材料科学与工程专业教学实践改革研究

柏自奎 王罗新 刘晓洪 郭俊 赵三平

摘 要 材料领域新知识的快速增长，材料科学与工程专业课程内容相应的快速增加，专业人才的需求也逐步由知识型向创新型转变，材料科学与工程专业的课程教学面临新的挑战。本文从学生创新能力的培养、问题为导向的教学过程，现代教育技术相结合的立体教学形式、校企合作的实验践教学新模式，考核形式的多层次化几个方面阐述材料科学与工程专业教学实践改革的新思路。

关键词 材料科学与工程 教学实践 创新能力

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.10.061

Materials Science and Engineering Professional Teaching Practice Reform

BAI Zikui， WANG Luoxin， LIU Xiaohong， GUO Jun， ZHAO Sanping

（School of Materials Science and Engineering， Wuhan Textile University， Wuhan， Hubei 430200）

Abstract With the advance in science and technology， the professional course content increase rapidly in materials science and engineering. The professionals demanded were transferred from a knowledge based talents to a creative talents. The personnel training was facing enormous challenges.In this paper， the teaching reform in material science and Engineering was discussed in the cultivation of innovation ability， the teaching process， the application of modern educational technology， the practice teaching model of school enterprise cooperation and the teaching assessment.

Key words materials science and engineering; teaching practice; innovation ability

由于新技术、新设备的更新和优化，新材料存出不穷，材料科学与工程专业所涵盖的研究内容和领域处于不断发展之中，材料领域新知识的快速增长，对材料类专业人才的知识结构及创新能力提出了更高要求，材料专业人才的培养将面临巨大的挑战。材料科学与工程专业的教学改革要顺应社会发展对材料科学与工程专业人才素质的需要。人才素质体现在人才的知识结构与创新能力上。材料科学与工程专业课程体系与教学内容的优化整合就是合理地设计知识结构体系，在教学中有针对性地培养学生这种知识结构，并在教学的实践过程中培养他们的创新能力。只有具备了相应的知识结构与创新能力的人才才能更好地为社会经济发展服务。优化整合的课程体系还需要依赖有效的教学实践转化为学生的知识结构与创新能力。

从工业化时代，到信息化时代，再到互联网+时代，人们生活、生产、学习、娱乐方式发生了根本的变化，高校人才培养的方式、培养的目标也应与时俱进。高校课堂教学改革首先应改革是教学思想、观念和思维方式，再将这种新的思想、观念映射到教学目标、教学内容，教学实践的方法和手段中。材料科学与工程专业的教学过程中注重专业知识的基本概念、原理，形成相应的知识结构，在实验实践教学中，理论与实践相结合，培养对知识的应用与创新的能力。①课程教学的目的不在只是灌输知识，更是启迪如何运用知识解决实际问题的创新能力。材料科学与工程专业教学实践的改革应从如下几方面入手：

1 以培养学生的创新能力为基础的教学实践

纵观中国教育的发展，我们会发现我们教育的目的也是入时俱进的，从传授知识到学习能力的培养，到互联网+时代的创新能力的培养。当然我们得承认创新能力的培养与发展是以具有较强的学习能力与掌握丰富的知识为基础的。学习能力的培养是现代现代教育的一个重要方面。②帮助学生掌握正确的学习方法，培养学生的学习能力，变授人以鱼，为授人以渔，为以后的学习、工作奠定坚实的基础。在教学过程中，不只是老师的教，还可以是学生的教，尝试“教”与“学”的换位，激发学生自学的积极性，在学生的高度参与中老师归纳、总结所学的新内容。以典型例题分析，加深新內容的理解。理论课与实验实践课相结合，将学习能力的培养提升到知识应用能力的培养;教学中结合专业特色，对行业发展的新问题及其解决的办法展开讨论，在知识的应用中培新养学生的创新能力。

2 应用现代教育技术与网络教学资源提升教学水平

传统的教学过程是一种单向的交际形式，“一人讲，众人听”，学生处于被动接受的地位，在整个教学过程中老师决定学习内容及讲授的速度。老师的讲授及板书为主要传播媒介和活动方式，教师教学过程中有效信息量低，学生能接受的信息更低，教学效果的反馈信息十分含糊和滞后，教学效果差。不利于知识的传授与学生学习能力的培养。

为进一步提高教学质量，应进行教学方式和手段的改革，将现代教育技术与传统教学手段相结合。基于网络技术及校级、省级、国家级精品课程的教育资源共享，并结合学生的实际情况，收集整理，精选符合学生实情的音视频教学课件。充分利用现代教育技术以多种形式展现教学内容，创造沉浸式教学氛围。将材料的微观理论模型转化为宏观实物模型展现在教学过程中，将材料的力、光、电、热、磁等宏观性能与微观结构相关联，将抽象的概念形象化，形象的模型具体化，特征描述的定性变化提升到定量变化，分散的知识点系统化，循序渐进，逐步形成清晰的知识结构，教学效果将事半功倍。学生参与度高，课堂教学形象、直观、生动、活泼，教学过程互动性加强，有效信息量大，激发学生学习的积极性，也营造了良好的教学氛围。③④

以网络技术为基础的信息传播平台，教学亦不局限于课堂教学，慕课、微课堂、视频公开课、QQ群、微信群、学习软件、模拟教学软件等实时地扩展了教学平台，形式更多样，方法更灵活，每一位老师都应该因地制宜、因人而异、以教学内容而择法，形成丰富多样的立体化教学形式与方法。

3 采用以问题为主导的教学形式

以问题为主导的教学形式就是“启发式”、“探索式”和“讨论式”统称。材料科学与工程专业与其他专业一样，课堂教学形式对学生的学习行为和学习效果有重要影响。⑤以问题为主导的教学更能体现出学习者的积极参与，以学生为主体，围绕教学问题以小组为单位进行讨论的教学形式，将说教式教学转换为学生自主探究式学习，通过将教学目标中学生需要掌握的知识点及运用知识的能力转换为一个实际的问题，通过对问题的解答达到知识的掌握与能力的培养的教学目标。这对老师提出了更高的要求，需要老师从更高的角度精心设计教学问题，引导学生去思考、去分析，将学生的被动学习变为主动学生、思考。有利于培养学生的解决问题的能力与创新思维的能力。

以问题为主导的教学形式，这个问题就是章节主要教学内容、核心、重点问题，是构成学生知识结构的主体，核心、重点问题抓住了，次要问题就迎刃而解，大大提高教学效率，节省大量课时，同时可增加材料科学与技术的飞速发展产生的新知识、新技术、新方法等新的教学内容。以期破解材料科学与技术的飞速发展带来的材料科学与工程专业知识的快速增加与更新同高等教育的有限学时之间的矛盾。

4 建立校企合作的实验实践教学新模式

专业理论知识的掌握与专业实验实践能力既有密切联系，又有相对独立性。专业理论知识是提高实验实践能力的基础，实验实践过程是培养创新能力重要环节。学生的综合素质就体现在实验实践过程的解决问题及其创新能力。加强实验实践部分是基础课程改革的重要任务，实践教学要到企业中去，到生产车间中去。实验实践教学四年不间断，企业学习四年不间断。构建和完善“以实验及实践技能训练为基础，以基础理论知识与生产实际相结合的递进式实践教学模式，以培养学生的专业实践与创新能力。认识实习，金工实习，课程设计、生产实习，毕业实习、毕业设计，寒暑假期的社会实践，以及实施的校级、省级、国家级大学生创新创业训练计划，贯穿于大学四年的不同阶段，体现实践技能系统训练与科学研究能力培养相结合的“通识性認识、基础性实践、专业性综合、系统性创新”四个递进式层次。教学走出校园，向行业企业延伸、合作，采取走出去、请进来等多种形式。组织专业教师参加各级工程实践能力提升培训，鼓励教师深入到企业生产实际，寻找科研课题，开展产学研技术合作，增加工程实践经验，也将是教师的教学过程更接地气。另一方面，聘请企业高级专业技术人员为兼职指导老师。课程设计、毕业设计选题来源于企业生产实际问题，指导老师采用双导师制，培养学生的生产实践能力、创新能力，为社会培养出合格的创新型人才。

5 考核形式的多层次化

考核是教学的重要和关键环节，对整个教学过程具有指挥棒的作用，对教师和学生具有双重的制约作用，检验教师的教学效果与学生学习效果。传统的“一考定总分”的考核形式，存在诸多局限，不能真实反映学生对教学内容的掌握情况与创新能力。建立多元化的综合考核手段，以此促进学风、教风的转变，使考核结果真实地反映学生的学习效果与创新能力。课堂作业，随堂测验的表现都计入最终的考核中。特别是在通识课程、基础课程、部分专业基础课程结束后，以典型的课程设计为纽带，帮助学生将所学相关知识横向串联起来，增强不同课程之间的联系。并检查对所学内容掌握程度及应用知识解决实际问题的能，将检查的结果也作为课程考核中重要的一部分。教学考核不仅是对学生的考核，还应包括对教师的考核，由任课教师组成评估团，以年级为阶段，分阶段检查我们的培养目标是否实现，学生是否达到原设计的知识结构与能力，考核是教学管理的重要手段，长期有效的教学评价机制的建立，在各学科老师之间形成良好的沟通渠道，将有利于及时发现和解决教学过程的中的问题，也将有利于教师教学水平、特别是年青教师教学水平（包括教态、语言、对内容的整体布局）的提高，将保证教学实践方式与时俱进、教学实践效果在循环中得到提高。

6 教学实践改革的预期效果

教学实践的改革是高校教学改革永恒的主题，更是材料科学与工程专业教学改革的重要内容。教学实践方式的改革将会大大提高教学效率，节省大量课时，同时可增加材料科学与技术的飞速发展产生的新知识、新技术、新方法等新的教学内容。以期破解材料科学与技术的飞速发展带来的材料科学与工程专业知识的快速增加与更新，同高等教育的有限学时之间的矛盾。为材料学课程的开设、选修课的开设及学生的个性化发展提供了时间条件，将材料科学发展的最新成果引入到学校教育中，教学内容紧随行业发展、社会经济的发展，所培养的人才更接地气，满足人才市场的需要。

教学实践改革为材料学培养目标的实现，培养合格的材料科学与工程专业人才提供了可靠保障，使材料学专业学生不仅是掌握材料理论与材料行业实践技术的复合型人才，更具有对知识的应用与创新能力的创新型人才。

注释

① 胡茂良.以材料学专业为例浅析高校课堂的教学改革[J].教育教学论坛，2014.1：34-36.

② 戴培邦.更新教育思想和方法，提高材料学课程教学质量[J].科技创新导报，2011（19）.

③ 王玉梅.互动式教学的实践与收获[J].读与写杂志，2012（4）：133.

④ 吴海花.应用信息化手段实现师生互动教学的探讨[J].计算机光盘软件与应用，2012（12）：245.

⑤ 莫再树.专业英语教材建设：问题与策略[J].外语界，2003（4）.