基于一流課程的材料科學基礎課程改革與實踐

摘 "要 "結合一流本科課程建設要求，針對材料科學基礎課程，從課程內容、教學方法、實踐教學、考核方式方面進行改革與實踐，提出“一中心，六結合”的教學方法。通過課程改革激發學生的學習興趣，提高學生解決復雜工程問題的能力、高階思維的能力和創新實踐的能力，最終實現價值塑造、知識傳授和能力培養的有機融合。

關鍵詞 "一流本科課程建設；材料科學基礎；課程改革

中圖分類號：G642.3 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）14-0083-03

Reform and Practice of Fundamentals of Materials Science

Based on First-Class Course//LI Jianhui， ZHANG Xin， WANG Jiangang， WANG Qian， LIANG Yongmei

Abstract "In combination with the requirements of first-class

undergraduate curriculum construction， the reforms and prac-tices of the course of Fundamentals of Materials Science are

carried out from the aspects of course content， teaching me-thod， practical teaching and assessment method， and the tea-

ching method of “one center and six combinations” is put for-

ward. The curriculum reform has fully stimulated students’ interest in learning， improved their ability to solve complex engineering problems， high-order thinking ability and inno-vative practice ability， and finally realized the organic integra-

tion of value shaping， knowledge transmission and ability cultivation.

Key words "first-class undergraduate curriculum construction;

fundamentals of materials science; curriculum reform

0 "引言

2019年10月，教育部頒布《關于一流本科課程建設的實施意見》，明確提出：“課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量，應確立學生中心、產出導向、持續改進的理念，提升課程的高階性，突出課程的創新性，增加課程的挑戰度?！逼渲?，高階性指的是課程應改變傳統傳授知識或培養能力的單一目標，將知識、能力、素養三種目標有機融合，并用于指導課程建設；課程知識應具備創新性、具有挑戰度，培養學生用于解決復雜問題的能力和思維，如探索未知、精益求精、勇于創新等，這些需要通過教學內容、教學形式等創新來實現。因此，課程建設要重塑課程內容，創新教學理念，科學設計考核方式，并堅持立德樹人，將思政教育貫穿課程建設的整個過程。

材料科學基礎是河北科技大學面向材料類專業開設的一門重要的專業基礎課，包括金屬材料工程、材料成型及控制工程、焊接技術與工程、冶金工程等。該課程也是材料類專業研究生入學的必考科目。該課程是銜接基礎課與專業課的重要橋梁，是構建專業學科知識體系的基石，但對于剛接觸專業課的學生來說，課程涉及的知識專業性強、知識點抽象、內容繁雜，很難提起學習興趣，更難抓住學習重點。任課教師如何改革教學方法，增強學生學習效果，成為亟待解決的問題。目前，已有一些教師對該課程的教學方法進行研究，例如：成都大學的宋慧瑾等[1]提出通過上好第一課來激發學生興趣；太原科技大學的劉寶勝等[2]指出以實際應用吸引學生注意力，幫助理解基礎理論。課程團隊針對課程特點，結合一流本科課程建設要求，在課程內容、教學方法、實踐教學及考核方式等方面進行改革與實踐，取得良好的教學效果。

1 "課程內容建設

課程選用哈爾濱工業大學編著的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《金屬學與熱處理》。課程內容主要為三部分，即金屬學、熱處理原理和工藝、金屬工程材料。其中，金屬學是理論基礎，熱處理原理和工藝是方法，金屬工程材料是應用。除基本課程內容外，任課教師要根據不同專業的特點進行內容的拓展和延伸，構建從基礎知識到專業知識的銜接。同時，以材料成分、組織、結構與性能之間的內在關系和規律為主線，通過思維導圖的形式梳理各章節知識的內在聯系，幫助學生形成清晰的知識網絡，培養學生的邏輯思維能力。

為實現課程內容與時俱進，課程團隊定期開展教學研討，將材料學科研究和工程領域最新成果引入課程，一方面通過生動實例激發學生的學習興趣，另一方面結合所學理論知識培養學生解決復雜工程問題的能力。在加強課程內容建設的同時，注重課程思政元素的挖掘和融入[3]，將職業素養、工匠精神、家國情懷、創新意識與專業知識相結合，最終實現價值塑造、知識傳授和能力培養的有機融合。

2 "教學方法改革

以往的教學方法是以課堂講授為主的單一模式。實踐證明，材料科學基礎課程教學內容復雜抽象，學生很難提起學習興趣，往往機械性地死記硬背，學習效果較差。因此，課程團隊打破滿堂灌的沉默式教學，提出“一中心，六結合”的教學方法，能夠有效增強教學效果?！耙恢行摹敝笀猿帧懊嫦虍a出，以學生為中心”，“六結合”指以下六個方面的結合。

2.1 "線上資源與線下教材相結合

有效利用數字信息化教學資源，以超星學習通為媒介，建立材料科學基礎課程網站，實現課程大綱、課件、視頻、習題等教學資源共享，建立學生與教師的互動交流平臺。根據課程內容需要，引入網上精品課或優質課程資源作為學生學習資料或補充。在教學過程中，通過課程網站發布作業、練習、測試、討論等，根據學生完成情況監測學生的學習效果，并根據出現的問題適時調整教學方式和內容。這種線上與線下結合的教學方法，可以有效地促進學生的學習效果和教師的教學效果。

2.2 "工程案例與教學實踐相結合

針對應用性較強的內容，結合工程實踐及生產實例進行案例教學，通過引入實踐中存在的問題及解決問題時涉及的理論知識，引出課程內容。將抽象的知識轉變為探索和解決問題的方法，不僅有利于學生對理論知識的理解和掌握，而且能引導學生積極思考，引起討論問題的興趣，實現理論與實踐的有效結合，從而提高學生解決復雜工程問題和審辨式思維的能力。

2.3 "科研項目與課堂教學相結合

教師將個人的科研項目引入教學，提升課程內容的時代感和深度。比如在講解機器零件用鋼內容時，引入團隊教師在科研項目中提高高鐵齒輪服役壽命的內容，激發學生的學習興趣；然后針對教師科研過程中發現的問題，以專題—主題的方式設計學生的學習任務；最后，采用翻轉課堂的方式，讓學生通過分組合作、相互討論、小組展示的方法完成任務，從而實現師生互評互動、生生互評互動，真正讓課堂“活起來”。

2.4 "虛擬仿真與實踐教學相結合

鑒于學時與條件限制，課程團隊在實驗環節采取“以虛補實，虛實結合”的教學方法，引入虛擬仿真的教學環節，對鐵碳平衡組織、奧氏體晶粒度、鋼的淬透性、熱處理工藝設計等重要內容進行虛擬仿真實驗項目建設。學生在相關內容學習前后可進入平臺進行操作及練習，加深對知識點的理解。虛擬仿真平臺的運用可以有效解決因知識點抽象、理論脫離實踐而導致學生理解不佳的問題。

2.5 "過程考核與期末考試相結合

加大過程考核比例，除在教學過程中加入學生平時作業、練習、測試之外，增加項目式、論文式大作業，并注重學生實踐環節能力的考核，以提高學生分析解決復雜工程問題的綜合能力，促進學生高階性目標的達成。課程結束后，按照工程教育認證要求，形成課程持續改進報告，科學評價學習效果，有效追溯評價過程，不斷優化評價方式。

2.6 "知識傳授與思政育人相結合

將課程思政融入教學全過程，引入材料強國、大國工匠等實例。如在講解工業用鋼內容時，引入師昌緒院士的經歷：他于國外學成后選擇歸國，開啟實業救國的強國夢，在中國不僅開創了高溫合金，發展了第一代鐵基高溫合金，還開發了空心氣冷鑄造鎳基高溫合金渦輪葉片，為中國材料科學作出巨大貢獻。通過典型實例的啟發，培養學生的專業素養，啟發學生的創新意識，增強學生的學習興趣和主動性。

3 "加強實踐教學

材料科學基礎課程具有配套的實踐教學，即實驗操作，不但能使學生加深對課堂所學理論知識的理解，還能增強學生的動手操作能力。課程原配套實驗為驗證性實驗，即對課堂所學理論知識的驗證，用于鞏固加深對知識的理解。為進一步培養和加強學生的實踐能力與創新能力，課程團隊開放實驗室，結合工程實踐案例及教師科研項目，開發具有設計性和創新性特征的實驗，在操作過程中真正將理論知識應用于實踐，從而增強學生解決復雜工程問題的能力，培養學生的科研能力和創新能力。

在實踐教學基礎上，鼓勵學生參加金相技能大賽、熱處理創新大賽等，以達到以賽促學的目的[4]。河北科技大學已連續舉辦六屆學校大學生金相技能大賽，累計參賽學生1 000余人，并擇優參加省級、國家級大學生金相技能大賽，斬獲省部級以上榮譽50余項。將實踐與競賽相結合，一方面可以極大地鍛煉學生的動手操作能力，提高學生的學習主動性，另一方面可以有效地增強學生的創新實踐能力。

4 "優化考核方式

為加強學生學習的過程管理，摒棄期末考試“一考定終身”的方式，實施多元化的課程考核方式，加大形成性評價。將學生平時作業、課堂討論、章節測試、論文報告、實驗成績等計入考核中，參照學生整個學習過程的數據記載形成過程考核成績，再按一定權重計入學生的最終考核成績中，從而得出更客觀、更公正的考核結果。將實驗成績納入考核中，更加突出學生實踐能力和創新能力的檢驗與評價。在多元化考核的同時，考核內容由概念性、記憶性為重點的命題，逐漸轉變為以綜合分析應用為重點的命題。在考查學生對基本知識掌握理解的同時，更加注重對學生運用所學知識解決復雜工程問題能力的考核。考核方式和內容的改革有助于從根本上改變學生期末靠死記硬背突擊過關的狀況。

5 "結束語

河北科技大學材料科學基礎課程團隊結合一流本科課程建設要求，對課程內容、教學方法、實踐教學及考核方式進行改革與實踐，指出課程內容應與時俱進，加強實踐教學、優化考核方式，并提出“一中心，六結合”的教學方法。上述改革可以激發學生對材料科學基礎課程學習的積極性和主動性，逐漸提高學生利用理論知識解決實踐工程問題的能力、高階思維和創新實踐能力，學生專業素養逐步形成，最終實現知識、能力和素養的綜合提升。

參考文獻

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[3] 王斌君，王占勇.思政元素融入專業基礎課《材料科

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[4] 何珺，徐慶坤，李世杰，等.基于科技競賽的大學生

工程實踐創新能力提升路徑的探索：以材料類學科

“專創”融合人才培養為例[J].河北農業大學學報

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