基于项目驱动法《材料物理性能》课程改革探索与实践

摘要：对于教师而言，将旧的教学理念、教学方式和方法进行全新改革，是有效激发学生学习主动性和培养学生学习兴趣的首要途径。本文以材料物理性能这门课程为例，以提高学生的学习兴趣和主动性为核心目标，对基于项目驱动教学法的材料物理性课程改革进行了初步探索。

关键词：项目驱动;材料物理性能;课程改革;实践;探索

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）40-0137-02

目前，高等教育课程结构和理论体系的强调重点是实践教学，它对理论教学成果的巩固以及对学生开拓、创新能力的培养方面都起到决定性的作用。《材料物理性能》课程是材料系功能材料专业的核心课程之一，对实践环节的教学要求很高。目前，材料系各个专业在人才培养方案中设置了多门与材料物理性能相关的课程和实践环节，目标是培养基础扎实、工程实践能力强、具有较强的竞争力和可持续发展能力的应用型高级工程技术专门人才。

一、目前教学中存在的问题

（一）教师是教学的主体

在教学中，教师依然处于传统教学主导、主体地位，以语言、教具和板书等向学生讲解知识，学生依然处于被动的地位，他们只能被动地去学习知识。

（二）教学缺乏实践性

教学内容偏向理论，实验比例很少，忽略了以实践为背景的知识讲授。在这种情况下，学生缺乏对实际项目的主动学习和真正理解，也导致学生在将来面对实际项目时茫然不知所措。

（三）实验课程安排不够

实验课的学时比较少，学生人数多，学生只能分批进行实验，因此每个学生真正做实验的时间不到半天，学生仅能完成一些相关知识的验证，使得学生缺乏对项目真正的理解和掌握。

（四）考核体系不完善

实践考核和理论考核组成了课程考核，虽然以试卷测试展开的理论考核较为公平，但对于实践考核的测试却很难进行，只能给出印象分数，而且只要到场不管实验做的好坏一般都能通过，因此就使得学生重理论而轻实践。

（五）学生实践能力薄弱

由于学生实践能力薄弱，因而在材料改性和工艺设计中会存在诸多问题。一些对仪器要求较高的性能测试只能以PPT的形式对学生进行讲解，学生只能了解一些基本原理，缺乏动手操作过程。课程结束之后，很多学生连仪器的基本构造、功能都不清楚。

二、项目驱动法的提出

项目驱动教学法，也被称为项目驱动法或项目教学法，是指教师和学生共同参与实施一个完整的课题或者项目工作而开展的教学活动。具体来说，应满足以下条件：（1）这个项目工作具有应用价值，在这个项目工作过程中学生可以用来学习一定的理论知识。（2）可以将实际技能与某个课题的相关理论知识结合起来。（3）学生可以单独制定计划，单独进行学习，他们可以在一定的时间内独自安排自己的学习。（4）项目工作本身就具有难度，它要求学生结合新的理论知识和技能，来对实际遇到的新问题进行解决。在项目实践过程中，每个学生都能够参与到实践中去，在此过程中对完成项目的过程更为关注。学生在此过程中，不仅收获了新的知识、技能，还体会了学习的乐趣和艰辛，同时也提高了学生解决和分析问题的能力。

三、教学模式的设计

项目的设计、评估、选取和开展四个方面组成了项目驱动法教学模式的设计。首先，要根据教学内容来选取合适的项目，并结合用人单位对人才各方面素质的需求，让现实对象作为材料，其中既要注重学生自身的特点，也要包含所学教学内容的知识点，尽量将项目教学设计成趣味十足且实用的教学，充分调动起学生学习的兴趣，让学生乐于学习且爱上学习;其次，项目的设计要有明确的目标，要求教师在学习总体目标的框架上，将学习内容细化成一个个较为容易掌握的知识点，让这些知识点来体现总的学习目标。不仅如此，要掌握学生的身心发展特点及学习情况，有针对性地组织教学。此外，对知识点的含量、项目大小等因素的考虑是在项目设计时所要考虑的问题，以项目展开的形式引入教学知识点，从而进行项目教学;再次，由项目分析说明、分组实践操作、组织教学、结合项目讲授相关理论知识、课后独立完成任务五个方面组成了项目开展;最后，项目的评估对学生在活动中的能力发展过程较为关注，其中评估的内容由学生在活动中的作业质量和在各个环节中的表现组成。作为教师，要根据评估标准要求，公正、客观地对学生的学习效果进行评价。同时，对于学生在评估考核中出现的问题予以指出并给出解决方案，让学生的能力得到有效提升。

四、项目驱动法的研究内容

（一）项目的选取

结合《材料物理性能》课程的教学内容、任务、教学要求，结合用人单位对人才各方面素质的需求来选择项目。例如，在教学内容中关于“材料的电学性能”部分，我们可以选取“铁酸铋薄膜的电性能研究”作为研究项目。通过对项目驱动内容的学习，我们的学生不仅对教材中材料电学性能的知识进行了学习，还掌握一些从没接触过的新技术、新知识，例如铁酸铋薄膜的制备、电性能的测量、形貌的表征等。对于项目的选取可以让学生和教师共同参与。同时，教师要注重对学生周边素材的启发，选择的工程项目要难度适中。

（二）项目的设计

以“铁酸铋薄膜的电性能研究”项目为例，在设计时，把项目的内容细化为：a.溶胶凝胶法制备铁酸铋薄膜;b.厚度对薄膜性能的影响;c.温度对性能的影响;d.杂质浓度对性能的影响。通过这些小的项目来体现总的学习目标，以布置项目的方式引入有关概念，例如薄膜的概念、杂质的概念、薄膜制备方法等，以此展开教学内容。以“布置项目→介绍完成项目的方法→归纳结论”的顺序引入与之相关的概念，对教学内容展开教学、学习。这样，学生不但掌握了影响材料电学性能的因素、材料的一些基本制备方法，也掌握了其他相关概念和测试方法。

（三）项目的实施

在课前要将学生分成若干小组，结合组内各成员和每个项目的特点选出组长。项目分析说明阶段主要对课题各个分项目的意义和项目的难点、重点、内容进行说明，对学生的兴趣予以激发。要结合项目讲授相关知识，然后教师可以成功演示一次分项目的实施过程，对学习优秀的学生教师可以不演示，以培养他们的自学能力，增强他们的自信心。例如在制备阶段，可以将学生分为：a.溶胶凝胶法制备铁酸铋薄膜;b.溶胶凝胶法制备铁酸铋陶瓷;c.磁控溅射法制备铁酸铋薄膜;d.溶胶凝胶法制备铁酸铋粉末。在薄膜电性能的测量阶段，可以将学生分为：a.铁电性能的测量;b.导电性能的测量;c压电性的测量;d.热电性的测量。在学生完成分项目后，教师要从项目驱动的角度着手总结，在小组实践环节，学生在教师指导下，教师与学生之间、学生与学生之间通力合作，以优生带学困生的方式提高学生整体的实践能力，对学生的学习兴趣进行有效激发。这样，学生不但掌握了薄膜制备的各种方法，掌握了影响电性能的因素，也了解了多种“电性能”的概念。在项目实施过程中，要以学生为主体来开展工作，充分发挥学生的主动性和积极性，要将在实施过程中遇到的问题进行分析、解决，积极培养学生的创新和实践能力。同时，以严谨的科学态度和以实践为基础的实践精神来对项目实施过程中团结协作、自主学习和组织实施能力进行提高。

（四）项目的评价

作为教师，要依据项目形式所设置的评估标准来对学生的学习效果进行公正、客观的评价。在项目完成过程中，学生可能遇到这样或者那样的问题，这就需要教师给出相应的指导建议或解决方案，同时让学生在评估中提升各项能力。在评估方法方面，教师要对学生是否达到项目要求来予以评价。同时，也要重视学生对项目的完成程度是否取得了进步，这样对学生的创新能力、职业能力和实践能力也进行了有效培养。如，在项目的实施过程中，对同样方法制备的铁酸铋薄膜，为什么不同小组得到的电学性能不一样呢？虽然学生达到项目的目标要求，但是这时可以启发学生去思考问题所在，影响薄膜性能的因素有哪些呢？是否可以通过改变制备参数（例如改变制备时的氧气、温度、厚度、浓度、掺杂量等）对材料进行改性？让学生再次完成一个项目的综合设计，即从材料的制备、参数的设置、性能的表征测试、分析，材料改性研究。使实验训练与科学研究相结合，让学生的设计思路和多项思维得到启发，让学生的主观能动性得到充分发挥，有效地将学生的创新欲望和创造灵感激发出来。

总的来说，通过本项目的实施，学生对《材料物理性能》课程的相关概念能够很好地掌握，这不仅让学生对学习产生了浓厚的兴趣，还让学生明确了学习的目标，让学生的学习不再盲目。这样不仅对学生的学习效果进行了提高，还提高了教学质量，并且对学生发现、分析、解决问题的能力得到了有力锻炼，同时也锻炼了学生的科学研究能力和适应实际工作的能力，为学生未来的就业打下了坚实的基础。

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