蔣正權(quán)，張偉敏，金業(yè)銘，蔣愛云，郝用興，仝玉萍，楊中正，陳 希

(1 華北水利水電大學(xué)材料學(xué)院，河南 鄭州 450045；2 華北水利水電大學(xué)法學(xué)院，河南 鄭州 450045；3 黃河科技學(xué)院工學(xué)部，河南 鄭州 450063)

科技是世界發(fā)展的基石，而材料是支撐科技發(fā)展的根基，二者的重要性均不言而喻。《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》聚焦“新材料創(chuàng)新發(fā)展、低碳制造試點、數(shù)字化賦能、戰(zhàn)略資源安全保障、補鏈強鏈工程”等五大領(lǐng)域，規(guī)劃建設(shè)全球重要原材料研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用高地，全面提升新材料產(chǎn)業(yè)競爭力，實現(xiàn)全球領(lǐng)先的綠色低碳發(fā)展[1]。材料是現(xiàn)代高科技與經(jīng)濟的重要組成部分，也是高新技術(shù)的突破口。材料的發(fā)展關(guān)乎國計民生，先進新材料的戰(zhàn)略意義日益凸顯[2]；而人才是國家發(fā)展的原動力，我國材料學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)亟待加強。

《材料工程基礎(chǔ)》是一門工程實用性很強的核心專業(yè)課程，其理論來源于生產(chǎn)實踐，又服務(wù)于生產(chǎn)實踐的各個過程。隨著我國多種戰(zhàn)略性新材料的高速發(fā)展，相較于傳統(tǒng)課程而言該課程的培養(yǎng)目標無疑要求更高。因此，《材料工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式改革刻不容緩[3]。本文立足于“以學(xué)生為本”[4]，聚焦國家發(fā)展大計，基于材料專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)教學(xué)中存在的問題，深入剖析其原因，深化《材料工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式和教學(xué)策略改革，并提出有效、可行的解決方案。

1 材料工程基礎(chǔ)課程及其教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程介紹

《材料工程基礎(chǔ)》課程闡述了材料科學(xué)與工程的理論基礎(chǔ)及其在材料加工工程中的應(yīng)用，介紹了材料的成分、加工工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系以及熱量傳遞和物質(zhì)遷移等過程。通過對本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生對材料工程的概念和內(nèi)涵形成比較清晰的認識，較系統(tǒng)地了解材料工程涉及的材料制備原理等，有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的邏輯思維和正確分析、解決材料工程實際問題的能力，為進一步學(xué)習(xí)材料學(xué)科其他專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。

1.2 教學(xué)現(xiàn)狀及問題分析

《材料工程基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程相關(guān)專業(yè)本科生由專業(yè)基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)核心課轉(zhuǎn)變的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程概念繁雜，新概念晦澀難懂，內(nèi)容抽象，公式復(fù)雜；學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)過程中普遍反映學(xué)習(xí)難度大、內(nèi)容枯燥乏味。相關(guān)具體問題分析如下：

1.2.1 教學(xué)內(nèi)容滯后科技進步

材料的發(fā)展日新月異，而相關(guān)教材的更新相對滯后[5]。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，主流材料企業(yè)逐步淘汰傳統(tǒng)工藝，新興技術(shù)發(fā)展勢如破竹。但目前《材料工程基礎(chǔ)》課程所使用的教材大多較為老舊，教學(xué)內(nèi)容陳舊，難以適應(yīng)材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。這就迫切需要本課程將材料工程領(lǐng)域的最新發(fā)展、最先進理論如材料類高新技術(shù)企業(yè)最新流程工藝融入課堂教學(xué)。

1.2.2 社會不良風(fēng)氣的影響

材料科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)及環(huán)境科學(xué)四個專業(yè)的人才培養(yǎng)需要較長的時間周期以及較高的人力、財力、物力投入；這在社會上造成了一定程度的誤解，甚至戲稱其為“四大天坑”專業(yè)。其中的材料專業(yè)口碑堪憂，考生的第一印象也往往不佳。這使得眾多考生對材料專業(yè)敬而遠之甚至避之不及；即使部分考生因為各種原因選擇該專業(yè)，多半也是被動調(diào)劑所致。

1.2.3 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性

據(jù)統(tǒng)計，我校材料專業(yè)的大部分學(xué)生來源于專業(yè)調(diào)劑，對本專業(yè)的學(xué)習(xí)缺乏信心與熱情。由于對專業(yè)的了解不足，部分學(xué)生對材料專業(yè)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸心理，出現(xiàn)學(xué)習(xí)障礙。與此同時，由于缺乏約束，部分學(xué)生沉迷于電子游戲，課堂狀態(tài)不佳，無法有效吸收課堂教學(xué)知識，更兼課后無法主動抽時間復(fù)習(xí)，疲于考前突擊應(yīng)付，結(jié)果形成惡性循環(huán)，學(xué)習(xí)效果欠佳。

1.2.4 學(xué)生缺乏鉆研創(chuàng)新精神

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，老師傳授知識，學(xué)生被動接收；大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)局限于老師課堂講授內(nèi)容，缺乏探索和鉆研精神，難以做到知其然、更知其所以然，以及舉一反三、融會貫通。遇到疑難困惑，部分學(xué)生不是主動深入探究，而是直接向老師尋求答案，存在較強的依賴性。且由于目前普遍采用的考核方式為卷面考試，學(xué)生為了“評優(yōu)”、“評先”而過于看重分數(shù)的高低，忽視了鉆研精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，難以全身心融入科研訓(xùn)練、生產(chǎn)實踐之中，獨立思考和解決問題的能力不足，創(chuàng)新意識缺乏。

2 教學(xué)模式研究與構(gòu)建

強化課前、課間、課后“三課計劃”[6]。課前預(yù)習(xí)常規(guī)化：引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生充分利用課余時間，提前了解課程內(nèi)容，減輕課堂教學(xué)壓力；課間學(xué)習(xí)主動化：充分調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動性和積極性，深化思政融入，活躍課堂氣氛；課后時間復(fù)盤化：督促學(xué)生課后進行知識再鞏固，思想再融入，改善學(xué)生學(xué)習(xí)成效。

2.1 課前階段

課程教學(xué)團隊提前公布教學(xué)計劃(教學(xué)目標、內(nèi)容、方式和安排等)，針對教學(xué)大綱中章節(jié)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標，明確本節(jié)課程學(xué)習(xí)任務(wù)，制作簡明扼要的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。利用學(xué)習(xí)通等線上教學(xué)平臺，上傳對應(yīng)的學(xué)習(xí)視頻和課件，開辟專題討論區(qū)并設(shè)置引導(dǎo)性問題。學(xué)生從學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)習(xí)指導(dǎo)中獲取學(xué)習(xí)線索，觀看教學(xué)視頻，預(yù)習(xí)教學(xué)課件，并完成課前評價性測驗。本階段主要是學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，教師設(shè)置好情境和引導(dǎo)問題，由學(xué)生自主完成。課程教學(xué)團隊積極評價學(xué)生對引導(dǎo)性問題的討論和回答，并根據(jù)評價結(jié)果有針對性地加強薄弱環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。以《材料工程基礎(chǔ)》課程中非晶態(tài)與半晶態(tài)材料章節(jié)為例，該章節(jié)是本課程一大重難點，要求學(xué)生掌握非晶態(tài)的特征、粘性變形及玻璃轉(zhuǎn)變溫度等內(nèi)容。課程組教學(xué)團隊首先在學(xué)習(xí)通創(chuàng)建并發(fā)布章節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)，由晶體材料作為引入，通過晶體材料與非晶體材料的對比，帶領(lǐng)學(xué)生快速了解非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)特征。然后在討論區(qū)設(shè)置問題：晶體材料與非晶體材料的異同，引導(dǎo)學(xué)生對知識加以梳理。最后，針對預(yù)習(xí)內(nèi)容設(shè)置簡單測驗，檢查、分析學(xué)生預(yù)習(xí)成效，為課堂學(xué)習(xí)做好鋪墊。

2.2 課間階段

充分利用學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)成果，根據(jù)課程具體內(nèi)容特點，靈活選用集中講解和小組討論等教學(xué)方式。給予學(xué)生更多表現(xiàn)機會，積極評價和鼓勵學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生充分參與到課堂學(xué)習(xí)中。為進一步檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，針對特定內(nèi)容學(xué)習(xí)目標實施隨堂檢測，并根據(jù)實時結(jié)果反饋，對學(xué)生掌握程度較薄弱的環(huán)節(jié)即時進行強化講解。與此同時，在課堂上引入與網(wǎng)絡(luò)熱議話題相關(guān)的材料工程問題，結(jié)合課程教學(xué)團隊科學(xué)研究進展和高精尖領(lǐng)域科技發(fā)展，適時融入相關(guān)思政案例[7]，激發(fā)學(xué)生愛國熱情與學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生大國工匠精神。

2.3 課后階段

課后學(xué)習(xí)同樣是學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中的重點。根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容布置課后作業(yè)，強化知識運用，并可適時布置課后自測，進一步強化學(xué)生對所學(xué)知識的掌握。本課程采取以宿舍為單位劃分學(xué)習(xí)小組的方式，在完成某一知識點的課堂教學(xué)后，組織小組成員之間、小組與小組之間互相答疑，共同參與課程重點和難點的討論。在完成各章節(jié)內(nèi)容課堂教學(xué)后，布置思維導(dǎo)圖作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生自行構(gòu)建材料工程基礎(chǔ)知識體系的各個分支，為最終拼接匯成完整知識體系奠定基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)課堂學(xué)習(xí)和作業(yè)完成情況，以小組為單位進行學(xué)習(xí)評比，更好地激發(fā)大家的學(xué)習(xí)興趣。

3 教學(xué)策略改革與探索

3.1 深化“我來出考題”教學(xué)環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師講授為主，學(xué)生往往處于被動接受知識的地位[8]?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》作為核心專業(yè)課，必須注重培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和解決實際生產(chǎn)實踐問題的能力。目前，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)重、難點的把握過于依賴教師“劃重點”環(huán)節(jié)，考前突擊司空見慣。為消除此不良現(xiàn)象，在教學(xué)過程中引入“我來出考題”環(huán)節(jié)，由學(xué)生對各類試題進行剖析并嘗試自主設(shè)計期中、期末試題，供課程教學(xué)團隊審核選用。該環(huán)節(jié)將學(xué)生理論知識學(xué)習(xí)與教學(xué)進程緊密關(guān)聯(lián)、共同促進，有助于強化學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解吸收、融合貫通。同時知識的學(xué)習(xí)不再局限于教科書中死板的理論，學(xué)生通過跳出課本進行換位思考，可更好地養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)獨立思考和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力[9]，增強對材料專業(yè)的成就感和認同感，從而升華教學(xué)效果。

3.2 推廣實施后排“加分座位”政策

在線下教學(xué)實施環(huán)節(jié)中，學(xué)生搶占后排座位現(xiàn)象普遍。因后排座位距離教師和講臺較遠，教師的注意力在講授過程中難以有效覆蓋，后排座位便成為部分不主動參與課堂學(xué)習(xí)學(xué)生的“天堂”。從學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果來看，搶座前排與搶座后排學(xué)生的差距明顯。為杜絕這一現(xiàn)象，使更多學(xué)生主動融入課堂教學(xué)狀態(tài)，推廣實施后排“加分座位”政策。有針對性地對后排同學(xué)進行特別關(guān)照，加大提問力度，提高后排座位同學(xué)的存在感和課堂參與度，促使這部分學(xué)生“主動”搶座前排、積極融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

3.3 加強實施“一人卡殼，全寢幫忙”的問答模式

宿舍作為學(xué)生學(xué)習(xí)生活的重要載體，也是構(gòu)成本課程學(xué)習(xí)討論小組的單元，而單元成員的配合狀態(tài)顯著影響其課堂參與度和學(xué)習(xí)效果。為調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在課堂提問環(huán)節(jié)以宿舍為單位，實施“一人卡殼，全寢幫忙”的問答模式，被提問者回答問題不明確、不清楚，發(fā)動宿舍成員幫忙回答。這樣既有利于培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識，又可增強學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，形成宿舍成員相互督促學(xué)習(xí)的良好循環(huán)。

4 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的引入與實現(xiàn)

作為重要的核心專業(yè)課程，《材料工程基礎(chǔ)》的實踐性較強。作為教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，在實踐教學(xué)中要積極探尋豐富多彩的實踐形式，實現(xiàn)理論與實踐的有機結(jié)合[10]，不斷優(yōu)化教學(xué)效果，提高學(xué)生表述問題、分析問題、解決問題的綜合能力，以適應(yīng)材料類創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需要。

4.1 課堂實驗方案優(yōu)化升級

課堂實驗教學(xué)對培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力尤為關(guān)鍵，可激發(fā)學(xué)生對高新科技發(fā)展的關(guān)注。但現(xiàn)行實驗教學(xué)方案更新緩慢、內(nèi)容老舊，嚴重滯后于科技發(fā)展。因此，以完成實驗教學(xué)培養(yǎng)方案為基礎(chǔ)，結(jié)合課程教學(xué)團隊科研項目研究進展和高精尖領(lǐng)域科技發(fā)展，將驗證性實驗和開放式實驗相互結(jié)合，及時更新實驗教學(xué)內(nèi)容與實驗設(shè)備。在本學(xué)期《材料工程基礎(chǔ)》實驗課程中，課程組教學(xué)團隊將納米潤滑材料引入實驗教學(xué)，增設(shè)摩擦磨損實驗和靜電紡絲實驗，加強專業(yè)理論教學(xué)與專業(yè)實驗教學(xué)的銜接。同時持續(xù)改進課程實驗教學(xué)體系，引導(dǎo)學(xué)生思考并設(shè)計材料工程基礎(chǔ)實驗[11]，以推動具備卓越綜合能力的材料專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

4.2 校外實踐項目深化三端協(xié)作

在本課程校外實踐階段，引入高新技術(shù)企業(yè)一線專家實施項目端創(chuàng)新教學(xué)，深化“三維聯(lián)動”培養(yǎng)體系。課程教學(xué)團隊與企業(yè)專家建立了華北水利水電大學(xué)-河南黃河旋風(fēng)股份有限公司大學(xué)生校外實踐教育基地，并聯(lián)合相關(guān)企業(yè)立項創(chuàng)新科研課題，課題源于企業(yè)“卡脖子”難題，引導(dǎo)學(xué)生全方位、全過程參與課題相關(guān)科研工作，研究成果最終貢獻于企業(yè)發(fā)展。通過需求端、供給端、服務(wù)端“三端”協(xié)同發(fā)力，有效打破高校和企業(yè)間的技術(shù)壁壘，拓展形成材料類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)和供給新路徑。同時組織學(xué)生深入企業(yè)生產(chǎn)一線進行頂崗實習(xí)，在企業(yè)專家的指導(dǎo)下，感受材料專業(yè)的魅力，培養(yǎng)和增強學(xué)生的專業(yè)認同感及專業(yè)自信心。

5 課程改革總結(jié)與展望

為了適應(yīng)材料專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需要，《材料工程基礎(chǔ)》教學(xué)改革勢在必行。教學(xué)內(nèi)容更新迎合時代發(fā)展潮流，引領(lǐng)學(xué)生跟蹤相關(guān)前沿高新科技的發(fā)展動態(tài)；教學(xué)模式建設(shè)合理規(guī)劃學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)習(xí)效率，改善學(xué)習(xí)效果；教學(xué)策略探索豐富教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；實踐教學(xué)引入拉近學(xué)生與科學(xué)研究的距離，啟蒙學(xué)生的科研創(chuàng)新精神。課程的建設(shè)與改革內(nèi)容深遠、綜合性強；本文基于《材料工程基礎(chǔ)》教學(xué)模式與教學(xué)策略的改革與探索，強調(diào)引導(dǎo)學(xué)生主動沉浸于材料專業(yè)知識學(xué)習(xí)，將個人理想與專業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，以助力材料專業(yè)創(chuàng)新型復(fù)合人才的教育培養(yǎng)。