對應用型本科大學中材料科學基礎課程建設的思考與探索

李月嬋 付曉燕 曹春燕 謝 安

（廈門理工學院 材料科學與工程學院，福建 廈門 361024）

材料科學基礎是材料科學與工程專業的一門重要的學科基礎理論必修課。本課程在內容上涵蓋了宏觀、微觀的材料科學基礎理論和研究材料學有關問題的基本方法，主要為其他專業課的學習提供有關材料科學的基礎知識，并為將來從事材料研究與開發打下堅實的理論基礎［1-3］。

廈門理工學院作為一所應用型本科大學，培養應用型、創新型高級專門人才是其人才培養目標。應用型、創新型高級專門人才是指具備扎實的專業知識，掌握一定相關技能，并具備解決實際工程中存在問題的能力的專門人才［4］，也就是“理論+技術實踐”型人才。為了有效實現該教學目標，在教學過程中，教師就要不斷提高學生的實踐操作能力、組織協調能力、解決問題的能力及創新能力，滿足應用型人才的需求。從廈門理工學院學生的實際情況及應用型辦學定位來看，為了使學生在掌握材料科學中基礎知識和共性知識的同時全面鍛煉和提高其實踐能力，就要保證材料科學基礎課程建設的有效性。研究者從自身教學經歷出發，汲取前人的教學經驗［5-7］，根據不斷變化的教學環境及教學對象，提出了一系列教學改革舉措。

一、課程建設的思考

本課程秉承“以學促用，學用一體”的教育理念，注重廈門理工學院“明理精工、與時偕行”的精神傳承，以“啟發式”教育為基本原則，以學生數據資源為依據，采用“導入式”學習，保證學生對材料科學的基本理論愛學、善用。但在實際教學中，仍然存在諸多問題。

（一）教學方法亟待改進

材料科學基礎涉及的基本概念多，知識體系繁雜，傳統教學過程中往往采用的是“教師講，學生聽”的輸入式教學方法。在該教學過程中，學生往往處于被動學習的狀態。這種方法容易使學生產生枯燥感，對知識的掌握也經常是“知其然而不知其所以然”，久而久之，便逐漸喪失了對該專業的興趣。因此，必須改進教學方法，提升學生的學習興趣，使學生由“被動學習”轉化為“主動學習”。

（二）教學內容亟待優化

材料科學基礎涵蓋了材料科學領域的基本知識和理論，并且涉及新模型、新概念、新技術，屬于學科覆蓋面較廣的學科基礎課。因此，在教學過程中，教師要合理優化教學內容，使學生在有限的課時內，既能較完整地掌握材料科學理論的基礎知識，又具備一定的分析解決實際工程問題的能力。

（三）實踐教學體系亟待完善

材料科學基礎是一門實踐性較強的課程，在以往的教學實踐過程中，側重強調對學生基本動手能力的訓練，但忽略了對其綜合應用知識能力的提高。因此，急需完善實踐教學環節，開設綜合性更強的實驗，以在充分訓練學生應用理論知識解決實際問題能力的基礎上，提高學生的綜合素質。

二、課程建設的探索

（一）改進教學方法

在課程教學過程中，教師改變了傳統的“一言堂”的教學模式，大膽實施互動式課堂教學，充分發揮學生的主體作用，課堂上組織學生進行集體和分組討論。例如，鼓勵學生列舉生產實踐上存在的一些材料問題，組織學生對這些問題進行討論，然后進行歸納總結，得出正確結論，充分發揮學生的主體作用，讓學生對知識的認知更清晰、更深刻。同時，以學生成長曲線數據為支撐，引入分級式教學，針對不同層次的學生制定不同的教學目標，以培養學生的自信心，激發其學習熱情。此外，結合本課程的特點及不同的教學內容，采用了啟發式教學、類比教學等不同的教學方法。

（二）優化教學內容

在選擇教學內容時，結合“學用一體”的教育理念，堅持“精選精學、實用為主”為原則。具體來說，在教學過程中，側重實用性內容的講解，如相圖及其應用，而對理論性相對較強的位錯彈性性能等則簡單進行介紹。講課時主要是講重點、講難點、講思路、講方法。同時，采用了模塊化教學模式，將材料科學基礎劃分為理論教學環節及實踐教學環節。理論課程內容劃分為三個模塊，即微觀結構模塊、顯微組織結構模塊及相圖模塊；實踐環節的內容也劃分為演示性實驗模塊及綜合性實驗模塊。在構建課程知識譜系時注重系統性，在保證各模塊知識要點覆蓋完整的基礎上去繁就簡，突出模塊知識點之間的內在聯系，為各專業深入學習提供材料科學理論基礎的必要知識集合。再者，積極將材料科學的發展前沿知識與最新科研成果融入課堂教學中，穿插適當的科研實例，使學生認識到學有所用。比如，在講到相圖測定時，引入目前比較熱門的擴散偶、擴散多元節等概念；在講到鐵碳二元相圖時，引導學生選擇材料的組成、通過熱處理工藝改變材料的組織，獲得特定的使用性能等。此外，對教學內容進行了大膽調整，在教學舉例、習題、實驗課題等方面盡量取材于企業實際生產。

（三）完善實踐教學體系

在實踐教學環節，開設綜合性更強的實驗，充分訓練學生應用多種知識解決實際問題的能力。比如，開設“金屬的塑性變形與再結晶”綜合實驗，要求學生理解塑性變形的過程對材料組織和機械性能的影響，了解塑性變形量、熱處理溫度、熱處理時間對再結晶后晶粒尺寸、性能的影響。在實驗過程中，按熱處理溫度對學生進行分組，每個學生的變形量、熱處理溫度、熱處理時間都不盡相同，學生除了完成自己的實驗之外，還要進行小組分析討論。這不僅訓練了學生對基礎知識融會貫通的能力，而且使學生有效掌握了解決實際問題的技巧。此外，還積極鼓勵并帶領學生參加各種材料科學類相關比賽，如“全國大學生金相技能大賽”“全國高校大學生材料綜合技能大賽”“大學生互聯網+創新創業大賽”等，“以賽促學”，提升學生的綜合素質。

總之，在整個教學過程中，始終堅持以材料成分、組織結構、制備工藝、性能之間的關系作為主線，建立起微觀原理與宏觀現象之間的橋梁關系，引導學生采用相關理論解釋生產生活中的宏觀現象。在具體教學過程中，主要采用課堂導入—新課講授—課堂小結的教學模式。在課堂導入過程中，充分利用導言、案例、提問引起學生的學習興趣；在新課講授過程中，積極組織學生進行參與式學習，提高學生參與度，增強師生互動性；課堂小結時盡量使學生有效內化課堂教學傳授的知識，同時，進行了思想方法的小結，使學生更深刻地認識到思想方法在解決實際問題時的作用。

圍繞應用型本科大學的人才培養模式，培養“專業基礎牢、技術水平好、實踐能力強、綜合素質高”的新型應用型人才是一個長期的過程，這對材料科學與工程專業的核心課程材料科學基礎也提出了相應的要求，需要不斷深入改進教學方法、優化教學內容、完善實踐教學體系及考核體系，努力打造材料科學基礎課程。