徐照蕓，李 東，張 笑

（1.北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.北方民族大學(xué)材料科學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，寧夏 銀川 750021）

2021年寧夏回族自治區(qū)為全面提高教育質(zhì)量，加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化，制定《寧夏回族自治區(qū)教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，要求積極引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，推動(dòng)高校以應(yīng)用技術(shù)類型人才培養(yǎng)為主要目標(biāo)的整體或部分轉(zhuǎn)型發(fā)展，增強(qiáng)高校工科專業(yè)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。北方民族大學(xué)是國家民族事務(wù)委員會(huì)直屬六所民族高校之一，是培養(yǎng)造就服務(wù)支撐民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展應(yīng)用型人才的重要基地，我院材料科學(xué)與工程專業(yè)是國家級(jí)特色專業(yè)，依托當(dāng)?shù)仄髽I(yè)實(shí)際需求，培養(yǎng)了大量高質(zhì)量復(fù)合型應(yīng)用人才。材料工程基礎(chǔ)是材料科學(xué)與工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，是提高學(xué)生創(chuàng)新能力、理論結(jié)合實(shí)踐能力及培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，是培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型和實(shí)踐型人才的重要途徑。

1 目前課程教學(xué)現(xiàn)狀

《材料工程基礎(chǔ)》作為材料科學(xué)與工程專業(yè)核心課，目前在材料科學(xué)與工程專業(yè)大二第一學(xué)期開設(shè)，周學(xué)時(shí)為4，總學(xué)時(shí)為54。主要包括動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、物料干燥及燃燒計(jì)算等內(nèi)容，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及較多的實(shí)踐性和實(shí)用性的專業(yè)知識(shí)，是本專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生工程思維和實(shí)踐能力的重要基礎(chǔ)[1-2]。

1.1 學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差異大

北方民族大學(xué)擔(dān)負(fù)著為少數(shù)民族和民族地區(qū)培養(yǎng)高質(zhì)量復(fù)合型技術(shù)人才的重要任務(wù)[3]，大部分學(xué)生來自基礎(chǔ)教育比較落后的少數(shù)民族地區(qū)，學(xué)生個(gè)體在基礎(chǔ)知識(shí)及學(xué)習(xí)能力方面有較大差異?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》具有非常強(qiáng)的綜合性和工程實(shí)踐性，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容的理解難度較大，對(duì)于接受能力較弱的學(xué)生很難在規(guī)定教學(xué)時(shí)間很好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，而作為培養(yǎng)學(xué)生如何解決材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，很大程度上影響學(xué)生今后在本專業(yè)的研究和如何科學(xué)地解決工作中實(shí)踐應(yīng)用過程中遇到的問題的能力。

1.2 課程定位不明確，教學(xué)方法陳舊

《材料工程基礎(chǔ)》課程中主要學(xué)習(xí)內(nèi)容從基礎(chǔ)的熱量傳遞、質(zhì)量傳遞過程到物料干燥、燃燒計(jì)算等綜合工程問題的分析，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，課程內(nèi)容之間缺乏關(guān)聯(lián)，教師依次將內(nèi)容進(jìn)行講解，學(xué)生被動(dòng)記憶，學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容的理解停留在簡單的計(jì)算，缺乏有效的“教與學(xué)”之間的互動(dòng)，學(xué)生參與度較低，對(duì)于無法理解的內(nèi)容只能聽之任之，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)材料工程基礎(chǔ)的積極性下降。

2 項(xiàng)目教學(xué)法在材料工程基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用

項(xiàng)目教學(xué)法是以教師引導(dǎo)、學(xué)生為主體、項(xiàng)目為主線的教學(xué)模式，教師通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的整合分析，將學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)置于與生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)的項(xiàng)目任務(wù)中，學(xué)生以小組協(xié)作的形式進(jìn)行任務(wù)分解后共同解決問題，自主探索案例中的相關(guān)知識(shí)的工程實(shí)踐意義[4]。這為學(xué)生提供了主動(dòng)參與教學(xué)過程、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的教學(xué)條件與環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了以教師為中心向以項(xiàng)目為中心的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

（1）明確課程定位，整合課程內(nèi)容。對(duì)照材料與工程專業(yè)培養(yǎng)方案及特點(diǎn)，明確本課程在學(xué)生培養(yǎng)體系中的定位，本課程為學(xué)生培養(yǎng)方案中的工程實(shí)踐類課程，主要目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的方法及思維，因此，在講授課程內(nèi)容的時(shí)候需要凝練出實(shí)際工程應(yīng)用中常見重點(diǎn)知識(shí)，突出材料工程方面的技術(shù)要點(diǎn)。比如，干燥原理中通過干燥過程及特點(diǎn)等基礎(chǔ)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，著重強(qiáng)調(diào)干燥時(shí)間計(jì)算及干燥過程的強(qiáng)化控制途徑；燃燒計(jì)算中以燃料熱工特性為基礎(chǔ)，研究燃燒理論與過程，以解決怎樣通過燃燒計(jì)算解決工業(yè)窯爐實(shí)際應(yīng)用問題并實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)下燃料的燃燒過程控制與優(yōu)化。結(jié)合項(xiàng)目任務(wù)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合，利于突出課程重點(diǎn)內(nèi)容，使學(xué)生能在短時(shí)間內(nèi)掌握關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生在今后工作中對(duì)于實(shí)際問題解決的能力。

（2）凝練課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)。材料工程基礎(chǔ)課程項(xiàng)目任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)，主要是參照課程培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)大綱，基于學(xué)生對(duì)于課程基本知識(shí)記憶學(xué)習(xí)，教師對(duì)學(xué)生學(xué)情進(jìn)行分析評(píng)估，規(guī)劃項(xiàng)目內(nèi)容，確定課程內(nèi)容學(xué)生可以掌握并通過項(xiàng)目任務(wù)式學(xué)習(xí)學(xué)生能夠靈活運(yùn)用的章節(jié)進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)。對(duì)于熱量傳遞及質(zhì)量傳遞過程中，以基礎(chǔ)知識(shí)占比重較大，內(nèi)容抽象繁雜，學(xué)生掌握程度不高，相比較在燃燒計(jì)算章節(jié)中學(xué)習(xí)內(nèi)容更貼近生活及工程應(yīng)用實(shí)際，學(xué)生能較好地掌握相關(guān)內(nèi)容，可以作為項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.2 教學(xué)方法設(shè)計(jì)

（1）分班教學(xué)，采用基于項(xiàng)目的小組學(xué)習(xí)模式。材料工程基礎(chǔ)中各章節(jié)內(nèi)容在講授過程中都具有較強(qiáng)的理論性和系統(tǒng)性，推導(dǎo)過程較為復(fù)雜，計(jì)算過程中有較多的過程條件和制約因素，因此導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)概念不能很好地理解并熟練掌握，學(xué)生在面對(duì)枯燥的概念和復(fù)雜的推導(dǎo)過程缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)感到乏味。除此之外，當(dāng)前課程的教學(xué)偏重理論教學(xué)，忽視與工程實(shí)踐的聯(lián)系，課程教學(xué)過程中主要采用的是以教師講授為主的單向傳遞模式，學(xué)生對(duì)于相關(guān)理論知識(shí)因?yàn)槔斫獠坏轿欢狈W(xué)習(xí)興趣。項(xiàng)目教學(xué)法是以項(xiàng)目為主線，教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供明確的目標(biāo)及任務(wù)，學(xué)生依據(jù)教師提供的案例，以小組協(xié)作的形式共同解決問題，動(dòng)手查找資料，經(jīng)小組成員集體討論后，提出合適的解決方案，學(xué)生獨(dú)立思考后形成自己的看法，教師最后進(jìn)行歸納。在項(xiàng)目教學(xué)過程中，學(xué)生不僅能夠建設(shè)性地投入到課程中，而且能夠參與到前期的課程計(jì)劃中去，為學(xué)生提供了主動(dòng)參與教學(xué)過程、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的教學(xué)條件與環(huán)境，把學(xué)習(xí)設(shè)置于有工程實(shí)踐意義、有趣味性的項(xiàng)目任務(wù)中，提高教學(xué)效果（見圖1）。

圖1 項(xiàng)目教學(xué)法在教學(xué)過程中的應(yīng)用

（2）結(jié)合科研實(shí)踐，提高學(xué)生興趣。材料工程基礎(chǔ)是一門與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，但在日常教學(xué)中仍然過多采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在課堂上教師將課程內(nèi)容進(jìn)行講解，學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容機(jī)械地學(xué)習(xí)，不能做到舉一反三。本專業(yè)對(duì)畢業(yè)五年以上的畢業(yè)生進(jìn)行反饋調(diào)研時(shí)，大部分學(xué)生都認(rèn)為專業(yè)課程要加強(qiáng)與工程實(shí)踐的關(guān)聯(lián)性，提高學(xué)生學(xué)以致用的能力。因此，以源于科研實(shí)際工作的問題為依托，在教學(xué)過程中提倡提問和反思，通過小組討論和再學(xué)習(xí)得以深入思考，激發(fā)并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生以科學(xué)的思維探索科學(xué)的方法，在實(shí)踐感知中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。例如，在熱量傳遞章節(jié)講授中，學(xué)生對(duì)于熱量的基礎(chǔ)知識(shí)僅限于溫度變化和能量守恒等淺顯內(nèi)容，將本專業(yè)教師承擔(dān)相關(guān)科研課題中涉及的通過高溫?zé)Y(jié)爐中熱場(chǎng)分布及模擬解決關(guān)鍵器件中氣泡產(chǎn)生及聚集的基本方法介紹給學(xué)生，通過此類科研實(shí)際案例的解決，可以讓學(xué)生對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)體系有更清晰的認(rèn)識(shí)，也可以充分的了解材料工程基礎(chǔ)知識(shí)在科研及工程實(shí)踐中的應(yīng)用方法及手段，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。

2.3 教學(xué)手段設(shè)計(jì)

（1）引入現(xiàn)場(chǎng)式教學(xué)。為實(shí)現(xiàn)以課堂為中心向以獲取實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心的轉(zhuǎn)變，在材料工程基礎(chǔ)課程授課過程中，除了采用傳統(tǒng)教學(xué)中的板書及多媒體手段外，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，利用實(shí)驗(yàn)室及科研平臺(tái)，適當(dāng)引入現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。例如，在講授物料干燥章節(jié)，結(jié)合項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容，組織學(xué)生自己動(dòng)手做濕物料泥坯，通過實(shí)驗(yàn)室簡單的儀器操作及泥坯干燥過程中學(xué)生自己觀察并記錄干燥過程，獲得誤差范圍內(nèi)的物料干燥曲線，并通過數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論；在講授燃燒時(shí)間計(jì)算章節(jié)時(shí)，可以組織學(xué)生自行尋找各種燃料，在實(shí)驗(yàn)室里帶領(lǐng)學(xué)生觀察各自提供燃料的燃燒速率、燃燒狀態(tài)，由此來簡單判斷各種燃料性質(zhì)及燃燒性能。通過現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中高效的參與，提供給學(xué)生由基礎(chǔ)知識(shí)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐的機(jī)會(huì)，極大地增加學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的興趣，取得良好的教學(xué)效果。

（2）線上線下多平臺(tái)互補(bǔ)。學(xué)校為加強(qiáng)課堂多功能建設(shè)，引入智慧教室為師生提供了一站式學(xué)習(xí)與教學(xué)環(huán)境，在疫情期間，智慧教室與學(xué)習(xí)通平臺(tái)均成為學(xué)生們非常熟悉的學(xué)習(xí)手段，因此可以將線下作為授課主體，其他平臺(tái)為補(bǔ)充建立多平臺(tái)互補(bǔ)的教學(xué)方式[5]，學(xué)生只要有電腦或手機(jī)，就可以方便地進(jìn)入學(xué)習(xí)。同時(shí)，在授課過程中可以依托智慧教室對(duì)課堂情況進(jìn)行錄制，課后教師可以將錄制視頻下載后整合至學(xué)習(xí)通平臺(tái)，學(xué)生可以隨時(shí)觀看回放并下載，可有效幫助學(xué)生自行復(fù)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。為了提高教學(xué)效率，配合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)的進(jìn)行，還可以在線上平臺(tái)中創(chuàng)建學(xué)習(xí)小組，所有組別可以一直保留在班級(jí)中，可以教學(xué)進(jìn)程中隨時(shí)使用。項(xiàng)目小組在完成任務(wù)過程中在平臺(tái)中提交項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)思路，提交項(xiàng)目方案，教師與學(xué)生進(jìn)行線上實(shí)時(shí)交互活動(dòng)，提高教學(xué)活動(dòng)和交互性。各小組在完成項(xiàng)目任務(wù)學(xué)習(xí)后，可分別在平臺(tái)上傳各小組學(xué)習(xí)資料、討論進(jìn)程及學(xué)習(xí)報(bào)告，為教學(xué)考核和過程性學(xué)習(xí)提供有效的參考。

（3）增加開放式學(xué)習(xí)內(nèi)容。為了彌補(bǔ)材料工程基礎(chǔ)理論課缺乏相應(yīng)的工業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地的現(xiàn)狀，在質(zhì)量傳遞等章節(jié)應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以對(duì)理論課程內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，將抽象的概念、定律和影響因素轉(zhuǎn)化為具體、直觀的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)于相關(guān)理論知識(shí)的理解。對(duì)于燃燒計(jì)算章節(jié)，可以引導(dǎo)學(xué)生自行對(duì)目前我國采用的主要燃料及工業(yè)燃燒過程中存在的效率低、排放高的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研并組織小組匯報(bào)，邀請(qǐng)相關(guān)企業(yè)相關(guān)技術(shù)骨干參與評(píng)價(jià)學(xué)生調(diào)研結(jié)果并進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的講授，將相關(guān)工程問題與課本知識(shí)相結(jié)合，使之緊密聯(lián)系實(shí)踐應(yīng)用，深度了解實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，將前沿知識(shí)搬進(jìn)課堂，開拓學(xué)生的視野，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)知，為培養(yǎng)應(yīng)用型和實(shí)踐型的高級(jí)專業(yè)人才服務(wù)。

2.4 評(píng)價(jià)方式改革

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，試卷是對(duì)教學(xué)質(zhì)量考核的最主要評(píng)價(jià)手段，分?jǐn)?shù)是衡量學(xué)生認(rèn)真與否的標(biāo)準(zhǔn)，忽視了學(xué)生的主觀能動(dòng)和教學(xué)過程的評(píng)價(jià)。材料工程基礎(chǔ)是一門與工程實(shí)踐緊密相關(guān)的課程，是提高本專業(yè)學(xué)生實(shí)際能力和工業(yè)實(shí)踐素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，在課程評(píng)價(jià)方法中著重評(píng)估學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)[6]。筆者在教學(xué)實(shí)踐改革過程中將項(xiàng)目學(xué)習(xí)完成情況、課前課后自主學(xué)習(xí)補(bǔ)充到評(píng)價(jià)體系中，加大項(xiàng)目任務(wù)、課堂表現(xiàn)所占總成績的比例，形成基礎(chǔ)知識(shí)與工程實(shí)踐能力綜合考核的有機(jī)整體，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生查閱分析信息資料、收集分析數(shù)據(jù)和撰寫科技報(bào)告的能力，鍛煉學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)、促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和工程能力的培養(yǎng)。

3 結(jié)語

本文針對(duì)民族高校材料科學(xué)與工程專業(yè)中材料工程基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，把項(xiàng)目教學(xué)法融入課程教學(xué)過程中，系統(tǒng)地對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革，積極引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的探索能力和創(chuàng)造力，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生在材料及化工領(lǐng)域的就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量，是課堂教學(xué)和工程實(shí)踐整合的有效積極地教學(xué)方式，對(duì)相關(guān)課程改革具有一定的借鑒意義。