基于成果導向的地方應用本科院校《材料分析測試技術》課程教學改革

孫琳琳 盧國鋒 劉展晴 焦更生 鄭 博

成為國際本科工程學位互認協議《華盛頓協議》正式會員意味著經過專業認證過的高等院校畢業生獲得進入該專業領域國際市場的工作資格[1]。中國是工程教育大國，其中工科生人數的比例接近40%，遠遠超過其他發達國家大體上在10%左右[2]。截至2018年底，我國共227所高校1 170 個專業包括機械、材料、化工與制藥等21 個工科專業類通過了工程教育認證。工程教育專業認證工作的開展同時為我國高等院校人才培養提供了明確的目標和方向，促進教學質量的革新及提高。近年來，以成果導向教育理念、以學生為中心及持續改進理念等專業工程教育的三大基本理念的教學改革已經在我國許多高等院校課程中推廣和應用[3]。

普通地方應用型本科院校的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，培養具有較強理論知識、工程實踐能力、勝任行業發展需求的應用技術型人才。為實現這一目標，首先需要解決課程建設問題，而專業基礎課程的改革最為重要。其中，《材料分析測試方法》課程是一門材料類專業學生必修專業課程之一，是材料科學研究和工程技術人員了解材料微觀結構和改進性能的不可缺少的工具。通過本課程的學習，學生可具備正確選用現代分析技術方法開展不同類別材料組織、結構鑒別的能力。而成果導向理念可以彌補傳統教學的不足，培養學生獨立思考以及創新能力，將所學知識應用到具體的工程實踐中。因此，本文基于成果導向理念對《材料分析測試方法》課程教學內容、教學方法以及考核方式等方面進行初步改革。

1 教學現狀分析

《材料分析測試方法》課程的培養目標是要求學生熟悉晶體結構的特征、空間點陣以及晶向和晶面等晶體結構理論知識，強調學生對課程中基本概念和分析測試方法的掌握。同時，由于本課程知識理論性強、深度深，傳統教學基本上以講授為主，理論知識成為授課的重點，工程實踐案例少，課堂參與度不高，易造成學生學習興趣不足等現象。此外，科研經費不充足、硬件條件落后，無法安排大量的實踐教學并保證實踐與理論的同步。在實驗過程中，無法保證每位學生都能實際操作測試儀器，導致該課程的教學效果普遍較差。雖然在教學內容上也安排了實踐性教學環節，但絕大多數實踐均以驗證性和演示性實驗為主，缺乏綜合設計性實踐內容。此外，教材不同章節之間的內容有較強的獨立性，缺乏連貫性，知識點零散，學生往往難以抓住重點，學習難度較大。雖然教學目標最終希望學生通過對不同材料的表征測試方法和儀器設備和綜合分析選擇合適測試方法，具備對材料的結構及性能進行表征的能力。但在整個傳統教學中忽視了對學生利用所學理論知識分析和解決具體實際問題以及復雜工程問題能力的培養。

2 教學內容改革

對于地方應用型本科院校，教師們應該基于成果導向理念轉變教學思想觀念，深入企業進行調研，對于材料類專業學生畢業后可能會從事的工作進行梳理，反向設計教學，確立課程學習成果[4]。根據成果導向理念重構課程，把學生在工作中最需要的知識點進行統計，重新編寫適應學生的項目化教材，把教材中煩瑣的理論知識進行簡化。由于材料分析測試方法各個章節之間的連貫性不好掌握，各種分析方法易混淆，因此按照材料分析設備的類別將課程內容分成四個模塊：

（1）晶體學及X射線的衍射原理部分。

（2）微觀組織形貌及結構分析，觀察材料的形貌組織，主要設備為掃描電鏡和透射電鏡等。

（3）化學成分分析，判斷材料內部組織及相關成分，包括了定量和定性分析，主要儀器為X 射線衍射儀、電子探針、俄歇普、XPS 等。

（4）材料熱物性能分析，分析材料熔點及相轉化溫度等，主要設備為熱分析儀DSC、DMA 等。

3 課堂教學方法的變革

（1）基于成果導向理念，轉變教學觀念。成果導向教育強調注重將學生個人學習經驗和生活實踐部分與理論教學相結合，鼓勵學生在教學中產生新思想及新觀點，重建知識結構。此外，在課程教學中教師要實施靈活性的教學模式，采用引入相關材料零部件失效或斷裂發生事故的熱點新聞視頻或實際案例圖片等吸引學生的注意力，激發學習興趣，引發思考。對于理論性、邏輯性較強的基礎內容，對不同講授內容的分析采用多種授課方式和方法，如電子束與固體樣品作用時產生的背散射電子、二次電子、吸收電子、透射電子等信號時，使用剖視動態圖向學生展示儀器工作原理動畫、視頻等方法幫助同學理解抽象概念及難懂的理論，然后由淺入深，通過提問、討論等“互動式”教學將材料科學基礎知識與測試分析內容有效銜接。針對應用性的知識，對不同類別材料如金屬材料、高分子材料及無機化合物等測試表征等內容，采用“分組討論教學”“案例教學”及“比較教學”等方法，調節課堂氣氛，讓學生在討論中領會不同測試方法的區別及聯系[5]，最后通過思維導圖幫助學生建立各個章節之間的聯系。

（2）以學生為中心。處于互聯網+ 教育時代，為了方便學生和教師通過網絡電子資源進行學習和總結，教師可將課程知識重、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，開展網絡課程建設。讓不同層次的學習者獲得資源和幫助，培養學生自主學習的能力，為學生獲得知識提供新途徑。同時也可以利用手機雨課堂及學習通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。當每個模塊學完之后，教師提出工程實踐問題，教師引導學生利用學校圖書館、網上教學資源平臺查閱相關資料，啟發學生思考提出解決方案，始終貫徹“以學生發展為中心”的理念，培養學生具有終身自主學習的能力以及理論聯系實際、分析解決問題能力。此外，讓大多數大三學生通過參與國家級、省級和校級創新創業訓練項目，讓學生們自己動手完成實驗制備樣品，進行基本分析儀器操作與數據整理分析。在課堂上通過翻轉課堂互動式，讓學生自己根據在科研過程中涉及的檢測方法進行分析，準備PPT 進行講解匯報，增加學生實踐學習能力，同時加深理論知識的理解，實現教師與學生的共贏。

4 考核方式轉變

傳統課程考核方式基本上以卷面成績（70%）+ 平時成績（30%）為主，這種考核對學生學習效果難以評價。而成果導向教育理念下的評價是面向產出即學生學習成果的評價。因此，在教學過程中需采用多維角度評價學生學習成果。根據本課程特點，教師要掌握各種課程教學評價方法。開課前，制定考核環節，如課堂提問、問卷調查、作業評閱、翻轉課堂小組合作、總結分析報告等；然后制定量化標準，實現以學習產出為導向的教學過程[6]。因此，為培養學生實際問題解決能力，考核方式由傳統的閉卷轉變為多樣化考核；教師根據學生表現給出每一環節成績，使學生積極參與其中，激發學生的學習熱情，強化教學過程考核并考查學生綜合學習情況，從而提高學生自學能力。

5 總結

基于成果導向為教育理念，針對應用型本科院校《材料分析測試技術》課程存在的問題進行全面變革。從培養應用型人才為目標，教師在教學過程中通過轉變教學觀念，反向設計課程教學，以學生為中心采用翻轉課堂、項目化教學、互動討論等靈活性的教學模式以及多樣化的考核方式，提高學生綜合素質培養學生自主創新以及解決復雜工程問題的能力。