摘 要 針對材料類課程學科交叉性強、內(nèi)容理論性強、實踐結(jié)合性強的特點，文章以材料學基本理論為基礎，突出先進材料技術前沿發(fā)展和應用需求，貫徹“興趣引導、研用結(jié)合、強調(diào)本質(zhì)、注重實踐”的教學理念，重構(gòu)教學內(nèi)容形成“六化雙線”課程體系，構(gòu)建“需求―應用―創(chuàng)新”牽引的案例式教學模式，注重知識遷移強化、理論實踐結(jié)合、學科交叉融合，呈現(xiàn)出教學內(nèi)容與軍事需求緊密結(jié)合的特色，較好地解決了課程教學重點難把握、軍事應用難結(jié)合、學習動力難持續(xù)等矛盾問題，推動教學質(zhì)量顯著提升，形成教研相長的良好局面。

關鍵詞 先進材料；需求牽引；案例驅(qū)動；為戰(zhàn)育人

中圖分類號：G642 " " " " 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.01.001

Research on Innovation and Practice of Advanced Materials Curriculum in Military Colleges

WANG Bin， WANG Liuying， LIU Gu

（Zhijian Laboratory of Rocket Force University of Engineering， Xi'an， Shaanxi 710025）

Abstract In response to the strong interdisciplinary nature， theoretical content， and practical integration of materials courses， this article is based on the basic theory of materials science， highlighting the cutting-edge development and application needs of advanced materials technology， implementing the teaching philosophy of \"interest guidance， research application combination， emphasis on essence， and emphasis on practice\"， reconstructing the teaching content to form a \"six modernizations and two lines\" curriculum system， constructing a case-based teaching mode driven by \"demand-application-innovation\"， emphasizing knowledge transfer and strengthening， theoretical practice combination， and interdisciplinary integration， presenting the characteristics of tight integration between teaching content and military needs， effectively solving the contradiction problems of difficult grasp of course teaching focus， difficult integration of military application， and difficult sustainability of learning motivation， promoting significant improvement of teaching quality， and forming a good situation of mutual growth between teaching and research.

Keywords advanced materials; demand driven; case driven; educate people for war

材料是武器裝備發(fā)展的物質(zhì)基礎和技術先導，一直備受世界各國的高度重視。先進材料技術的應用可顯著提高武器裝備的戰(zhàn)技水平和全天候作戰(zhàn)能力，是武器裝備推陳出新、升級迭代的基礎，也是當今世界國防工業(yè)發(fā)展的關鍵。為提升各專業(yè)研究生對先進材料技術的理解與認識，開展對先進材料技術的創(chuàng)新研究與應用，火箭軍工程大學在新版研究生人才培養(yǎng)方案中設置了先進材料技術及其軍事應用課程。

1 軍事院校材料類課程學情分析

1.1 課程基本情況

先進材料課程以材料學基本理論為基礎，突出先進材料技術前沿發(fā)展和應用需求，拓展新材料設計開發(fā)思路，注重綜合運用材料設計、制備和分析等技術解決先進材料的軍事應用問題。相關教學內(nèi)容呈現(xiàn)如下三方面的典型特點：一是學科交叉性強。材料課程是一門綜合性課程，研究內(nèi)容涉及機械、物理、材料、化學等相關學科體系，以及材料的力、熱、光、電、磁等性能分析與評價。二是內(nèi)容理論性強。課程學習所需的基礎知識面寬，內(nèi)容抽象復雜，涉及晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)缺陷、相圖相變、能帶能級、復合理論、固溶強化、吸波原理等諸多理論與知識點。三是與實踐結(jié)合性強，課程內(nèi)容與裝備應用緊密結(jié)合，涉及材料高強度、輕量化、復合化、智能化發(fā)展趨勢，以及裝備在復雜自然環(huán)境和對抗場景下的高溫隔熱、腐蝕防護、燒蝕防護、隱身防護等應用。相關課程緊貼前沿材料發(fā)展與裝備應用需求，旨在讓學員通過課程學習，掌握先進材料結(jié)構(gòu)、性能和應用之間的關系，拓展新材料設計開發(fā)與軍事應用思路，構(gòu)建材料知識體系、提升科研學術能力、培塑科學探索精神、服務裝備建設發(fā)展。

1.2 課程教學痛點

先進材料課程面向全校研究生開設，涉及兵器科學與技術、核科學與技術、航空宇航科學與技術、兵器工程、軍事裝備等多個專業(yè)。課程組通過問卷調(diào)查和學員座談等方式對學情進行了系統(tǒng)分析，學員掌握了一定的材料背景知識，對常見功能材料有所了解，但對武器裝備發(fā)展和材料技術應用的認識存在局限，對理論性、技術性強的專題學習興趣不濃厚。材料類課程的特點以及學員的基礎、學習目的等方面的差異，為本課程的教學帶來以下“痛點”。首先，內(nèi)容多、知識面寬、學時短。當前材料類課程很多，一是材料科學基礎課程，如材料科學導論、材料科學與工程等，學時在60學時以上，重點介紹材料科學的基本原理。二是材料專業(yè)課程，如復合材料、陶瓷材料、高分子材料，學時在30學時以上。材料類課程涉及的內(nèi)容多、知識面寬，內(nèi)容抽象且復雜。在較短學時內(nèi)課程教學如何實現(xiàn)既定教學目標是當前教育工作者亟須重視的問題，這也對整合與重構(gòu)課程體系提出了新的要求。其次，課程理論多、基礎強，軍事應用難結(jié)合，在材料科學相關課程設置中，理論部分過于繁重，內(nèi)容過于側(cè)重傳統(tǒng)材料，而對新材料、新技術涉獵較少，與工程實際尤其是武器裝備應用結(jié)合不緊密，大量的抽象概念和模型讓學員望而生畏，缺乏直觀的理解和感知，因此，須加強本課程理論知識與軍事應用的融合。最后，課程學習中，學員的學習動力難持續(xù)。傳統(tǒng)依靠教材和課件的教學模式，僅重視知識傳授，學員被動接受知識，難以提升獨立思考和解決問題的能力，無法激發(fā)學員對材料科學的探索興趣和熱情。

2 軍事院校材料類課程改革創(chuàng)新舉措

針對上述“痛點”問題，課程組以應用需求為牽引，以學員能力培養(yǎng)為導向，以進階式思維培養(yǎng)為目標，貫徹“興趣引導、研用結(jié)合、強調(diào)本質(zhì)、注重實踐”的理念，從教學內(nèi)容重構(gòu)、教學模式改進、教學手段完善等方面開展了創(chuàng)新設計，拓展“教”與“學”和“研”與“用”的維度，課程創(chuàng)新思路如圖1所示。

2.1 教學內(nèi)容重構(gòu)，形成“六化雙線”課程體系

第一，模塊化教學內(nèi)容重構(gòu)。以裝備應用需求為牽引，反映先進材料技術發(fā)展前沿，突出先進材料在軍事上的應用，以“縮、融、拓”等方式對教學內(nèi)容進行模塊化重構(gòu)，解決課程內(nèi)容多的問題。在內(nèi)容的取舍上，以先進材料的分類和性能特點為主線，構(gòu)建教學內(nèi)容的基礎模塊、中階模塊和高階模塊（圖2），側(cè)重先進材料的前沿性與實用性，不過多深入研究理論基礎，而是與軍事應用相結(jié)合，開闊學員視野，指引其學習的方向。在金屬材料、陶瓷材料和復合材料的基礎上，增設先進智能材料、先進隱身材料、3D打印材料、表面防護涂層材料等新型功能材料內(nèi)容，緊跟軍事科技前沿，將最新科研成果、學術動態(tài)和軍事應用案例引入課堂。

第二，“六化雙線”課程體系設計。針對課程學時少的問題，開展教學體系設計，在重構(gòu)模塊化教學內(nèi)容的基礎上，開展“六化雙線”課程體系設計，即課前發(fā)布教學內(nèi)容，學員依托教師推薦的慕課課程和教材開展自主化學習，充分發(fā)揮學員的自主性，圍繞材料課程的薄弱點進行針對性學習，補全不足；課中基于模塊化內(nèi)容和譜系化知識點開展高效的課堂活動，通過對課程知識點的回顧激活前知，以軍事應用案例為驅(qū)動進行重難點問題的精講，針對不同學員對課程關注點的差異開展個性化研討，注重問題分析和技術展望，激發(fā)學員探索未知的熱情；課后通過課程探索實驗、專題文獻推送等方式對教學內(nèi)容進行差異化補充，引導學員根據(jù)個人需求運用線上線下資源進行多元化拓展，促進學員對教學內(nèi)容的深化認識。通過課前導學、課中精講和討論、課后知識拓展運用，將教學目標和教學效果評價聯(lián)通起來，形成線上線下相結(jié)合、時空學習拓展、課程思政貫通的課程模式，如圖3所示。

2.2 “需求―應用―創(chuàng)新”牽引，構(gòu)建案例式教學模式

為破解課程教學“理論多、基礎強，軍事應用難結(jié)合”的問題，課題組課程組開展教學模式探索與應用，以“軍事需求”為牽引，以“科研應用”為抓手，以“創(chuàng)新探索”為導向，進行案例式教學模式設計，如圖4所示。通過現(xiàn)象引入、需求牽引、問題探究等方式找準教學切入點，激發(fā)學員對材料知識的興趣；將教學知識點融入課程教學案例，加深學員的理解吸收；尋找教學內(nèi)容與應用案例的契合點，分享典型科研案例；提煉材料設計開發(fā)的創(chuàng)新點，挖掘?qū)W員的潛能；梳理好教學內(nèi)容的總結(jié)點，拓展先進材料前沿。

第一，對標裝備實戰(zhàn)化要求，找準材料應用需求。瞄準先進材料的發(fā)展方向和特殊環(huán)境下的應用場景，以導彈裝備“全程突防、全維防護”材料應用需求為主線，拓展其在兵器、船舶等領域的應用。教學團隊多途徑開展裝備材料應用需求分析，針對導彈裝備對輕質(zhì)高強復合材料、高溫耐燒蝕材料、輕質(zhì)防隔熱一體材料、多頻譜兼容隱身材料的需求，開展案例式教學設計。

第二，將科研案例融入課堂教學，領悟材料研發(fā)思路。圍繞裝備材料應用需求，在輕質(zhì)復合材料及軍事應用、智能材料及軍事應用等教學模塊，將課題組成員的相關科研項目研究工作引入課堂。

第三，問題剖析歸納總結(jié)，拓展材料創(chuàng)新思維。加強案例教學的延伸拓展，注重對現(xiàn)有研究和裝備應用問題的剖析和研發(fā)思路的歸納總結(jié)，進一步體現(xiàn)案例教學的高階性和創(chuàng)新性。讓學員不僅掌握單次課程案例的實施過程，還啟發(fā)學員思考當前研究存在哪些問題，從而進一步思考未來的發(fā)展方向，拓展材料創(chuàng)新思維。

2.3 教學資源、課程評價多元驅(qū)動，激發(fā)學習進階動力

針對學員“專業(yè)多、差異大，學習動力難持續(xù)”的難題，通過多維度教學資源、多層次交流研討、多渠道研究探索、多元化考核評價等舉措，提升學員的學習體驗感、需求滿足感、課程參與感、學習獲得感，激發(fā)其學習進階動力。

第一，多維度教學資源，提升學習體驗感。課程組從線上教學資源、課程教材資源、科研試驗平臺、原理仿真試驗、材料樣品樣件等方面構(gòu)建了多維度的教學資源，讓學員參與課程教學，多角度提升其學習體驗感。差異化定制線上課程資源，根據(jù)教學目標和學員學習基礎，精選10門線上課程，為學員的自主化學習提供便利；按需推送材料前沿進展，包含國際前沿材料研發(fā)、材料創(chuàng)新設計方法、材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應用，學員可根據(jù)個人興趣和研究方向拓展學習；不斷優(yōu)化課程教材，并針對現(xiàn)有教材內(nèi)容體系龐大，軍事應用和前沿技術體現(xiàn)不足等問題，編寫和完善課程

教材。

第二，多層次交流研討，提升需求滿足感。重視多層次的交流和研討環(huán)節(jié)，創(chuàng)造一個開放、互動的學習交流環(huán)境。構(gòu)造理論探索與實踐操作平臺，促進學科前沿交流和設備操作使用討論，為學員提供交流、思辨和實踐的機會，分享材料前沿技術的研究成果，交流儀器設備操作使用的經(jīng)驗。搭建跨學科跨專業(yè)交流平臺，開展跨專業(yè)交流和部隊需求交流，促進材料技術的學科融合以及與部隊裝備的接軌。

第三，多渠道研究探索，提升課程參與感。強調(diào)多渠道研究探索的重要性，以提升學員的課程參與感。通過吸波材料計算，探究材料吸波原理；通過電致變色智能材料制備，感受材料變化之道 ；通過材料創(chuàng)新比賽，體驗科技創(chuàng)新之樂。多措并舉使學員能夠直接觀察和體驗材料科學在實際應用中的作用，不僅提升了學員的參與感及解決問題的能力和創(chuàng)新思維，還激發(fā)了其對材料科學的興趣和熱情。

第四，多元化考核評價，提升學習獲得感。改變傳統(tǒng)考核的固定思路，加強過程性評價，主要考查學員對先進材料基本結(jié)構(gòu)原理、技術發(fā)展及應用等方面的掌握情況，結(jié)合課程內(nèi)涵和材料技術的發(fā)展，提出感想建議，為裝備表面防護與性能提升提供解決思路。形成性考核主要為課堂表現(xiàn)和材料技術專題匯報，注重學員對課程的參與度和對材料技術的思考度；終結(jié)性考核為論文大作業(yè)，倡導將任務性的課程作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W術論文發(fā)表。以能力為導向的考核評價，克服了為考試而考試的弊端，讓學員感受到努力者必有所獲。

3 課程創(chuàng)新實踐成效

課程組針對教學重點難把握、軍事應用難結(jié)合、學習動力難持續(xù)等矛盾問題，貫徹“興趣引導、研用結(jié)合、強調(diào)本質(zhì)、注重實踐”的教學理念，通過模塊化重構(gòu)教學內(nèi)容、“六化雙線”課程體系設計、案例式教學模式構(gòu)建、資源評價多元驅(qū)動、教學思政貫通等創(chuàng)新設計與舉措，較好地實現(xiàn)了“仰高篤行、知新致遠”的創(chuàng)新目標，形成了具備軍事應用特色的材料課程體系和教學模式，提升了學員的科研創(chuàng)新與學術研究能力。

3.1 課程創(chuàng)新改革初具成效

該課程自開設以來，積極開展課程體系、教學模式、方法手段等方面的創(chuàng)新改革，突出先進材料技術前沿發(fā)展和軍事應用需求，設計了研用結(jié)合的模塊化內(nèi)容體系，構(gòu)建了軍事應用牽引的案例式教學模式，建立了教學資源與課程評價多元驅(qū)動措施，使教學目標更為明確，更加貼合軍事院校課程面向為戰(zhàn)育才的教育導向，教學思想更為多元，更凸顯軍事院校立德樹人的教育理念，教學內(nèi)容更為豐富，更加貼合軍事院校裝備應用的需求，課程體系更為合理，兼顧理工課程理論基礎與實踐應用的平衡。課程組編寫了《先進材料技術及其軍事應用》教材，構(gòu)建了多維度教學資源，課程被納入精品課程建設計劃。

3.2 學員綜合能力得到有效提升

學員的知識運用能力、實踐能力和創(chuàng)新能力得到有效提升，在學位論文撰寫、學術論文發(fā)表、科研創(chuàng)新攻關等方面發(fā)揮了重要作用。學生圍繞先進材料前沿發(fā)展，在課程大作業(yè)的基礎上，發(fā)表綜述文章8篇，其中SCI 3篇、EI 5篇，學生圍繞先進材料創(chuàng)新應用，發(fā)表研究文章33篇，其中SCI 25篇，EI 8篇；6人獲陜西省科技工作者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎和三等獎，2人獲發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎創(chuàng)新獎一等獎，2人獲陜西高校研究成果二等獎，參加軍校裝備保障材料創(chuàng)新大賽獲一等獎3項、二等獎2項、三等獎3項。

3.3 教研深度融合，促進相互發(fā)展

圍繞先進材料技術課程教學和材料創(chuàng)新研究，課程組打造了以課堂教學為小核心，以創(chuàng)新團隊建設、科研實踐平臺、學術交流平臺、科研協(xié)作攻關為大外圍的融合模式，促進教研深度融合、協(xié)調(diào)發(fā)展。教學過程中跨專業(yè)、跨單位的交流研討，以及先進材料前沿進展和新興技術跟蹤，為科研提供了新思路和新方向；同時，科研平臺又為課程教學實踐提供了強有力的支撐，科研成果作為課程案例，提升了教學效果。

*通信作者：劉顧

★基金項目：火箭軍工程大學教學成果立項培育項目“需求牽引，案例驅(qū)動課程建設與實踐”（JXCG202443）。

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