馬愛瓊，任 耘，高云琴，侯 星

(西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，陜西 西安 710055)

基于專業(yè)骨干課程建設(shè)的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)實踐與探索

馬愛瓊，任 耘，高云琴，侯 星

(西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，陜西 西安 710055)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料學(xué)科課程體系中重要的專業(yè)骨干課程，本文結(jié)合我?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程建設(shè)實際，為適應(yīng)現(xiàn)代材料科學(xué)與信息技術(shù)的發(fā)展，為提高工程教育專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)體系下人才培養(yǎng)質(zhì)量，探討了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)建設(shè)，提出了相關(guān)的課程建設(shè)改革方案，并進(jìn)行了教學(xué)實踐，探索出適合本專業(yè)的課程教學(xué)模式，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

材料科學(xué)基礎(chǔ)；課程建設(shè)；教學(xué)改革

2015年，西安建筑科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)順利通過了中國工程教育專業(yè)認(rèn)證，在本次專業(yè)認(rèn)證中，提出本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：立足西部，面向全國，培養(yǎng)具有良好的人文社會科學(xué)素養(yǎng)和職業(yè)道德，掌握材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，具有在材料科學(xué)、材料工程及材料應(yīng)用等領(lǐng)域從事工藝設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理、科學(xué)研究及教學(xué)等方面解決本專業(yè)復(fù)雜工程問題工作能力的、適應(yīng)社會發(fā)展需求的、以及跨文化交流的創(chuàng)新性應(yīng)用型高級專門人才。而《材料科學(xué)與基礎(chǔ)》課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是我校材料學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)一級學(xué)科的核心課程，也是材料學(xué)院重點建設(shè)的專業(yè)骨干課程與精品課程，其教學(xué)內(nèi)容和質(zhì)量對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)及學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)等都有著重要的影響，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和創(chuàng)新能力以及運用基礎(chǔ)理論解決實際問題的能力，構(gòu)建材料科學(xué)和工程技術(shù)人員的專業(yè)知識體系具有主導(dǎo)和奠基作用。在整個材料學(xué)科的課程體系中占有重要的地位[1]。

圍繞本次專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)目標(biāo)的要求，教學(xué)團隊認(rèn)為《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程在教學(xué)內(nèi)容方面應(yīng)側(cè)重基本知識、基本理論和基本理論運用的講解，注重從微觀層面闡明材料生產(chǎn)過程中所涉及到的組成、結(jié)構(gòu)、表面與界面、相變化、擴散、固相反應(yīng)、燒結(jié)等基本理論[2]。并通過典型無機材料制備的案例分析，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力和在材料生產(chǎn)、研發(fā)過程中解決復(fù)雜工程問題的能力。

基于以上教學(xué)背景，在教務(wù)處和學(xué)院的大力支持下, 西安建筑科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程被確立為我校首批建設(shè)的專業(yè)骨干課程，課程建設(shè)的目的旨在通過課程教學(xué)改革，改變以往教學(xué)手段單一、教學(xué)內(nèi)容沿襲傳統(tǒng)、實踐環(huán)節(jié)亟待加強的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段，改革教學(xué)模式，用更先進(jìn)的教育教學(xué)理念，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，征詢分析學(xué)生對課程現(xiàn)狀的意見，適時調(diào)整教學(xué)方法，提高教學(xué)效果；完善課程內(nèi)容體系，針對材料科學(xué)的發(fā)展趨勢，對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化整合，保證課程特色鮮明；建立面向材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，讓學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)權(quán)；建立教學(xué)反饋機制，加強實踐教學(xué)，對實驗室現(xiàn)有資源進(jìn)行整合，將其中一部分與課程內(nèi)容相關(guān)的實驗室資源對學(xué)生開放，實現(xiàn)實驗室資源共享；另一方面將增加綜合性實驗的比重，提高教學(xué)效果。建設(shè)試題庫，逐步實現(xiàn)教考分離。

通過近兩年的專業(yè)骨干課程建設(shè)，教學(xué)團隊圍繞以上建設(shè)目標(biāo)，開展了以下幾方面的教學(xué)改革實踐。

1 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革實踐

1.1 對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化整合

針對我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)背景，材料研究方向以無機非金屬材料為主，因此，在課程教材的選擇上，我們以陸佩文主編的《無機材料科學(xué)基礎(chǔ)》上的內(nèi)容為主，但是，隨著我校材料學(xué)科專業(yè)的發(fā)展，需要集中和強化大材料專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)的理論知識學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備更寬的專業(yè)知識面和一定深度的專業(yè)理論基礎(chǔ)，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)專業(yè)及專業(yè)方向的其他科目做準(zhǔn)備，基于此，我們對原有的教學(xué)內(nèi)容做了適當(dāng)調(diào)整，強化對學(xué)生材料科學(xué)基礎(chǔ)共性知識的教學(xué)。比如加深對晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)缺陷知識的教學(xué)；考慮到膠體化學(xué)知識與學(xué)生后續(xù)所學(xué)的《陶瓷工藝學(xué)》、《膠凝材料》等專業(yè)課結(jié)合緊密的特點，增加了泥漿膠體化學(xué)知識的教學(xué)內(nèi)容；對相圖知識的教學(xué)，以相圖中共性的內(nèi)容教學(xué)為主，強化相圖分析的應(yīng)用；隨著材料科學(xué)的發(fā)展融合，原有無機材料與金屬材料的界限不斷模糊，學(xué)生掌握金屬材料的相關(guān)知識十分迫切，因此，在課程內(nèi)容調(diào)整上，增加了金屬晶體結(jié)構(gòu)知識的教學(xué)，加深了對晶體結(jié)構(gòu)缺陷中位錯的教學(xué)。由于學(xué)時的限制，在增加以上教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，減少了專業(yè)屬性很強的玻璃體知識的教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整為主要介紹熔體與玻璃體的共性及其主要性質(zhì)；考慮到材料熱力學(xué)的內(nèi)容與《物理化學(xué)》中所學(xué)內(nèi)容有交叉，將這一部分內(nèi)容調(diào)整為自學(xué)；考慮到材料燒結(jié)理論還在不斷發(fā)展更新，將材料燒結(jié)這一部分的教學(xué)比重下調(diào)為主要介紹燒結(jié)現(xiàn)象、傳質(zhì)機理、晶粒生長與燒結(jié)影響因素，弱化燒結(jié)動力學(xué)知識的介紹。通過以上教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合，使《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的知識體系更加完整，符合當(dāng)今大材料學(xué)科對專業(yè)基礎(chǔ)知識“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的要求[3-4]。

1.2 建設(shè)課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，在當(dāng)前，使用教育技術(shù)手段在社會化媒介和移動設(shè)備中逐漸變得更主流。通過新技術(shù)來提升學(xué)習(xí)效率和教學(xué)過程是目前教育研究的一個趨勢。MOOC是其中一個新興的形式[5-6]。在此背景下，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式也需要不斷調(diào)整改革。因此，教學(xué)團隊依托我校教務(wù)處提供的課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，利用近兩年的時間，逐步建設(shè)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，平臺包括教學(xué)視頻、PPT、微課等教學(xué)資源，在線習(xí)題庫，電子教案、教學(xué)大綱、實驗指導(dǎo)書等內(nèi)容，并設(shè)有互動討論區(qū)。學(xué)習(xí)平臺建設(shè)以后，在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中發(fā)揮了良好的引導(dǎo)作用，借助于平臺，學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)交流，不再受到教學(xué)空間的限制；在每一章內(nèi)容課堂講授結(jié)束后，教學(xué)團隊會向授課班級學(xué)生發(fā)放一部分在線作業(yè)題，要求學(xué)生在規(guī)定時間提交并作為平時考核的一部分，通過兩屆學(xué)生的實踐應(yīng)用證實，這種在線學(xué)習(xí)方式能提高課程學(xué)習(xí)效果，方便師生交流互動，尤其是在線題庫建設(shè)，能使學(xué)生及時復(fù)習(xí)掌握課堂所學(xué)內(nèi)容，取得了較好的教學(xué)效果。

1.3 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程實踐教學(xué)改革

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中所涉及的理論抽象難懂，如晶體結(jié)構(gòu)知識、相平衡知識等。如果單一依靠課堂理論講授，不便于學(xué)生理解掌握，因此，本課程開設(shè)有部分實驗課，但是，之前所開設(shè)的實驗內(nèi)容僅涉及晶體結(jié)構(gòu)模型認(rèn)識、表面張力測定與材料機理研究實驗。為提高教學(xué)效果，教學(xué)團隊在實踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式改革中，一方面對基礎(chǔ)實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新組合，為提高教學(xué)效果，對一些重點章節(jié)確保有相應(yīng)的實驗課開出。另一方面將拓寬實驗內(nèi)容，如在相平衡這一部分，將增加《淬冷法研究相平衡》綜合性實驗，通過本實驗，將材料科學(xué)基礎(chǔ)與材料研究方法課程的有關(guān)教學(xué)內(nèi)容結(jié)合在一起，加深學(xué)生對相關(guān)知識的掌握。增開了"固相反應(yīng)動力學(xué)研究"綜合性實驗，實驗室在學(xué)院的支持下，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要，增加了實驗設(shè)備，保證每個學(xué)生可以親自動手操作完成實驗。通過以上實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，加強了學(xué)生對課程中相關(guān)理論的理解，提高了實踐動手能力，取得了更好的教學(xué)效果。除此之外，根據(jù)學(xué)生需要，將部分實驗室資源面向?qū)W生開放，完成大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、SSRT訓(xùn)練項目，使課程教學(xué)與科學(xué)研究相輔相成，注重培養(yǎng)學(xué)生獲取知識、運用知識、創(chuàng)新知識的能力。

1.4 多種教學(xué)手段綜合運用

過去，為保證教學(xué)進(jìn)度，課程的教學(xué)手段單一，基本上是老師“一言堂”的講解，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中涉及的理論本身就枯燥抽象，如果不調(diào)整教學(xué)方法和手段，勢必會影響課程的教學(xué)效果。因此，結(jié)合本次專業(yè)骨干課程建設(shè)的契機，我們對教學(xué)方法做了大幅調(diào)整，除了前面所說的課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的輔助學(xué)習(xí)之外，為取得更好的教學(xué)效果，教學(xué)團隊建立了教學(xué)反饋機制，通過問卷調(diào)查、座談等形式，了解學(xué)生對課程教學(xué)的具體要求，并在此基礎(chǔ)上，及時調(diào)整改進(jìn)；針對晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)缺陷、相平衡等抽象難懂的內(nèi)容，重新制作了運用現(xiàn)代信息技術(shù)的flash課件，將現(xiàn)代教育教學(xué)手段引入課堂，運用多媒體技術(shù)講解晶體結(jié)構(gòu)中球體緊密堆積過程、點缺陷、位錯的形成過程等，使這些抽象難懂的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生的直觀認(rèn)識，方便學(xué)生理解掌握。除此之外，為活躍課堂氣氛，教學(xué)團隊還針對課程內(nèi)容，設(shè)計了一些案例教學(xué)、課堂討論等，通過多種教學(xué)手段的綜合運用，取得了更好的教學(xué)效果。

2 結(jié)束語

隨著我國中國工程教育認(rèn)證工作的不斷推進(jìn)，如何培養(yǎng)新形勢要求下的材料科學(xué)與工程專業(yè)的高素質(zhì)復(fù)合型人才，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的實踐能力，是各工科類院校研究的重要問題?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與實踐將圍繞工程教育專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)目標(biāo)的要求，結(jié)合材料科學(xué)的發(fā)展，在教學(xué)內(nèi)容上不斷補充最新的研究成果；在教學(xué)方法上注重“以生為主，以課程理論為基礎(chǔ)，通過加強實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力”。最終目的在于為國家、社會發(fā)展輸送更多具有良好專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力強的高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才。

[1] 楊 源，肖國慶，徐德龍.材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新與實踐[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2016,35(1)：97-100.

[2] 馬愛瓊，任 耘，段 鋒.無機非金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[3] 喬秀清，趙 君，孫小華.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探索[J].廣州化工，2017,45(6)：192-194.

[4] 黃俊俊，丁 明，張全爭，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)實踐與教學(xué)改革[J].廣州化工，2017,45(30)：122-123.

[5] 金 陵.從聯(lián)系中看MOOC、微課和微課程[J]. 中國信息技術(shù)教育，2013(6)：33-34.

[6] 胡鐵生.“微課”:區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J].中國電化教育,2011(10):61-65.

(本文文獻(xiàn)格式：馬愛瓊，任耘，高云琴，等.基于專業(yè)骨干課程建設(shè)的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)實踐與探索[J].山東化工，2017，46(20)：150-151.)

TheEducationalPracticesandExplorationaboutFundamentalsofMaterialScienceontheBasisofMainSpecializedCourseConstruction

MaAiqiong,RenYun,GaoYunqin,HouXing

(College of Materials amp; Mineral Resources, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)

Fundamentals of Material Science is a very important main specialized course of Material Science and Engineering. In this paper, in order to suit of development of modern material science and information technology, improving the quality of personnel training under the educational system of Professional Accreditation of Engineering Education, author combined the practice of course construction of Fundamentals of Material Science. and probed the course construction of Fundamentals of material science, proposed the relevant innovation scheme of course construction. On this basis, some educational practices was done and teaching mode suit of this profession was explored . The quality of personnel training has improved.

Fundamentals of Material Science; course construction; educational reform

2017-08-30

2014年校級專業(yè)骨干課程建設(shè)項目

馬愛瓊(1970—)，湖北仙桃人，教授，主要從事無機材料的教學(xué)與研究工作。

G420

A

1008-021X(2017)20-0150-02