新工科背景下地方院校《材料科學基礎》教學改革*

孫琳琳，黃 玲，焦更生，鄭 博

(渭南師范學院化學與材料學院，陜西 渭南 714099)

為了滿足“一帶一路”、“中國智造2025”、“互聯網+”等國家戰略對人才的需求，提出了工程學科教育改革以及“新工科”的建設要求。據工信部調查，中國智能制造產業所需關鍵新材料32%國內完全空白，52%嚴重依賴進口，所以關鍵新材料創新突破對智能制造業的發展起著決定性作用[1]。在“新工科”建設背景下，地方應用型本科院校也要主動對接地方經濟社會發展和企業技術創新要求，把握行業人才需求方向，充分利用地方資源發揮優勢，凝練辦學特色，深化產教融合，盡快轉變思想、找準定位、調整人才培養模式、加快課程教學改革，增強學生的就業創業能力，培養大批具有較強行業背景知識、工程實踐能力、勝任行業發展需求的應用型和技術技能型人才[2-3]。

渭南師范學院是一所普通地方性普通高校，其材料科學與工程專業旨在培養為適應區域經濟社會發展，可從事材料科學領域相關的科學研究、技術開發、生產及經營管理等方面工作。為了培養具有創新創業精神和實踐能力高素質應用型人才，落實應用型人才培養計劃解決課程建設問題是當前重要任務，而專業基礎課程的改革地位顯得更加尤為重要。《材料科學基礎》課程是“材料科學與工程”類最重要的基礎理論專業課，也是相關專業研究生入學考試必選課程之一，該課程涉及了很多材料基本概念和理論，具有內容廣而深，微觀結構抽象難理解等特點；同時它又對從事材料研究、生產和使用的科研人員和工程技術人員具有重要的指導作用。因此，本文結合我院專業培養方向，以《材料科學基礎》為改革對象，從教學內容、教學手段等方面進行探索，以期快速提高課堂教學質量。

1 課程教學模式改革

1.1 教學現狀分析

在地方應用型本科院校里，普遍存在學生課前不預習、課堂上精力不集中、課后不復習等現象，對于概念性極強、內容繁雜的知識點理解不到位，除極少數學生能做到知識點的靈活遷移及運用外，大多數學生學到的知識點不及時消化和吸收。針對這一現象，這就要求教師在授課時應以學生為中心，以學生就業為目標導向，不僅需要把材料科學基礎的知識講清楚，更要把材料領域內的前沿成果與課堂知識相結合，探索新的教學模式和方法，激發學生學習興趣與激情，提高學生剖析及解決實踐問題的能力，提高學生創新思維能力，從而達到“新工科”的教學目的。

1.2 教學內容改革

《材料科學基礎》課程內容體系要求學生能夠將各種材料的組成-結構-性能-應用之間的關系并建立基礎知識框架。根據我校材料科學與工程專業的人才培養目標，課程內容包括原子排列、固體相中結構、晶體結構、凝固、相圖、擴散、塑性變形、回復與再結晶及固態相變等內容。然后，通過材料分析手段(例如透射電子顯微鏡)以及制備工藝將它們進行有機連接(例如通過透射電子顯微鏡與力學性能測試分析鍛造等工藝過程中塑性變形過程中原子的變化)，幫助同學們先建立一個框架，然后將內容填充進去。應用型本科院校定位的是將理論運用到實踐中去，因此晶體學基礎、晶體缺陷等中特別難理解的理論可以進行適當刪減，通過講解生產實踐的案例將具體的工藝和方法與微觀結構及性能相聯系，擴展學生的視野。

1.3 教學方法及手段改革

(1)以學生為中心：在教學過程中，通過研究學生的就業方向，以實際的工作需求為出發點，通過生活中的案例及新聞，或是材料科學界最新科研成果，讓學生們感受到科研就在自己身邊，引發學生思考，激發學生主動學習的興趣，在該過程可以通過視頻，動漫圖片等方式引入到新課中。另外，根據每個模塊的知識特點，設計一些簡單有趣并具有啟發性的問題，不停地引發學生思考，在課堂上有一種思考的緊迫感。同時根據課堂內容的難易程度可采用項目化教學，互動討論式、翻轉課堂等方式讓學生在課堂上動起來。每個章節學完之后，教師提出創新科研項目中存在問題，例如擴散部分學完之后，提出非晶合金-金屬層狀復合材料制備過程中，當工藝控制不合理，易出現開裂等現象；學完塑性變形部分之后，提出鎳基高溫合金在多道次旋壓成型半球件結束后，在其法蘭部分易出現開裂現象，在制備過程中如何避免這些現象的發生。讓學生根據自己的興趣分組進行試驗設計解決該問題，讓每個學生都參與其中，完成相應的任務并進行相互點評，提高學生的思辨能力以及溝通協作能力。

(2)互聯網+教育進入課堂：處于互聯網+教育時代的學生和教師可以通過網絡電子資源，突破高校圍墻，遠程尋求更好的學習資源，比如大學慕課、微課、實驗視頻、實踐視頻等教學服務，均可推動學生學習熱情。當然，教師也可提前將課程知識重、難點提前錄成的微課，或者將實驗、生產實況錄制成視頻及動畫、網頁等資料轉化為二維碼，植入教材相應板塊，以方便學生隨時查閱。例如，將鈦合金在模鍛成型過程的視頻與單晶體微觀的塑性變形機理內容錄成微課，或轉化成二維碼，使學生更方便地通過這種直觀方式學生理解復雜概念，從而掌握本章節的重難點。當然也可以通過手機APP藍墨云班課以及雨課堂等方式進行點名和做題互動，大大節省了課堂時間，調節課堂氣氛。將這些全新的教學模式與傳統的教學方法相結合，通過具體化、形象化的視聽刺激，加深學生對理論知識的理解，調動學生學習的主動性和積極性，充分發揮學生的主體作用，從而全面提高學生綜合素質。

(3)課外自學與實踐：課堂授課時間較短，這就需要學生們充分利用課外時間，將老師提前布置的教學案例開展分析與交流。通過從圖書館、網絡文獻數據庫進行資料的搜集并進行整合和思考，培養學生獨立解決問題的能力。另外，除了教學過程安排的(認識實習、生產實習)，教師也要鼓勵學生多參與各種競賽(如各種材料類實驗技能競賽以及國家級、省、校級大學生創新創業實驗項目，提高學生的創新能力。學生根據不同的興趣愛好選擇不同方向的導師開展相應科研項目，通過完成相應的任務，搜集資料、處理數據信息等，引導學生把學到的專業理論知識應用到解決實際問題過程。通過以上實踐教學的鍛煉，使學生具有較強的綜合實踐與科研創新能力，為培養創新型人才打下良好基礎，以便為社會發展提供動力源泉[4-5]。

2 考核方式的改革

傳統教學考核方式基本上以卷面成績(70%)+平時成績(30%)方式，其中平時成績即為出勤率。為了取得更好的教學效果，有必要改變課程考核方式，將學生平時出勤、學生在課堂上的活躍度、課上討論以及大作業完成情況進行分類打分，最終計入平時成績。注重學生學習過程考核，讓學生把功夫用到平時，起到公平監督的作用，從而提高教學效果。

3 結 語

為了培養新工科背景下的高素質創新應用型人才，鑒于傳統課堂教學中存在的問題和地方應用型本科院校學生學情，我們針對渭南師范學院材料科學與工程專業的《材料科學基礎》課程進行教學改革，通過以學生為中心，以激發學生學習興趣為出發點，對傳統教學內容、教學方法和考核體系等方面提出了有效變革方案。