張克營，張 娜,王紅艷，王 聰，李發(fā)駿

宿州學院化學化工學院，安徽宿州,234000

“新工科”概念是經(jīng)過工科發(fā)展經(jīng)驗的積累逐漸被認識的。我國教育部高教司經(jīng)過多次的討論和醞釀，確立了推進“新工科”建設(shè)和發(fā)展的規(guī)劃，制定了我國工程教育改革和服務(wù)產(chǎn)業(yè)專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的指導(dǎo)性意見。眾所周知，我國正在實施以創(chuàng)新為核心的發(fā)展機制，提出了如“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略。為推進我國重大戰(zhàn)略的實施，必須實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破發(fā)展，而突破核心技術(shù)的關(guān)鍵是培養(yǎng)適應(yīng)新工科發(fā)展的關(guān)鍵人才[1]。因此，強力推進高水平大學的建設(shè)，提高新工科要求的人才培養(yǎng)能力，服務(wù)我國新時期發(fā)展需要，是目前高校的重要使命和責任。以地方高水平大學建設(shè)為契機，在新工科建設(shè)的大背景下，改革高校的教育教學方法，引入新的教育理念，推動新理念在傳統(tǒng)工科專業(yè)教學中的生根發(fā)芽是地方高水平大學建設(shè)的重要內(nèi)容[2]。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，世界能源危機問題逐漸顯現(xiàn)，近年來，新能源材料逐漸引起人們的關(guān)注，通過新能源的開發(fā)和高效利用可有效解決能源危機的現(xiàn)狀。很多國家都將新能源材料作為一個重要的學科，強力支持該學科的發(fā)展。我國在學習先進的學科建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，教育部在2011年將新能源材料與器件專業(yè)設(shè)為一門新興的學科來發(fā)展，目前該學科含材料、能源、化學和物理學等多個學科的內(nèi)容，是一門新興的交叉學科[3]。宿州學院作為安徽省一所地方應(yīng)用型本科高校，積極響應(yīng)國家的號召并以此為契機，通過多方論證，設(shè)置了新能源材料與器件專業(yè)，并于2017年開始招生，目前擁有2017級、2018級和2019級三個年級共計近200位學生?！恫牧峡茖W基礎(chǔ)》是新能源材料與器件專業(yè)的專業(yè)課程，對于扎實學生的理論知識，培養(yǎng)合格的工科人才具有重要的意義。該課程主要以固體材料為研究對象，主要包括原子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、晶體學基礎(chǔ)、晶體缺陷、合金、材料的形變、回復(fù)、再結(jié)晶、擴散、相圖、高分子材料等相關(guān)內(nèi)容，主要闡述材料的組成、性能、機械加工等。宿州學院《材料科學基礎(chǔ)》課程開設(shè)在大二上學期，課時設(shè)置為72學時，同時開設(shè)有36學時的材料科學基礎(chǔ)實驗，課程的設(shè)置具有承上啟下的作用，對于提高本專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量意義重大。

1 材料科學基礎(chǔ)課存在的問題

新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)的本科生主要服務(wù)面向國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，如新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)。該專業(yè)培養(yǎng)的人才不僅要具備堅實的化學相關(guān)基礎(chǔ)知識，還要能系統(tǒng)掌握材料學科的理論知識，特別要掌握材料的工藝制造及測試技術(shù)等基本技能?！恫牧峡茖W基礎(chǔ)》作為新能源材料與器件專業(yè)的基礎(chǔ)課程，課程地位至關(guān)重要。但隨著新工科的提出和國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，該課程在一定程度上已不能滿足新形勢下的需要[4]。

1.1 現(xiàn)有的教材普遍存在研究內(nèi)容窄的問題

《材料科學基礎(chǔ)》課程的教材版本較多，但目前使用的教材版本多數(shù)是基于《金屬學與熱處理》發(fā)展而來，學科的發(fā)展基礎(chǔ)是金屬科學。很多高校如清華大學、中南大學等使用的教材都有《金屬學與熱處理》的“印記”。隨著材料科學的發(fā)展，如高分子材料、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料等新型材料不斷涌現(xiàn)。越來越多的新型材料需要進行研究，需要向?qū)W生教授相關(guān)材料的知識。這使得《材料科學基礎(chǔ)》教材偏重于金屬材料相關(guān)性能的介紹，而在新型材料領(lǐng)域介紹得不夠詳細。盡管教材融入了部分新型材料的內(nèi)容，但從新工科的角度來看，目前一些地方應(yīng)用型高校在該課程的材料分類和靶向教育方面還存在欠缺，還不能適用培養(yǎng)高質(zhì)量的專業(yè)性的材料學高級人才。因此，以現(xiàn)有教材為基礎(chǔ)開展教育工作，無形中會導(dǎo)致課程教學內(nèi)容過于狹窄，不能適應(yīng)新形勢下新工科發(fā)展的需要，亟待改革。

1.2 課程教學方法與專業(yè)的要求不協(xié)調(diào)

“新工科”作為一種新的教育教學理論，產(chǎn)生、發(fā)展還處在一個初期階段，還沒有形成一套十分成熟的體系。冠以“新工科”稱謂的很多課程是在“理科課程”的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的。導(dǎo)致該專業(yè)目前很多課程的教學仍然沒有擺脫傳統(tǒng)教學方法的束縛，顯得過于“理科化”，沒有體現(xiàn)“新工科”的特點和功能。主要表現(xiàn)在教法單一，過多強調(diào)基礎(chǔ)知識和公式推導(dǎo)，板書和傳統(tǒng)PPT應(yīng)用比例過大，而視頻、動畫等現(xiàn)代教學技術(shù)應(yīng)用偏少，先進科學技術(shù)滲透較少，不利于提高學生的學習興趣和教學效果。

1.3 課程內(nèi)容與現(xiàn)有科技成果脫節(jié)

人才培養(yǎng)的質(zhì)量能夠充分反映一所高校的綜合實力，而高質(zhì)量的人才培養(yǎng)不僅在于掌握豐富的理論知識，更應(yīng)重視提高學生的綜合素質(zhì)。當今社會正處于科技日新月異、突飛猛進的發(fā)展時期，對課程教學內(nèi)容提出了更高的要求。傳統(tǒng)的課程內(nèi)容與現(xiàn)有科技成果的鴻溝較大，特別是最新的新能源材料與器件相關(guān)的科技成果、工程技術(shù)的發(fā)展引入過少，導(dǎo)致部分學生在思想上不重視現(xiàn)有科技的發(fā)展和生活的密切關(guān)系。

1.4 課程的師資隊伍建設(shè)滯后

為順應(yīng)“新工科”發(fā)展需要，各高校開辦了很多新興專業(yè)，新能源材料與器件專業(yè)就是其中之一。由于該專業(yè)是一個新增的專業(yè)，在教師數(shù)量、學緣結(jié)構(gòu)等方面或多或少存在一些問題。很多高校的《材料科學基礎(chǔ)》的教師是從其他專業(yè)調(diào)撥來，由于長期從事其他專業(yè)教學，有些教師在教學方法上無法適應(yīng)《材料科學基礎(chǔ)》課堂教學，教學效果不理想。

鑒于目前該課程存在的一些問題，對于本專業(yè)的《材料科學基礎(chǔ)》課程急需引入新的教學方法，加快推進和實施本課程的教學改革，以適應(yīng)新工科背景下人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求。

2 關(guān)于項目教學法

項目教學法是一種典型的以學生為中心，注重培養(yǎng)學生獨立解決問題能力的一種教學方法，源于德國“雙元制”職業(yè)教育的經(jīng)驗積累。該方法具有如下特點：一是職業(yè)能力本位教育；二是知識傳授以典型項目為載體；三是以學生為中心組織教學；四是突出職業(yè)實踐教學的主線。依據(jù)該教學方法的特點，組織實施教學任務(wù)。學生具有學習的主觀能動性，具有體驗教學的經(jīng)歷，具有“做中學”的興趣。這不僅培養(yǎng)了學生的學習興趣，同時也提高了學生的實踐能力和解決問題的能力，有利于增強學生的團結(jié)協(xié)作精神，能為學生職業(yè)素養(yǎng)的提高打下堅實的基礎(chǔ)[5-8]。因此，項目教學法與《材料科學基礎(chǔ)》課程教學具有很高契合度，能有效提高該課程的教學效果和培養(yǎng)質(zhì)量。但本課程在引入該方法時要特別注意四個指標的貫穿：一是培養(yǎng)學生處理復(fù)雜工程問題時的能力，如材料成型和控制工程領(lǐng)域問題的解決；二是培養(yǎng)學生多角度提出復(fù)雜工程的問題解決方案的能力；三是培養(yǎng)學生可控復(fù)雜工藝的能力；四是培養(yǎng)學生終身學習的品質(zhì)，形成適應(yīng)社會發(fā)展的能力。在教學過程中，依據(jù)四項指標，通過項目的編制、學習情境的設(shè)置等環(huán)節(jié)，提高學生學習積極性，培養(yǎng)了學生的解決問題的能力[9]。

3 項目教學法的組織開展

目前，宿州學院正在進行碩士點建設(shè)，材料類專業(yè)是學校碩士點擬建設(shè)學科。在這樣的背景下，學校勢必加大對支撐學科發(fā)展的課程教學支持和投入，為項目的實施提供基礎(chǔ)條件保障。以新能源材料與器件專業(yè)的《材料科學基礎(chǔ)》課程項目化教學改革為研究對象，通過對教學內(nèi)容的歸納、分類，將項目教學法引入到課程教學中，并持續(xù)推進教學改革，形成一套完備的適用于新工科背景下人才培養(yǎng)質(zhì)量要求的教學體系。

3.1 教學團隊建設(shè)

教學團隊是項目化教學的實施者，團隊成員的教學理念和人員結(jié)構(gòu)決定著項目化教學的效果。要結(jié)合專業(yè)實際，加大高層次人才引進力度，為教學團隊注入新鮮活力，同時積極培養(yǎng)引進人才的教學管理、課堂教學和實踐教學工作能力。發(fā)揮經(jīng)驗豐富的原有成員的教學和科研經(jīng)驗，形成“活力持續(xù)，改革延續(xù)”的先進項目化教學團隊。

3.2 整合課程教學內(nèi)容

通過教學內(nèi)容的深度剖析、歸納總結(jié)，并引進新的科技成果。整理歸納《材料科學基礎(chǔ)》課程教學內(nèi)容，以新工科教育要求為前提，依據(jù)新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合專業(yè)科研及工程應(yīng)用前景情況，對可進行項目化教學的教學內(nèi)容進行總結(jié)和歸納，形成教學過程中的專題教學、特色教學、創(chuàng)新教學點，達到理論和實踐的有機統(tǒng)一，為培養(yǎng)學生的實踐能力打下基礎(chǔ)。如以《材料科學基礎(chǔ)》教材為例，該書共計11章，第1～8章為金屬材料，該部分內(nèi)容主要有晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、形變、相圖、擴散、凝固和再結(jié)晶；第9章為陶瓷材料；第10章為高分子材料；第11章為復(fù)合材料(包括復(fù)合材料增強體、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和聚合物基復(fù)合材料)。在教學過程中，可以將復(fù)合材料中的復(fù)合材料增強體與形變進行整合，金屬基復(fù)合材料與晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷整合，聚合物基復(fù)合材料和高分子材料整合，整合后的教學內(nèi)容以基礎(chǔ)理論到理論實踐再到相關(guān)的科技成果為主線，在教學過程中體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的教學理念。

3.3 項目化教學的設(shè)計

確定項目內(nèi)容：項目化教學的載體是項目，項目的優(yōu)劣決定教學的效果。該教學方法主要通過項目驅(qū)動教學，通過項目的紐帶作用，使教育者、學習者、教育資源合理融合為一體，形成相互促進、相互依存的整體。此外，課程內(nèi)容項目的選擇要依據(jù)統(tǒng)一性、整體性和層次性的原則，結(jié)合人才培養(yǎng)方案中關(guān)于人才培養(yǎng)質(zhì)量和人才培養(yǎng)目標的要求，立足學校的辦學定位及專業(yè)就業(yè)崗位分布，確定材料科學基礎(chǔ)課程典型綜合性項目。如將晶體缺陷和形變相關(guān)教學內(nèi)容進行整合，設(shè)計綜合性項目“從金屬材料形變的差異溯源晶體缺陷對金屬形變的影響”。要求學生觀察具有不同類型晶體缺陷的材料在發(fā)生形變時在微觀和宏觀上差異，分析出導(dǎo)致這種結(jié)果的原因。項目教學目標定為：(1)鍛煉學生觀察實驗現(xiàn)象的能力；(2)培養(yǎng)學生依據(jù)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；(3)引導(dǎo)學生深層次掌握晶體缺陷的相關(guān)概念、種類及不同；(4)培養(yǎng)學生熟練綜合分析形變過程中晶體缺陷所起的作用。通過將《材料科學基礎(chǔ)》教學內(nèi)容的重新組合和外延調(diào)整，將知識學習與項目完整并充分融合。項目的選擇要難易得當，由簡入繁，要突出項目的相互交叉和互融的特點，確保理論指導(dǎo)實踐，實踐反哺理論，最終形成統(tǒng)一整體。此外，要注重項目中的理論學習和實踐能力培養(yǎng)，充分將教學、學習和實踐融為一體。

設(shè)計項目任務(wù)：項目化教學過程中，學習驅(qū)動力的強弱主要取決于項目教學任務(wù)的設(shè)計，良好的項目教學任務(wù)可顯著提高學生的學習積極性。教師應(yīng)在教學過程中多調(diào)研、多探索，努力做好項目教學任務(wù)的設(shè)計，只有這樣才能實現(xiàn)通過項目教學法調(diào)動學生積極性，達到“做中學”的目的。也只有良好的教學任務(wù)設(shè)計才能培養(yǎng)學生的潛力、創(chuàng)新能力、實踐能力、溝通能力和相互協(xié)作能力?！恫牧峡茖W基礎(chǔ)》課程項目設(shè)計要充分體現(xiàn)理論和實踐相結(jié)合，要突出針對性、可操作性、適宜性。教學過程要體現(xiàn)互融互進的特點，突出學生的自主學習、知行轉(zhuǎn)化。如在講授擴散章節(jié)內(nèi)容時，可以以“顏料在水中擴散現(xiàn)象”為引子導(dǎo)出設(shè)計的項目任務(wù)，將學生帶入研究擴散理論場景，提高學生的學習興趣；也可用“柯肯達爾現(xiàn)象”發(fā)現(xiàn)的歷史背景重現(xiàn)當年的研究歷史，適時提出項目，激發(fā)學生對科研工作的興趣。

設(shè)計問題情境：項目化教學的情景設(shè)計關(guān)乎教學設(shè)計的成敗，真實場景和虛擬場景的合理設(shè)計，可激發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)新意識，引導(dǎo)學生盡早進入到工作角色，適應(yīng)未來工作的環(huán)境。宿州學院材料科學基礎(chǔ)課程的項目實施的場所主要依托安徽省重點實驗室自旋電子與納米材料安徽省重點實驗室以及學校新建的新能源材料與器件實驗室，同時可與實習實訓基地搭建合作平臺，開展相關(guān)的教學工作。實驗室具有良好儀器設(shè)備和教學條件，不僅使學生獲得理論知識，更能真實體會工作所需具備的職業(yè)素養(yǎng)和技能，促使學生提前體驗工作者的角色，有利于縮短學生就業(yè)后角色轉(zhuǎn)變過程。

3.4 項目化教學的實施

項目實施是項目化教學的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學習者的專業(yè)知識、實踐知識、操作技能主要通過這一過程獲得，學習的主體處于中心地位，教育者處于輔助角色。在實施教學任務(wù)的過程中，學習者提高職業(yè)素養(yǎng)，鍛煉綜合能力，是依托校內(nèi)外合作基地、實驗室等確保教學各環(huán)節(jié)有機統(tǒng)一。主要流程如下：課前預(yù)習，通過課前教育者將項目化教學的資料及任務(wù)上傳到課程平臺，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布相關(guān)通知及要求[10]。學習者依據(jù)通知要求，學習教育者提供的資料，通過任務(wù)領(lǐng)取—自主學習—協(xié)作學習—完成學習任務(wù)并進行測試。教育者通過課堂導(dǎo)學的形式，對學習者的任務(wù)完成情況進行反饋，強調(diào)重難點并加以詳細解釋，糾正錯誤。通過師生互動和生生互動進一步完善學習認知并完成實踐任務(wù)。通過這種方式，實現(xiàn)了“教、學、做、評”四個環(huán)節(jié)的一體化。最后，學習者通過課程平臺完成規(guī)定的課后任務(wù)，并通過討論區(qū)對感興趣的前沿問題進行討論，可進一步激發(fā)學生對未知領(lǐng)域探索的興趣。

3.5 項目化教學的質(zhì)量監(jiān)控

教育監(jiān)控是教學質(zhì)量保障的重要手段之一，《材料科學基礎(chǔ)》課程項目化教學的監(jiān)控，可借鑒現(xiàn)有教學質(zhì)量保障體系對項目化教學進行教學質(zhì)量監(jiān)控?？赏ㄟ^五個途徑確保項目化教學過程，主要是學習者自評、學習者互評、教育者評價、同行教育者評價、督導(dǎo)委員會評價。同時項目化教學的考核也要有所側(cè)重，主要考核學生的項目任務(wù)完成情況、學習態(tài)度和綜合素養(yǎng)。對于項目化教學配套指定項目,構(gòu)建并實施多種考核措施，實現(xiàn)監(jiān)督與考核的針對性和實效性。對項目化教學各環(huán)節(jié)結(jié)果進行統(tǒng)計分析，為后續(xù)教學的持續(xù)改進提供依據(jù)，達到持續(xù)提高教學質(zhì)量的目的[11]。

4 結(jié) 語

通過引入項目化教學，改革教學方法，突出“新工科”教育理念，培養(yǎng)學生適應(yīng)未來工科發(fā)展和崗位的要求。同時提高專業(yè)基礎(chǔ)課教學的工程化教育內(nèi)容，通過歸納總結(jié)課程中可項目化教學的內(nèi)容，以“新工科”教育要求為前提，依據(jù)新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合專業(yè)科研及工程應(yīng)用前景情況，制定以培養(yǎng)實用技能需要為原則，以企業(yè)崗位需求為目標的項目設(shè)計，通過合理設(shè)計項目內(nèi)容、項目任務(wù)、問題情境，并加以實施，構(gòu)建《材料科學基礎(chǔ)》課程項目化教學體系。加強項目化教學的質(zhì)量保障，構(gòu)建質(zhì)量標準，通過項目化教學“實施—改進—再實施—再改進”的循環(huán)機制持續(xù)改進項目內(nèi)容、項目設(shè)計、情境設(shè)計等；通過多途徑、多渠道、多主體的持續(xù)反饋，最終制定適合新能源材料與器件專業(yè)《材料科學基礎(chǔ)》課程項目化教學的質(zhì)量標準。