“金課”建設背景下“材料科學基礎”課程教學創新與實踐*
——以湘潭大學為例

李發國 尹付成 岳慧君 （湘潭大學材料科學與工程學院；湘潭大學教務處）

2018年8月份，教育部印發了《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8號），提出“各高校要全面梳理各門課程的教學內容，淘汰‘水課’、打造‘金課’，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量”。[1]“金課”的本義指的是國家實施的一流課程建設“雙萬計劃”，也就是“金課建設”計劃，即在2019-2021年期間，建設10000門左右國家級一流課程和10000門左右省級一流課程。“金課”和“金課建設”計劃的出發點，基于一個共識，即我國高等教育在經歷了從精英高等教育階段轉向大眾化高等教育階段之后，高等教育已經從規模擴張全面轉向內涵式發展，高校的課程與教學需要實現一場以質量為核心的自我升華和變革。從近三年來學者圍繞“金課”和“金課建設”開展的大量實踐探索，通過課程教學各環節的再設計[2]以及轉變各環節的教學中心（學生為中心、學習為中心、專業為中心等）來提升課程教學的質量。[3，4]主要實踐經驗包括：(1)激發學生興趣。圍繞課堂主陣地，采取更加豐富的教學手段引導學生思考，激發學生興趣。[5](2)多元創新。“金課”課程內容要新穎，具有前言性，課程資源多樣化，實時更新。傳統課堂與網絡課堂相結合，以傳統課堂為主，網絡課堂為輔，打造線上線下混合式教學，[6]不同的知識點用更適合的教學方式呈現，打造教學視頻、教學設計、課件、教學思考、練習測試、學生反饋及教學評價等模塊。(3)課堂延伸。將理論教學延伸至實驗室、課程設計，將理論知識延伸至實驗實踐；[7]將課堂搬到工廠工地，實地體驗，培養工程概念。(4)多角度、全過程考核。采用實踐考核、章節測試、實驗考核、平時成績、期末考試等多角度、全過程考核。[8]

因此，將“金課”建設要求和成功范例引入“材料科學基礎”專業必修課程教學，系統性地構建教研相互促進的教學模式，精心組織教學內容，采用多種教學手段，全方位考核教學質量，以最大限度地提升課程教學質量，實現課程目標，是極具現實意義的。

一、湘潭大學“材料科學基礎”課程建設歷程

湘潭大學自恢復高考以來就開始培養材料類專業的本科生，包括金屬材料及熱處理、焊接、模具、高分子材料等專業，材料類專業基礎課程是“金屬學原理”。20世紀90年代，隨著材料類本科專業、材料科學與工程一級學科的建設，該課程改名為“材料科學基礎”，并逐步成為金屬材料工程、材料物理、材料科學與工程、新能源材料與器件和材料成型及控制工程等專業的專業基礎課程。2017年開始課程團隊將工程教育專業認證理念融入課程教學改革，在教學過程中實施團隊教學，豐富教學手段，增加過程考核。2018年開始整理出知識點相關的思政元素并在教學中廣泛實施。[9]2019年，課程團隊積極響應教育部和學校號召，開展“金課”建設教學改革。2019年底，本課程被評為湖南省線下一流課程。本課程在課程團隊建設、課程內容優化、教學方法改進和課程達成度評價等方面進行革新與實踐。

(一)課程團隊建設

教學的實施者是教師，教師職業道德、專業理論、科學觀都會潛移默化地成為學生的思想導向。教師是教書育人實施的主體，也是課堂教學的第一責任人。持續提高專業教師思政理論及教學技能。教師通過繼續教育加強理論、思想的學習，加強文、理、工教師之間的交流討論。最終建立一支“以德立身、以德立學、以德施教”的課程教學團隊。

(二)課程內容優化

按照“材料科學基礎”課程教學大綱確定教學內容，建立教學內容與畢業要求之間的對應關系，打破教材的局限性，注重教學內容與其他課程的橫向/縱向聯系，改善課程知識體系，幫助學生記憶、理解和分析課程知識點。強調知識的實際運用性，梳理和構建課程內部的知識網以及課程之間的知識網，讓學生明白所學知識“有什么用”和“能用來干什么”。達到增強學生知識運用能力、實踐操作能力、方案選取能力、問題分析能力以及創新能力等。對此，挖掘課程思政元素，講好科學故事，引入科學前沿知識，做好新舊知識的關聯。

(三)教學方法的改進

按照“金課”設計理念來構建新型的課堂教學，打破傳統的“固定教室”，依托課程中心（學習通）網絡平臺，采用多媒體等現代教育技術，開展討論式課堂教學、“翻轉課堂”教學等互動教學方法讓學生主動學習融入課程學習當中。學生在獲取“魚和漁”的同時，還獲取“欲和愉”，即有學習的欲望和愉快地學習。通過實例分析，激發學生“追根溯源”的科學態度以及正確處理科學問題的能力，有益于今后的科研和工作能力的培養。

(四)課程達成度評價

按照“挑戰度”的要求，跟蹤評估改革過程中“材料科學基礎”課程教學質量。首先是對學生課程成績的考核，可以分為兩大塊，即形成性考核和課程結束后終結性考試。其中形成性考核成績占30%-40%，終結性考試成績占70%-60%。形成性考核評分體系包括課堂測驗、課后作業、課堂討論、在線學習、課程調查報告等。其次要跟蹤學生在后續其他課程學習中對“材料科學基礎”課程相應內容的理解程度，以及工作、考研情況。通過專業課程知識點關聯研究、問卷調查等方式建立可以量化的評估指標。

二、湘潭大學“材料科學基礎”課程實施“金課”建設意義

(一)“金課”建設對全面提升本科教學質量具有重要意義

我國高等教育進入大眾化階段，數量的增加導致了高等教育系統的復雜化，不同水平與類型的高等教育機構間的課程質量表現得不盡相同。許多高校受擴招和保證就業等剛性因素的影響，實施嚴格的課程與教學評價、淘汰不合格大學生一直面臨著較大的阻力和復雜的輿論環境，“混學分”“水課”“清考”等是在高等教育大眾化進程中長期存在的難題。同時，高校長期以來存在著重科研、輕教學的傾向，這些使精英高等教育時期本不在人們視野中的課程與教學質量問題開始成為大眾關注的焦點。[10]為此，教育部密集出臺政策強調高校本科教學的重要性。尤其是自2018年以來，對本科專業建設、本科教學與課程質量等主題提出了非常明晰的要求。一流的大學要有一流的課程，一流的學科要有一流的課程，“以本為本”、回歸教學等觀念為越來越多的人所接受。可以說，“金課”建設計劃及相關要求已成為新時代高等教育的自覺追求，是社會對高校教學質量，尤其是本科教學質量要求和高校自身在提升人才培養質量的合力結果。

(二)能夠促進“材料科學基礎”課程目標的實現與教學質量的提升

“材料科學基礎”是一門典型的交叉學科的課程，基礎性、理論性強，強調工程實踐能力，知識點多，教學內容不斷更新，對教學模式要求越來越高。本課程橫跨并融合了金屬材料、無機非材料和高分子材料的材料基礎理論，又縱向連接材料測試、材料加工和材料應用等后續課程知識，具有知識跨度大、理論性強等特點，成為各高等院校材料專業相對難教、難學的課程之一。所以，課程教學中常出現“兩淺現象”：學生淺學，教師淺教。因此，按“金課”建設目標開展本課程的教學改革已實現教與學質量的進一步提升。

(三)能為類似課程的教學提供可資借鑒的參考與范例

高階性、創新性和挑戰度是“金課”三個標志。目前專業必修課存在一些問題：(1)課程門類眾多，單一課程課時量小，課程內容多，不少知識點只能“走馬觀花”式“點到為止”。(2)由于必修課成績與評獎評優、保研等掛鉤，學生中存在“考分第一”的思想，只對考點感興趣，并不關心知識的系統性。(3)教師的科研、知識有限，不足以支撐課程教學。(4)團隊教學存在知識銜接不連貫、教學風格切換導致學生不適應的問題。如何跳出專業必修課的共性問題，提升課程教學質量，發揮必修課程在培養人才中的作用，值得進一步思考、探索與實踐。

三、湘潭大學“材料科學基礎”課程“金課”之道

“金課”的本質特征是“兩性一度”：高階性、創新性和挑戰度。[11]所謂“高階性”，就是知識能力素質的有機融合，是要培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。所謂“創新性”，是指課程內容要反映前沿性和時代性，教學形式呈現先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化。所謂“挑戰度”，是指課程有一定難度，需要跳一跳才能夠得著，對老師備課和學生課下有較高要求。“深度學習”是判斷“金課”的價值標準，而“教學感知”是實現“深度學習”這一“‘金課’標準”的關鍵路徑，其中，“優質講授”又是其核心要素。[12,13]因此，構建“優質講授”體系是關鍵。根據湘潭大學材料類專業人才培養大綱，結合專業科研特色，突破單一教材限制，構建高度組織化和結構化的知識體系；通過多種教學手段啟發式教學；最終激活學生學習的熱情，達到“優質講授”。

(一)優化課程教學大綱

課程教學大綱是根據教學計劃的要求，課程在教學計劃中的地位、作用，以及課程性質、目的和任務而規定的課程內容、體系、范圍和教學要求的基本綱要。按照工程教育專業認證要求、學院各材料類專業的人才培養方案，將課程內容-課程目標-課程支撐畢業要求進行了梳理，體現課程知識內容的基礎性、交叉性，課程知識應用的廣泛性、發展性，滿足學生工程、科研能力的知識儲備需求，滿足學生后續課程學習、考研、工作的多方面需求。這就為課程的“高階性”提供了綱領性指引。

(二)教學內容提質

“優質講授”的關鍵是要有“優質”教學資源，這也是“創新性”的具體化：滿足專業特色和學生需求的參考書、化繁為簡的理論知識、縱橫相連的拓展知識。“材料科學基礎”課程市面上的教材有幾十種，絕大多數教材的內容是以《金屬學原理》為基礎編寫的。考慮到我院材料類專業的科研背景以金屬材料為主以及我院考研錄取率超過50%的情況，我們選用偏向金屬學及全國大多數材料專業考研指定參考書籍為教學參考書籍。

“材料科學基礎”課程開設于第3學期，是學生最早接觸的材料學科專業課程，在前期的教學中，我們發現很多材料微觀理論由于缺乏可視化資料造成學生晦澀難懂。為此，我們通過收集最新的原位觀測研究成果或者動畫演示來實現微觀理論的可視化，不但講清楚了理論，也讓學生更直觀地理解這些理論。

認識的辯證發展過程是實踐、認識、再實踐、再認識，循環往復的過程，學生在海量知識的學習過程中，很難做到完整的“實踐-認識-實踐”鏈。對此，我們引入“故事”來敘述“實踐”。一是知識點的發展歷史，包括該知識點何時發現、誰發現、有什么用處等等。二是知識點在目前應用情況、改進情況，包括在材料、機械、經濟、社會關系的應用關系，存在的問題，新的科研發現等等。三是該知識點與別的知識點的關聯關系，包括支撐該知識點的知識點以及所能支撐的其他知識點，最終構成一個知識點“思維導圖”。

(三)課程團隊能力發展

“優質講授”需要“優秀”的教師團隊，也是對教師個人提出“挑戰度”。團隊教學能夠實現經驗共享、知識共享、成果共享。以知名教授為團隊負責人，組建“教授-副教授-講師，老-中-青”有階梯性的團隊。課程團隊經常討論教學改革、交流教學經驗、共同備課、共同評卷，鼓勵多教師合上一堂課，鼓勵年輕教師參加講課比賽，實施教學改革，不斷磨課，豐富老師的教學方法。近三年來，“材料科學基礎”課程團隊青年教師在學校、學院的講課比賽中成績突出，并且在教改方面做出了大量的成績，獲得湖南省教學成果獎二等獎1項、湖南省教改項目4項，發表教改論文5篇，個別教師也成為學院“走教學口”評職稱的成功案例。

(四)發展多線程教學模式

“多線程”的教學模式提升“優質講授”，也有助于對學生提出實實在在的“挑戰度”。“多線程”是一個計算機術語，指的是在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作，稱為多線程。一個采用了多線程技術的應用程序可以更好地利用系統資源。為了提升一門課程教學資源的利用率，2020年下學期，課程團隊在金屬材料工程專業、師昌緒班開展“線下教學為主、線上教學為輔”的教學改革試點，借助超星學習通app+學校課程中心平臺，將拓展知識、習題、互動環節放到線上，學生隨時上網自學自測，課堂上傳統的“一對一”互動轉變為“一對多”互動，提高了學生的參與率，學生的平均成績提升了10個百分點，受到學生廣泛好評。

學生除了在課程教學中獲取知識外，我們還將學習能力強的學生組織起來，開展學科競賽、科研實驗培訓，串聯起實驗實踐課程、實習、畢業論文等工程能力訓練課程，激發學生的學習興趣、科研興趣、專業興趣，形成良好的成長之路，從而為素質教育“高階性”提供支持。近三年來，本科生發表論文、申請專利20余項，主持創新創業項目40余項，在全國熱處理創新創業大賽、全國大學生金相技能大賽中都獲得了較好的成績。

(五)建立全過程閉環評估體系

“優質講授”需要持續改進作為保障，打造動態“金課”建設體系。沒有最好的教學，只有更好的教學，在教學過程中不斷“評估-反饋-改進-評估”閉環評估才能把教學工作做到極致。為了提高課程教學質量，我們在教學大綱、課程內容、課堂教學、課后測驗、期末評估、課程體系、學科競賽、考研評估、校友反饋等各個教學環節中設置對“材料科學基礎”課程實施閉環評估。評估包括教學團隊內部評估、專家評估、教學督導評價、師生互評、校友評價、成果評價等。反饋包括對課程問題反饋、教學團隊問題反饋、教師個人問題反饋、每個教學環節問題反饋。改進則由教學團隊共同探討改進方案，并付諸實施。再評估，除了對已存在問題改進的再評估，還要繼續全過程跟蹤再評估各個教學環節。

找問題、曬問題、討論問題，不隱瞞、不回避、不拒絕，課程改革是一個持續發展的過程，同時也是與時代教學改革密切聯系的過程，只有自己主動革新才能適應新形勢，滿足學生的需求，打造出真正的“金課”。

四、結束語

“材料科學基礎”作為一門學科基礎課，是材料類專業學生必修的一門基礎課程，是學生期待最多，使用最多，應用最多的一門課程，對任課教師教學能力要求較高的一門課程，也是材料類專業教學改革中分量較重的一門課程。打造具有高階性、創新性和挑戰度的“金課”，需要課程團隊的大膽改革實踐，學生的廣泛參與，管理部門的大力支持。