握新材料專業(yè)知識，了解行業(yè)發(fā)展及前沿動態(tài)，提升對知識探索與創(chuàng)新的能力，同時增強學(xué)生的專業(yè)認同感和行業(yè)使命感，為做好一個材料人奠定基礎(chǔ)。