信息化教學在材料科學中的應用

肖舒寧

上海理工大學材料與化學學院 上海 200093

1 材料科學學科的課程特點和教學目的

1.1 課程特點

在大學的學科之中，材料科學（Materials science），簡稱MS，屬于理工范疇的學科。該學科是屬于工科的一門入門學科，對后續的專業學習有非常重要的意義。材料科學的本質是一種研究和分析各種材料的內部組織結構、材料性質、材料生產加工過程及使用效能的一種學科，是結合了物理學、化學、冶金學和工程技術等各專業知識的一門學科，并且也一門具有非常強的實用價值的科目。材料學科作為材料成型與控制工程專業中較基礎的一門課程，對整個學科的知識結構的形成具有一定的奠基意義，對該專業的學生進行后續專業知識學習打下堅實的基礎。材料科學的重點課程內容為材料學、材料加工裝備等核心課程；該課程的重點實踐性教學環節有專業實習、機械設計基礎課程設計、材料加工裝備實習課程設計、專業技能綜合訓練、畢業實習、畢業設計等相關的活動環節；且課程知識點涵蓋了金屬學、熱處理、材料力學性能、工程材料和工程應用等相關的知識點。該課程具有理論原理知識點多、規律特點多、課程內容的知識點多、理論計算的內容少但是內容知識點具有很抽象性的特點。對學生來說對其的學習也較為困難，是屬于較難的一門科目，學生常常因為材料科學學科的知識點復雜導致難以理解、記憶較為困難、也難以在生活和試題中將其知識點進行應用等原因，出現對該科目出現學習興趣不高，導致學習效果不明顯的情況。所以教師要對其的教學方法進行不斷提高，結合現代化的信息技術提高教學水平。

1.2 教學目標

材料科學（MS）課程的教學目標是培養專業的職業素質高且具備社會責任感的人才，能夠掌握各材料和材料生產技術和材料性能、材料生產和應用工藝的基礎理論和專業知識，了解材料科學與工程領域的現代信息。同時培養的人才要具有一定的材料科學專業綜合實踐能力、有對材料應用的創新能力、材料設計的能力和工程應用的能力，能在相關材料的工業、生物質復合材料、材料經營與貿易、產品質量控制與檢驗等領域的企業、科研單位、設計院從事與材料相關的專業工作，具備工程設計、工藝與設備控制、新產品研發、企業經營管理等復合型高級材料科學專業的人才。并且通過對材料科學科目的學習能夠掌握其專業的知識，認識到材料科學能夠推動社會進步和發展，激勵自我通過材料科學的學習結合時代發展特點，創新材料的用途為時代發展做出貢獻。

2 信息化教學的內涵和必然趨勢

2.1 信息化教學的內涵

信息化教學是時代發展，科技進步的必然趨勢，并且能夠彌補傳統教學方式的不足，是現代化教學不斷改革和創新，也是未來教學發展的重要方向[1]。將信息化教學模式融入高校教師的教學工作之中，能夠起到改善學生的學習環境，提高學生的教學條件，使得課堂更加生動和有趣，將學習方式變得更加科技化，使得學生的學習積極性得到提高，學生的注意力更加集中到教師的教學之中，提高了學生的學習效率。信息化教學應用到高校的課堂之中的目的旨在通過將多樣化且全面的信息技術的功能得以綜合應用，以此來提高材料科學教學課堂的教學水平，讓學生能夠在高校課堂的學習過程中其學習習慣的到更好的培養、對學習更加感興趣。信息教學在高校教學之中的應用，是一種將互聯網技術與各種教學資源和教學實踐工作相整合的一種新時代的教學模式，通過課堂之中直觀、形象且趣味十足的教學手段，來提高學生的學習能動性，實現在課堂之上學生是主體，教師是引導者的目的。信息化教學在高校中的應用主要具備了以下幾點優勢：

2.1.1 激發學生的學習興趣。信息化教學本質是設計具有激發學生的學習興趣的功能，相較于傳統陳舊的教學模式，互聯網信息科技應用下的高校課堂，整合了豐富的教學資源，為學生創設了多元化的教學情境，能夠從視覺、聽覺等各方面的感官的刺激，激發出學生極大的學習興趣和學習探索知識的欲望。所以教師要充分挖掘和開發教材內容中的藝術價值和有趣因素，將知識與當下熱門專業話題結合，借助信息化手段將知識傳播給學生。比如，教師通過圖片形式進行教學，或者播放音頻、直觀具體的教學視頻等讓學生充分認識到知識點的內容，對知識點有更加深入的理解。

2.1.2 學生自主學習能力的養成。信息化教學在課程中的應用能夠促進學生自學能力的培養，通過信息技術教學系統中豐富強大的教學資源，為學生的自學提供優質的資源，通過高校教學平臺的構建，使得學生能夠在校園平臺之中根據自己的時間和地點來進行知識的學習，在教師的教學引導下，讓學生能夠熟知遠程教學的方法，適應遠程教學的模式，督促學生完成教學任務，培養自身自主學習的能力，從而發揮出學生為學習主體的功能。在這樣的信息化教學的模式下，讓學生自主在信息科技化教學平臺上搜索教學資源，學到知識，培養學生的學習習慣。

2.1.3 提高學習效率。在信息化教學的課堂之上，由于信息平臺的教學內容和資源的多樣性和豐富性，使得學生能夠極大地融入學習之中。在各種教學圖片和視頻、音頻等的感官沖擊下，使得教學環境變得更加有趣和靈動，確保學生能夠在一個非常好的環境中進行教學。既拓展了學生的眼界也打開了學生的思路，又使之的聽覺和視覺，以及動手能力都得到充分得開發，使原本枯燥無味的教學課堂變得生動有趣，實現了提高了學生的學習效率的目的。

2.1.4 信息化教學進入課堂為學的學系創建了更好的互動體驗。信息化教學在課堂之中的引入，提高了課堂教學的互動效率。讓學生和教師之間得到了互動、學生和學生之間得到了互動、學生于教程資源之間得到了有效互動，能夠提高教師對學生學習進展的把控，獲得更多的反饋意見，為教師提高教學質量，優化教學手段提供了更好的參考。

2.2 時代發展必然趨勢

自從互聯網時代的到來，互聯網的技術逐漸深入到各個行業，同時也應用在教學過程中，使得教學的體系更加完善和豐富。高校是為國家培養人才的重要地帶，作為國家優先發展的重要事業，其課程教學要與時代科技發展同步，才能實現更好的教學效果。材料科學作為推動社會進步，提高人民生活質量，促進科技進步的重要學科之一，肩負著培養高素質材料專業人才的重任，要應用信息化的教學模式提高教學的質量，使材料科學的課程更加豐富和科學，讓學生對知識的學習更加直觀，促進材料科學專業人才的進步和發展。

3 信息化教學在當下高校課堂中的現狀

3.1 科技發展速度快，信息技術更新較快

對當下信息化教學在高校課堂中的應用進行調查，了解到我國當下大部分高校都逐漸完善了本校的互聯網信息技術設備。但是當下信息化教學平臺太多，單位管理也不到位，造成多平臺并存，學生要下載很多不同App，如：學習通，雨課堂、騰訊課堂等。這些問題使得對教師的信息技術掌握水平要求過高，而且學生使用的網絡學習平臺較多，且復雜，缺乏統一性。同時由于信息科技技術發展速度較快，導致平臺更新頻繁，出現當下教師在A平臺進行教學工作，但是由于發現B平臺的教學模式更理想，因此A教學平臺突然被校領導要求更換，導致A上面老師辛苦創建的資源就全沒了[2]，同時又要求教師對新的B平臺進行研究和學習，重新進行教學研究。

3.2 疫情下學生對網絡平臺教學的需求量越來越大

由于當下疫情導致的學生無法返校以及相關防控要求，迫切需要信息化網絡平臺教學。在新冠疫情的影響下，多數學生無法進入學校正常學習的情況下，為了做到“停課不停學”，在家學習，實時跟進教學情況，各高校采用和網絡平臺的教學方式，一時間各網絡信息化教育平臺數量劇增，對網絡信息化教學平臺的要求也提高。

3.3 信息技術與課程整合的效果不理想

雖然目前大部分學校的互聯網信息得到了普及，也將計算機教學應用到了教學之中，但是在深入挖掘信息技術資源，實現信息技術與課程整合的方面還沒有得到更進一步的發展。且由于高校對課程與信息技術的整合還沒有更加清晰的認識，導致信息化教學課程沒有更好地發揮出信息技術的功能。

3.4 高校缺乏信息化技術的人才[3]

一是由于高校沒有將信息化教學基礎設備進行全面的建設，導致學校的信息化教學設備較為落后；二是高校缺乏具備相關互聯網信息技術的人才，導致教師對信息化設備的應用僅停留在簡單的操作方面，難以深入對信息化教學軟件的功能和資源得到挖掘；三是缺少對信息化教學成果進行整合的人才，使得信息化教學成果較為獨立，難以實現其實用價值。

4 信息化教學在材料科學教學中的應用策略

4.1 建立一鍵遷移的網絡平臺服務

針對網絡信息化教學平臺層出不窮，不斷和更新的情況，為了避免教師教學資源的損失，高校信息教學部門要將網絡信息化教學的平臺進行融合，并構建一鍵遷移的服務，確保在使用新的教學網絡軟件后，教師原本使用的教學資源能夠在新的教學軟件上得到應用。需要學校信息教學部門推進平臺整合和遷移，在使用新的教學軟件前，將新舊平臺的數據信息進行整合，將有效的資源進行遷移。

4.2 加強高校教師的信息技術的培訓

一是要對教師進行信息技術知識的培訓，引進信息技術能力強的人才，對教師進行信息技術相關知識的培訓，提高教師信息化的素養，對教師的信息技術水平的掌握程度進行評分，提高教師信息技術的水平；二是要落實學校對校本的研究和科研工作，請專家和信息化教學水平建設工作較好的學校進行指導，提高教師對校本的研究水平，以此提高教學水平。避免教師在應用新的教學軟件時，出現不會合理應用的情況，讓教師能夠適應不同網絡平臺的教學模式。

4.3 構建信息化教學和課程整合的有效模式

要做到將信息技術有機地融合到課程學習之中，完成課程的整體目標，就要在過去的教學模式之中加入信息技術的功能，構建信息技術與教學課程整合的新教學模式。教師要對課程之中“教什么”與“怎么教”進行思考，將課程內容進行分析，課程目標進行探索，對當下學生的專業知識的需求進行分析，確定教學目標，制定教學策略，搜索信息化技術的資源，合理應用信息化技術進行教學，使得教學課堂更加科學、直觀和具體。比如，在材料科學的“金屬凝固原理中的形核理論 ”課程中，由于該課程的知識內容的概念、原理、規律且公式非常多，需要學生具備較為抽象化的理解方式，教師可通過在電腦上展示圖片和該理論的形成的形象化趣味故事，讓學生對該理論進行深入了解，提高學生的積極性和學習興趣。

4.4 完善信息化管理機制

高校領導要確保信息化教學的順利開展和教師的信息化教學工作有一定的指導思想，就要制定標準的信息化教學管理的機制、教師教學水平和質量的考核機制、教師教學的評價機制，讓教師能夠嚴格按照規章制度進行信息化教學，實現信息化教學在高校中得到更好的發展和普及。

5 結束語

信息化教學在材料科學教學之中的應用為教師的教學帶來了更多的思考和探索空間，通過信息技術在教學之中的助力，使得教學質量更好。同時在疫情影響下遠程線上教學的應用，不僅極大地減輕了教師的教學負擔，也讓學生成為自主學習的主體，提高了學生的學習興趣，為培養更優質的人才做出了重要貢獻。目前高校信息化教學的發展和普及，還需要培養一批懂信息技術的高質量教師隊伍，以此來促進人才培養目標的實現。