材料制備技術一流本科課程建設與實踐

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.22.066

摘 要 材料制備技術是西安航空學院材料類專業的必修課程，是一門校級一流本科課程。一流本科課程建設的實施可助力學校培養創新型、復合型、應用型人才。分析新工科背景下該課程教學中存在的問題，闡述材料制備技術一流本科課程建設的實施過程，并對該一流本科課程建設進行展望。

關鍵詞 材料制備技術；新工科；一流本科課程；課程思政；翻轉課堂

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）22-00-03

0 引言

新工科建設的核心是革新工程教育人才培養方式，提高工程教育人才培養質量，樹立創新型、綜合化、全周期工程教育理念，構建新工科和傳統工科專業相結合的學科專業新結構，探索工程人才培養新模式[1-3]。目前，傳統材料類專業人才培養模式與新工科要求存在一些偏差，如學校培養的學生與企業實際需求存在差異等，主要原因在于專業理論教學與工程實踐脫節。傳統材料類課程教學多數是建立在較為成熟的行業產業基礎上的，缺乏新科技和產業的特征，導致專業理論教學與工程實踐脫節。同時，傳統教育模式和人才培養方案知識體系中教學內容陳舊、教學方法單一，教師僅注重對傳統理論知識的傳授和積累，導致學生工程實踐和創新能力不足。

西安航空學院是一所應用型本科高校，材料制備技術是學校材料類專業必修的基礎課之一，是在材料科學基礎、物理化學、材料加工基礎和材料性能學基礎上，系統講授目前材料常用制備技術及原理[4-6]。課程主要介紹單晶、非晶、薄膜、功能陶瓷和結構陶瓷制備技術的發展概況、原理、設備與工藝，以及不同工藝參數對性能產生的影響。學校材料制備技術課程教學將理論與實踐相結合，提升學生動手能力，加深對材料形成機理的理解與認識，培養學生發現問題、分析問題和解決相關材料合成與制備方面問題的基本能力，激發學生創新意識。本文對材料制備技術課程教學存在的問題進行分析，總結該課程在一流本科課程建設過程中的相關經驗，并對課程后續建設進行展望。

1 材料制備技術課程教學存在的問題

1.1 教學手段單一，課堂氛圍枯燥

材料制備技術的知識點較為抽象，原理解釋和公式推導煩瑣復雜，傳統教學課堂氛圍枯燥低沉，單一的教學模式無法達到預期的教學目的，需要借助信息技術探索一種符合廣大青年學子學習交流習慣的全新教學模式。材料制備技術課程教學應該堅持以生為本的理念，課堂授課應結合企業生產實際需求，引導學生將專業知識與生產實踐相結合，讓學生融入生產實踐過程，培養學生專業實踐能力，增強學生專業實踐素養和職業素質。課堂教學還應將材料制備技術的基礎理論傳授與產品設計、開發等綜合能力培養相結合，讓學生獲得綜合訓練體驗，幫助學生實現對專業知識的融會貫通。

1.2 教學內容簡單，高階性和挑戰度不夠

傳統的單晶、非晶、薄膜及陶瓷制備技術內容簡單，部分內容在普通化學、材料科學基礎等課程中已經涉及，本課程教學中未將知識和能力有機融合，影響培養學生解決復雜問題的綜合能力。在材料制備技術授課過程中應該鼓勵學生參與教師的科研課題，同時最好融入企業實踐，將專業知識與科研及材料制備企業實際相結合，經過設計、實施和檢驗等完成材料制備的全過程，提高學生的綜合專業素養。

1.3 實驗教學環節薄弱

材料制備技術課程教學中創新性、綜合性的實驗缺乏，學生的主體地位未得到體現，同時理論和實驗教學不能有效銜接，達不到相輔相成的效果。基于專業能力培養要求，課程必須以學生為中心，構建“基礎—實踐—競賽—綜合—創新”層級遞進的“教—學—賽—研—創”五位一體教學體系：以課程實驗為基礎，加強實踐教學，通過強化實踐訓練學生運用材料制備技術的技能；鼓勵學生參加競賽，以競賽為紐帶，以成果為導向，通過綜合實驗訓練提高學生的綜合實踐能力。

2 材料制備技術一流本科課程建設與實踐

2.1 明確課程目標

西安航空學院是一所以工科為主、多學科協調發展的全日制普通高等學校，大部分生源來自西部地區，學校始終把應用型本科教育放在首位，鼓勵教師進行課程教學改革。材料制備技術是材料科學與工程及新能源材料與器件的專業核心課程，是必修課程，開設在第六學期，因此應結合學校辦學定位，依據培養應用型、創新型區域服務人才的專業培養要求，從知識、能力和育人三大方面制定課程目標。

1）知識目標：系統掌握材料制備方法的基本概念和基本理論，重點強化學生的實驗動手能力，使學生掌握材料制備的基礎理論知識。

2）能力目標：能在材料工程領域從事制備及分析的科學研究，具備解決復雜工程問題的能力。

3）育人目標：擁有良好思想品德，具有持續學習、分工協作、認真務實的良好素質，具有服務國家戰略、為西部地區材料領域建設作貢獻的自主意識。

通過明確知識目標、能力目標和育人目標等三個課程目標，材料制備技術課程由“教師講授為中心”轉向“學生學習產出為中心”。材料制備技術以材料制備方法為線索，要求學生掌握材料制備技術全流程的特點與應用，同時加強材料基礎理論與前沿分析技術學習，拓寬學生的專業視野；要求學生能夠針對實際案例提出有效的材料制備方法，準確分析數據并得到有效結論，培養學生解決材料領域復雜綜合工程問題的能力。

2.2 優化課程教學團隊

優化課程教學團隊是一流本科課程建設的關鍵，西安航空學院材料制備技術課程教學團隊由最早的一位教師發展到五位教師，教學團隊學科背景分別屬于金屬材料、無機非金屬材料、復合材料和高分子材料等四個二級學科，教學團隊成員高級職稱比例為80%，全部為研究生及以上學歷。教學團隊定期開展教學研究方法討論。

2.3 創新課程教學內容和模式

材料制備技術課程采用以學生為中心的教學設計，逐步從傳統的教學模式向互動性的教學模式轉變。在具體教學過程中，通過以下幾個方面進行教學內容和模式的創新。

2.3.1 重塑課程內容

積極推進課程思政建設，通過政策解讀、歷史回顧，將課程背景和材料科學與工程專業發展史、材料與環境、材料與能源的現實需求聯系起來，引導學生為航空材料領域建設貢獻力量；內容與時俱進，對教學內容不斷進行更新，把最新科研成果融入課堂；科研與教學融合，引入前沿技術，使教學適應本領域科技發展的形勢，將溶膠—凝膠、氣相沉積等科研成果引入課堂教學，拓展課程的廣度和深度。

2.3.2 創新課堂組織形式

1）課前預習：利用信息化資源輔助教學，讓學生通過超星網絡學習平臺、重難點微課視頻進行課前預習并完成自測，強化學生自主能力的培養。

2）課堂互動：采用“前景提要，課前提問，課中測驗，課堂互動”多段式教學模式，引入實際材料制備問題進行案例研討，開展翻轉課堂轉變課堂角色，讓學生查閱學術論文制作PPT講解，通過漸次進階、環環相扣的啟發式互動環節，增強課堂主陣地的面授氛圍，課程成為教研室觀摩討論活動的教學典范。

3）課后反思：利用電子試題庫進行知識回顧，通過繪制材料制備各種方法的思維導圖、PPT進行知識專題總結，引進學術論壇啟發交流。

4）課外實踐：立足課程理論內容，利用創新創業項目和科技競賽推動課堂創新，指導學生完成國家級“大創”項目，組織學生開展材料企業實地調研，增強課程挑戰度。

2.3.3 積極進行教學改革

首先，把思政教育融入教學。將課程背景和我國材料與環境、材料與能源的現實需求聯系起來，讓學生對先進材料的重大意義有更深刻的理解，引導學生樹立畢業后服務西部材料領域發展的志向與抱負。

其次，互動啟發教學。采用翻轉課堂、繪制思維導圖、開展知識總結等探討式教學活動，借助超星網絡課程平臺、微課視頻等，打破沉默狀態，增強課堂創新性。

再次，科研反哺教學。依托主講教師所主持的國家基金、省基金及橫向課題，將最新研究成果提煉并融入課堂教學。例如：將“白光LED用發光材料”等內容融入本科教學，拓展課程內涵和外延，增強課程的高階性，為本科生創新思維培養奠定良好基礎。

最后，實踐推動教學。注重綜合性實驗訓練，指導學生利用課程所學知識積極參與實驗室開放性實驗、創新創業訓練等項目，增強學生的理論知識運用能力。

2.4 課程建設成果

在材料制備技術課程近五年的開授和課程建設中，學生受益良多，對課程和授課教師團隊給予高度評價；授課教師在近三年的評教中位列全校前列，課程深受學生好評。課程團隊負責教師獲學校創新課堂大賽一等獎、上海櫻儂獎教金，獲評“西安航空學院優秀教師”，多次在學校進行授課心得分享并開展全校公開課。材料制備技術課程教學進行全面改革，使存在的問題得到合理解決，全面提升教學質量，達到培養應用型、創新型、復合型學生的目的。基于本課程指導完成的“鎢酸鹽熒光粉的制備及其性能研究”獲批國家級全國大學生創新創業項目，同時，基于該成果發表了相應的科研論文和教改論文。

在課程建設過程中，強調課程內容對制造強國戰略的支撐和意義，側重培養學生的綜合能力，充分體現課程“高階性、創新性和挑戰度”，落實立德樹人根本任務，助力學校培養應用型、創新型、復合型人才。

3 材料制備技術一流本科課程建設展望

總之，一流本科課程建設在本科院校發展中是非常重要的。西安航空學院材料制備技術一流本科課程以提升學生的綜合能力為重點，重塑課程內容，創新教學方法，打破課堂沉默狀態，激發課堂生機活力。在后續課程教學中，材料制備技術將在以下幾個方面繼續進行改革創新，有效發揮課堂教學主陣地、主渠道、主戰場作用。

3.1 落實課程思政，進一步強化課程內涵建設

在教學中全面滲透“工匠精神”“西遷精神”，將航空材料助力國家重大戰略深度融入課堂教學，增強學生積極服務西部的意識，提升思政教學的有效性。

3.2 完善網絡教學資源，探索多元化教學方式

建設完善網絡教學資源，促進線下教學與信息技術的深度融合，利用現有課堂、重點實驗室、超星網絡平臺、釘釘群等資源，開展多元的教學實踐活動，引入學生知識競賽，推動教學模式創新，優化教學效果。

3.3 引入科研成果，拓展課內外實驗實訓

注重基礎知識講授的同時融入學術前沿探索，將科研成果有機融入課堂教學，拓展有關材料制備技術的內外調研實踐活動，鼓勵學生進入實驗室，構建“科教融合、協同育人”的培養模式。授課教師團隊持續開展科學研究，提高科研水平，實現科研反哺教學。

3.4 重構教學內容，滿足時代發展需求

調整教學課時，使理論與實踐教學相平衡，對傳統制備技術內容進行合理刪減，引入最新的儀器制備理論和實用案例，滿足材料制備領域對人才培養的要求。

3.5 革新考核方式，注重過程性評價

合理弱化閉卷考試權重，進一步加強過程性評價，加大實踐環節的考核權重，注重訓練、培養學生的實驗設計和操作能力。

4 結束語

一流本科課程建設是新工科背景下應用型本科院校發展的重要方面，是培養適應未來發展的應用型、創新型、復合型人才的重要舉措。材料制備技術作為材料類專業的核心課程，將繼續大力推進課程教學改革，確保一流本科課程建設的順利實施。

5 參考文獻

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*項目來源：西安航空學院校級一流本科課程“材料制備技術”（編號：22ZLGC5039）；西安航空學院校級本科教材/講義項目“《材料制備技術》”（編號：23ZLGC7027）。

作者簡介：李兆，西安航空學院材料工程學院副院長，博士，教授。