基于新工科背景下《材料科學基礎》課程項目化教學模式的應用研究

＊王艷琴

（內蒙古大學化學化工學院 內蒙古 010020）

隨著科技的飛速進步和工業化時代的不斷深入，對于工程技術人才的要求也隨之發生深刻變革。新工科的提出，標志著我們正從傳統的工程教育模式邁向一個更加開放、創新和跨學科的新時代[1]。材料科學，作為工程學的核心學科之一，在現代工程技術中占有舉足輕重的地位。無論是航空、汽車還是日常生活中的各種產品，都離不開新材料的研發與應用。因此，對于《材料科學基礎》的教學，不僅要確保學生掌握扎實的基礎知識，還要讓他們能夠運用這些知識去解決實際問題[2]。然而，傳統的課堂教學方式往往重視理論知識的傳授，而忽視了實踐和創新能力的培養。這與新工科的教育理念存在明顯的沖突。為了適應新的教育需求，我們需要尋找一種更加有效的教學方法，使學生在學習過程中能夠更好地結合理論與實踐，發揮創新精神。項目化教學模式，作為一種重視實踐和團隊合作的教學方式，正好滿足了這一要求。它不僅可以幫助學生鞏固基礎知識，還可以讓他們在實踐中體驗到解決實際問題的過程，培養他們的創新意識和團隊協作能力。

1.項目化教學模式概述

在教育的廣泛領域中，項目化教學模式近年來已經受到了廣大教育者和學者的青睞。這種模式不僅是一種新的教學方法，更是一種全新的教育理念，它強調學生在實踐中的學習、在探索中的體驗、以及在合作中的交流和溝通。

首先，我們要明確什么是項目化教學。與傳統的課堂教學不同，項目化教學是一種將學生放置于真實或模擬的情境中，讓他們圍繞一個特定的項目或任務，進行深入的研究、探索和實踐[3-4]。這通常要求學生運用多學科的知識，整合各種資源，通過團隊合作，完成項目的所有階段，從策劃、實施到評價。在整個項目的過程中，學生都處于主導地位。他們需要自己決策，自己解決問題，自己承擔責任。這樣的學習過程，不僅可以培養學生的獨立思考和解決問題的能力，還可以培養他們的自主學習和自我管理的能力。

此外，項目化教學還具有很強的合作性。無論是小組合作還是跨學科合作，學生都需要與他人交流、協商、合作，共同完成項目任務。這樣的合作學習，不僅可以提高學生的溝通和團隊合作能力，還可以培養他們的領導力和組織協調能力[5]。但是，項目化教學也帶來了一系列的挑戰。如何選擇合適的項目，如何確保學生的參與度和學習效果，如何評估學生的學習成果等，都是教師在實施項目化教學時需要面臨的問題。

2.項目化教學模式在《材料科學基礎》中的應用

(1)項目選擇與設定

在進行項目化教學時，選擇合適的項目并正確地設定其內容和目標是成功的關鍵。不僅要保證項目能夠與《材料科學基礎》的課程內容相結合，還需要確保其具有足夠的吸引力和實踐意義，從而激發學生的學習興趣和參與度[6]。

項目的來源可以多種多樣。可以來自實際工業界的真實需求，與工業界的合作為學生提供一個接近真實工作環境的場景。例如，某家企業希望尋找一種新的材料，以改善其產品的性能，這樣的需求就可以作為一個項目的主題。另外，學術界的研究也是一個寶貴的資源。當今的材料科學研究，如納米材料、生物材料等，為學生提供了廣闊的研究和探索領域。而某些時下熱門的社會議題，例如環境保護和可持續發展，也可以轉化為與材料科學相關的實踐項目。當然，學生自己的興趣和好奇心也是項目來源的一個不可忽視的部分。有時，一個簡單的問題或好奇心的驅使，可能會孕育出一個非常有價值的項目。例如，為什么某種材料在特定環境下會變脆？能否開發一種輕便又堅固的合成材料用于特定場合？在選擇項目時，必須確保項目與課程內容高度相關。只有當學生可以將所學的知識應用到實踐中，他們才能更加深刻地理解這些知識，并掌握其應用的方法和技巧。同時，項目還應具有一定的挑戰性，使學生在解決問題的過程中能夠不斷挑戰自己、超越自己[7]。

項目的設定也是一個重要環節。首先，需要明確項目的目標和任務。這些目標和任務不僅應該具體、明確，還應該是可實現的。另外，提供足夠的資源和指導也是確保項目順利進行的關鍵。這包括所需的資料、工具、設備及專家指導等。而評估標準的設定，也是保證教學效果的重要手段。這些標準可以是項目的完成度、質量、創新性及學生的參與度和合作程度等。

(2)項目實施與團隊合作

項目的實施與團隊合作在項目化教學模式中起到了關鍵的作用。在《材料科學基礎》課程中，當項目被確定后，學生通常按照團隊來進行分工和合作，確保項目順利進行。團隊中的每個成員都需要明確自己的職責，并與其他團隊成員密切合作。團隊合作不僅可以促進學生之間的交流與溝通，還可以幫助他們培養團隊精神和協作能力[8-9]。此外，項目的實施也需要教師的指導與支持。教師通常會定期檢查項目的進展，為學生提供必要的幫助和建議，確保項目能夠按照計劃順利進行。整體來看，項目的實施與團隊合作不僅可以提高學生的實踐能力，還可以培養他們的團隊協作精神，為他們的未來職業生涯打下堅實的基礎。

(3)結果評估與反饋

在項目化教學中，結果評估與反饋是教學過程的核心環節。評估不僅是對學生知識的檢驗，更多的是對其實踐能力、團隊協作、創新思維和解決實際問題的能力進行考察。對于《材料科學基礎》這樣的課程，評估通常包括了理論知識的測試、實驗技能的驗證及項目完成度的評價。同時，有效的反饋機制可以確保學生在學習過程中獲得及時的指導，幫助他們認識到自己的不足，并指導他們進行改進[10]。為了做到這一點，教師需要及時收集學生的學習數據，進行深入的分析，然后為每個學生提供針對性的反饋。這種評估與反饋機制不僅可以提高學生的學習效果，也有助于教師不斷完善教學方法，為學生提供更為優質的教學服務。

3.項目化教學模式的優勢與挑戰

(1)優勢

項目化教學模式，作為一種創新的教育方法，已經在《材料科學基礎》課程中得到了廣泛的應用和推廣。其在教育過程中所展現出的優勢，無疑為當代高等教育注入了新的活力，為學生的成長提供了更廣闊的空間。

首先，項目化教學模式強調的是學生的主動參與與實踐操作。與傳統的“灌輸式”教學方法相比，這種模式更注重培養學生的自主學習能力和創新思維。學生不再是被動接受知識的對象，而是成為了探索知識、解決問題的主體。在實踐中，他們可以更加深入地理解和掌握材料科學的基本原理和方法，培養出扎實的專業基礎和技能[11]。其次，項目化教學模式為學生提供了豐富的實踐機會。材料科學是一門高度實踐性的學科，只有真正地“動手做”，學生才能真正地理解和掌握相關的知識。在項目實施的過程中，學生可以直接面對真實的材料科學問題，使用真實的材料和設備，進行真實的實驗和研究，這種“真實”的體驗不僅可以幫助學生更好地理解理論知識，還可以培養他們的實踐能力和工程思維。再者，項目化教學模式促進了團隊合作與交流。在現代社會，團隊合作已經成為了解決復雜問題的必要手段，而項目化教學模式恰恰提供了這樣的機會。學生在團隊中可以分工合作，共同探討和解決問題，這種合作不僅可以提高工作效率，還可以培養學生的溝通、協調和團隊協作能力。與此同時，團隊中的交流和討論，還可以促進知識的共享和傳播，幫助學生開闊眼界，提高綜合素質。此外，項目化教學模式也有助于培養學生的綜合素質。除了專業技能和知識，現代社會更加重視個體的綜合素質，如創新能力、批判思維、道德覺悟等。在項目實施的過程中，學生不僅可以掌握知識，還可以培養出一系列的軟技能，如時間管理、項目管理、風險評估等，這些都是現代社會所必需的重要素質。

(2)挑戰

盡管項目化教學模式為《材料科學基礎》課程帶來了諸多優勢，但在實踐中，我們也面臨著不少挑戰。這些挑戰往往需要教育者、學生及相關教育機構共同去面對和解決。

首先，資源配置是一個顯而易見的問題。項目化教學模式要求學生進行實踐操作，這往往意味著需要更多的教學資源，如實驗材料、設備、實驗室空間等。然而，許多學校和教育機構可能面臨資源有限的問題，如何在有限的資源下滿足項目化教學的需求，是一個亟待解決的問題。與此相關的是資金問題。項目化教學往往需要更多的資金投入，以保障項目的正常進行。然而，教育經費往往是有限的，如何合理分配和使用資金，以保障項目化教學的質量和效果，是一個重要的挑戰。其次，教師的能力和經驗也是一個不可忽視的問題。項目化教學模式對教師的要求更為嚴格，不僅要求他們具備扎實的專業知識，還要求他們具備一定的項目管理、團隊協作和溝通能力。然而，許多教師可能缺乏相關的經驗和培訓，如何幫助他們快速適應和掌握這種新的教學模式，是一個重要的課題。

此外，學生的適應性也是一個挑戰。與傳統的教學模式相比，項目化教學模式對學生提出了更高的要求，如自主學習、團隊協作、項目管理等。然而，不少學生可能習慣了傳統的“灌輸式”教學，對于這種新的教學模式會感到不適應。如何幫助他們快速適應和掌握項目化教學，是教育者需要關注的問題。再者，評估和反饋機制也是一個挑戰。傳統的教學評估往往側重于學生的知識掌握程度，而項目化教學模式則更注重學生的綜合能力和實踐成果。如何建立一個公正、全面的評估和反饋機制，確保學生的努力得到公正的回報，是一個重要的課題。

4.結論

隨著教育領域的持續變革與創新，項目化教學模式在《材料科學基礎》課程中的引入及應用成為了時代的產物，旨在培養學生的實踐能力、團隊合作精神與創新思維。經過深入的研究與探討，我們對該教學模式的優勢與挑戰進行了全面的評估。

首先，這一模式提升了學生的主動參與度，增強了他們的實踐操作能力，將理論知識與實際應用更為緊密地結合。同時，項目化教學模式還鼓勵了團隊之間的合作與交流，培養了學生的團隊協作能力，為他們的未來職業生涯做好了鋪墊。然而，每一種教學模式的實施都不可避免地會面臨挑戰。項目化教學模式對資源、資金的需求增加，以及教師和學生對新模式的適應性，都是當前面臨的實質性問題。對于評估機制的建立與完善，也是教育者在實施過程中需要密切關注的部分。

綜上所述，項目化教學模式在《材料科學基礎》課程中的應用，既展現出巨大的潛力和優勢，也面臨著一些現實的挑戰。但我們堅信，只要我們堅持不懈地努力，持續地創新和完善，這一模式必將為材料科學教育培養出更多的高質量人才，為社會的發展和進步做出更大的貢獻。