新工科建設背景下“材料科學基礎”課程案例教學模式設計與創新

凌意瀚 朱文武 牛繼南 張平

[摘 要] 在新工科建設的大背景下，基于中國礦業大學材料學院材料科學與工程專業教學改革的目標，本文主要討論“材料科學基礎”課程教學模式的設計與創新中的一些熱點問題以及教改實踐。“材料科學基礎”是材料專業最為基礎和重要的一門課程，在理論知識和科研實踐之間起到了橋梁作用。利用此專業學科門類齊全的優勢，在加強基礎、拓寬專業、注意理論體系的貫通融合，對課程教學模式創新與設計的指導思想、教學內容的組織及相應的教學方法作初步探討。教學模式的設計創新需要教師具備較高的學術素養與創新精神、學生具備較強的學習意識與探索精神、高校教育管理部門提供有效的政策支持，從而更好地推動大學課堂教學模式的革新，取得了一些較好的教改效果和經驗。

[關鍵詞] 材料科學基礎;設計創新;教學改革

長期以來，材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。材料科學與技術研發速度的加快使得社會對高層次人才的能力及素質提出了更高要求。作為材料科學與工程學科最重要的基礎課程“材料科學基礎”，正面臨著以加強基礎、拓寬專業知識面和加強實踐訓練為主要目標的課程改革[1]。“材料科學基礎”是對“材料科學基礎理論”和“材料實驗技術”兩門課程綜合應用的實踐教學環節，是各高校工科材料類相關專業人才培養方案中非常重要的組成部分，很多高校對該課程進行了各種教學改革探索。本文在借鑒相關教學改革方案的基礎上，提出對材料科學基礎的教學模式進行創新型研究與設計。

一、傳統教學模式的不足

源深流自遠，行健天同功。在中國礦業大學材料學院60多年的發展歷史中，每一代材料人胸懷祖國、銳意進取，形成了“攻堅克難、爭創一流”的辦學理念，培養德智體美勞全面發展，掌握材料學的基本理論、基本知識、基本技能和方法及其相關知識，能夠從事材料物質設計、制造、應用等領域工作的高端人才，為我國材料行業人才的積累錦上添花。該專業材料科學基礎課程的特點鮮明，是理論與實踐的重要結合，還具有課內容的廣泛性。這就要求學生對于材料微觀和宏觀的基本知識和理論具有很好的綜合掌握。為此，本文基于課程教學模式，探討材料科學基礎這門課程的創新與設計教學模式，以滿足新工科建設背景的需求。

總體來講，教學模式的不足之處主要體現在以下三個方面：

（一）課程教學模式單一化

傳統的“材料科學基礎”課程在課程教學模式上存在教學理念落后、教學內容不連貫等問題，不能滿足新形勢、新常態、新工科背景下學生個性化發展、學校應用型本科轉型、地方乃至國家經濟發展的需求，急需解決相關問題。部分教師受傳統的教學思維影響，學生以教師為中心，以授課內容為主線，刻苦學習，力求能做好習題，考試獲得高分，這嚴重地限制了學生的思維，難以有效地提高大學生的創新能力，難以滿足學生個性化的發展，所培養的學生難以滿足新時代的社會需求。教學的內容也是按照教學組討論的結果，時而會發生內容的不連貫的現象，使得學生不能很好地、有邏輯地去理解課本知識。

（二）課程教學內容淺薄

在新形勢、新常態、新工科背景下，“材料科學基礎”這門課程作為材料學專業中最為基礎、最為重要的一門課程，內容多而雜，大量的深層次理論知識、推導的公式，以及與實踐工程相聯系的工藝要求，對學生的學習提出了很高的要求[2]。但作為只有80學時的一門課程，把所有的知識全部傳授給學生，也是不現實的。所以，造成的結果就是，學生能夠學習到的僅僅皮毛，內容很淺薄，只能應付結課考試。這顯然是不正確的。另外，“材料科學基礎”也是全國碩士生材料專業的入學專業考試，隨著教育時代背景的發展，教學內容已經遠遠不能達到專業考試的要求標準。此外，教學方法雖然經典，但也比較單一與滯后，缺少先進理念的引進，教學內容大多為理論教學，抽象空洞，課程知識吸收率低。因此，急需解決相關問題。

（三）課程考核評價方式單調

在中國教育的大背景下，課程的主要考核方式是通過一張試卷來決定成績，考勤只占有很小的比例。考試采用閉卷方式，以較為標準化的試題對該課的主要內容和知識點進行考核。這種考試方式強調學生對基礎知識點的掌握，而忽略了靈活運用所學知識的能力，不利于學生創造性思維的培養。“材料科學基礎”這門課程最大的特點是知識點多而廣泛，所以，我們最終考試的內容基本就是課堂上所經常講解的所謂的難點或重點。因此，學生們的復習重點就顯得單一而局限，造成了大部分其他有用的內容，學生們都不會去學習和了解。造成了這一種局面的結果就是，學生對這門課程的掌握程度不容易被顯現出來。另外一種客觀因素是大學生們的考試，往往會集中在學期末的最后一兩周時間，使得學生們負擔很大，往往顧此失彼。所以，學生往往依靠最后這段時間的突擊來應付考試，造成部分同學平時不努力，但最后成績卻不錯。從這個角度來講，期末考核也不能科學地評價學生的知識掌握情況，同時損害了一部分認真學習的學生們的積極性。

二、教學模式的創新與設計路徑

教學模式的創新與設計是以問題的建構為存在前提的，以學生主體為核心內容，以能力培養為目標導向，體現出我國創新型人才培養的理論內涵，已成為當前創新教育教學方法的有益嘗試。“材料科學基礎”課程創新與設計的實踐路徑大致有以下三個方面：

（一）教師具備較高的學術素養與創新精神

創新性案例教學能夠獲得有效實施，其基本要求是教師具有較高的學術素養與創新精神。這里的學術素養主要體現在教師需提升自我的科研水平，力求成為本領域的專家，不僅把握本專業的深度知識，還要能夠洞察本專業的學術前沿與應用前景。同時，教師還要有創新精神，這里的創新精神主要集中在教師在創新性案例教學中提出問題的能力，“教師需要好好地了解學生的興趣點，這門課程與實際應用的連接點，形成一種對課堂、對學生、對社會需要的高度敏感[3]”。有效問題的提出將成為創新性案例教學的核心，也是激發學生進行創新性學習的關鍵。這里的有效問題應是針對現實語境出發的，從實踐中采擷而來的。

（二）理論與實際相結合

創新“材料科學基礎”課程的基本概念、基本理論及原理較多，如何將所學基本知識應用到實際的科研工作和解決工程實際問題，是學習本課程的最終目標之一。基本理論知識與學科前沿內容或工程實際問題的結合，也能夠有效地幫助學生理解抽象而難以理解的知識。例如，在講述四種強化方式之一冷作硬化理論時，我們在講述過程中將金屬材料的研究熱點——鋼材與冷作硬化理論相結合。鋼材具有加工硬化的特性，由于冷軋具有較好的機械性能，很多直接使用的鋼材都使用冷軋鋼材。因此，鋼材的冷熱處理操作的引入不僅可以幫助學生理解和掌握固溶強化理論在合金強化方式中的應用，提高學生分析問題和解決實際問題的能力，還能夠引導學生辯證地看待所學的知識，在學習過程中有自己獨立的思考，增加了學生的創新意識。

（三）優化考核方式

檢查考核是驗證一個學生掌握這門課程程度的方式，若設置得不合理，只會讓考核變成形式主義。要讓考核工作體現出真實的結果，就得優化考核方式。要用科學合理的辦法進行精準設置，才能考得準、實，公平地評價學生的學習成果。為了避免“一張試卷定成績”的弊端，應該增加課程的中間過程考核。在具體執行過程考核時，應特別注意相關標準的制定，盡量實現考核的相對公平。考核方式應多樣化，為了更加全面地考核學生掌握和應用基礎知識的能力，考核方式應當多樣化[4]。除了試卷考試以外，可以適當地增加一些作業的練習、課堂檢測、PPT匯報等。這些方式不僅使得學生能夠及時地跟進適當章節的深入學習，也可以考察他們的團隊精神，改正他們的錯誤認識。另一方面，也可以使學生能夠對下一屆的學弟學妹有一個更好的引導，知道他們未來如何學好“材料科學基礎”這門重要的課程，因為考核主要是對學生解決實際問題的能力培養。

三、結語

在新工科建設的大背景下，基于中國礦業大學材料學院材料科學與工程專業教學改革的目標，本文主要討論“材料科學基礎”課程教學模式的設計與創新中的一些熱點問題以及教改實踐。“材料科學基礎”是材料專業最為基礎和重要的一門課程，在理論知識和科研實踐之間起到了橋梁作用。利用此專業學科門類齊全的優勢，在加強基礎、拓寬專業、注意理論體系的貫通融合，對課程教學模式創新與設計的指導思想、教學內容的組織及相應的教學方法作初步探討。教學模式的設計創新需要教師具備較高的學術素養與創新精神、學生具備較強的學習意識與探索精神、高校教育管理部門提供有效的政策支持，從而更好地推動大學課堂教學模式的革新，取得了一些較好的教改效果和經驗。

參考文獻

[1]王紅潔，徐彤，席生岐，等.材料科學基礎課程考核體系改革與探索[J].教學研究，2016（39）：41-43.

[2]杜燦誼，朱玉平.如何提高汽車檢測與維修技術課程的教學質量[J].職業教育研究，2011（6）：161-162.

[3]王洪才，李慧.運用生成性案例 實現創新性教學[J].中國高等教育，2013（19）：44-46.

[4]張海龍，程齡賀.“材料科學基礎”課程教學改革和考核探討[J].科教文匯，2014（1）：58-59.