赵 杰
大连理工大学材料学院 辽宁大连 116024
材料科学研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能及应用之间相互关系,相关专业基础知识无论在本科阶段还是研究生阶段都需要不同程度的涉及。本科阶段的材料科学基础课程是材料类各专业的重要专业基础课程,主要任务是提供其中最为重要的材料结构与性能关系的基础知识,课程基本内容大体上分类为三部分:晶体学基础、形变及强化基础、相图及相变基础。研究生阶段,许多高校也将晶体学、强度学、微结构分析等开课,学生更为深入系统地学习相关知识。但目前研究生的教育出现本科生化的趋势,在课程设置、教学方式、评价方式等方面存在着严重的趋同现象[1,2]。因此,本文就如何理顺本科和研究生在材料专业基础课程教学中的衔接,围绕本科和研究生阶段占据重要地位的材料强度学的内容抛砖引玉。
强度和形变是材料最基本的特性,只要是固体材料,在受力时都会产生变形。其中塑性变形不仅是改变其组织和性能的途径,也是加工成所需的各种形状和尺寸的重要性质。本科阶段的材料科学基础和材料力学性能等课程涉及相关的内容,而研究生阶段相关内容一般在材料强度学有更为深入的介绍。
本科阶段,教育更为强调通识教育,强调工程师的基本训练。教育的目的是学生进入社会,而不是将学生纳入一个狭窄的专业范围内[3]。研究生阶段的培养目标是科学研究、工程技术及管理的高级专门人才,需要培养在本某个领域内能够独立担负专门技术工作的人才,强调综合能力、语言表达能力及写作能力[4]。
基于这样的目的,在教学内容上,本科阶段介绍材料的静载以及其他载荷下的力学性能(如拉伸、扭转、弯曲、压缩、剪切、硬度等),以及尺寸环境等的影响(如缺口效应、低温脆性、断裂韧性、疲劳、蠕变等)。除了这些基本特性外,也将介绍与强度和变形相关的位错的基本概念与理论,使学生对强度与变形的宏观规律与微观机理有初步认识。而在研究生阶段,为了培养学生进行学术科研的能力,更加关注材料强度特性的成因,以及变形、失效破坏等力学行为的机理,从材料内部组织结构及其演化来考察基于连续介质模型描述的宏观材料力学行为的之所以然[5],相关内容也有更大的扩充和交叉,更加注重新的研究成果的引入和讨论。
一般认为,本科阶段主要实施概念建构,即从所需要涉及的专业知识的概念着手,启动相关的教育,目的是更多地保障较为全面的基础知识[1]。因此,在这个阶段,教学方式方法主要是教师讲授专业知识,达到对相关部分知识的从无到有。在研究生阶段,学生已经具备了较为系统的专业知识,虽然需要进一步深入和扩展概念的学习,但教学方式更多地需要问题建构,也就是说需要更多地以研讨式或者案例教学等,并且在此过程中需要注意新的研究进展案例的引入。
例如,在本科阶段引入位错概念时,对传统的刚性模型推论的理论强度只是简要提及,而在研究生阶段则可以从数个角度讲解是如何推导理论强度的,再通过与位错模型推导的结果比较,借助原理性讲述本科所学内容的来龙去脉,加强学生在强度的理论解析上的认识。
为了适应教育国际化趋势的发展需要,培养具有国际合作意识、国际交流与竞争能力的人才,我国的许多高校开始在课程教学中实施双语教学。由于英语已经成为最重要的国际通用语言,国际上重要的科学技术成果大多首先以英文出版,因此,加强在专业课程中的英语学习,对于较快地学习和掌握发达国家的先进科学知识和科学技术,适应学生走向国际化的进程是必要的。
由于学生外语水平的参差不齐,环境配套设施、教材以及师资的因素,在本科阶段,学生对专业知识的掌握和理解是第一位的,如果一味强调英语授课的比重,这可能最终以降低或损伤学科教学质量为代价。因此,在教学过程中需要尽可能地营造英语的氛围,使程度高的学生能借助这一平台达到更高的水平,而程度较差的学生也能通过这一过程感受到外语的环境,感受到外语在专业中的重要性,提高外语学习的主动性和积极性。
在研究生阶段,由于培养学生的主要目标之一是参与国际交流,并且需要英文论文的撰写,因此建设全英文课程体系和授课方式是推动高等教育国际化的一个重要途径,这是培养国际化高层次人才,提高其参与国际竞争、深度交流与合作一直是国际一流大学研究生教育的重要任务[6,7]。
在选课学生上,国内学生来自于不同层次的学校,学生入学水平的差异较大。同时留学生来自不同国家,大多数留学生语言水平问题较小,但专业基础仍然存在较大差异。因此,教学过程中,需要兼顾国内学生和国际学生,兼顾具有不同基础的学生。使得各个层次的学生都能通过课程学习得到收获。
在教学内容上,课程需要兼顾讲授内容及英文学习,也就是说,既需要通过这一过程增强大部分学生的英文阅读、听力及理解能力,同时也需要注意不能仅为了英文的理解而降低讲授内容的深度。此外,研究生课程不同于本科生课程,需要在单位学时中有较多的信息量,同时,由于研究生在学期间的科研方向的具体要求,对课程内容的个性化要求会比较突出。这些都需要在授课过程中结合具体问题区分对待。
课程考核是教学中基本的质量评价方法,是掌握教学情况、督促学生学习的重要手段。本科阶段的考核目的着重于实现课程教学目标,检验学生是否已经掌握所学知识,是否能够运用所学知识分析问题解决问题。由于本科生培养目标的特点和学生学习主动性的差异,本科阶段考核很难避免一定的不及格率,当然,这从某种程度上能够保证学生认真学习、保证学习质量。
在研究生阶段,学生的主要目的是围绕导师的方向要求开展学术/工程研究,学生的学习主动性大大提高。因此在课程考评方法上,需要结合研究生课程学习的特点,在实际教学中更多地开展过程性的考评。一方面随时掌握课程讲授过程中学生的动态,同时有效促进学生能够积极主动学习。在考核的定量化上,可以结合互联网技术,为有效实现师生之间的沟通,建立方便适用的课程质量考评体系。另一方面,本科阶段,教授内容的个性化差异较小。但在研究生阶段,由于学术/工程研究方向的不同,研究生教学过程的个性化差异交大,因此,需要综合考虑共性环节知识和个性要求的综合考核。例如,可以基于学生自身的研究方向和兴趣点,结合课程的教学内容以报告和讨论形式进行考核。
[1]米也纳.浅论硕士研究生“本科化”倾向及改进策略[J].高教学刊,2016(15):170,71.
[2]赵阳.专业学位研究生教学本科化的反思及其对策[J].教育发展研究,2014(3):79-84.
[3]胡友珍.从在校研究生现状管窥本科教育的弊端[J].中国高教研究,2007(7):71-73.
[4]黄庆瑞.论工程管理专业本科与研究生课程的衔接:以“项目经济分析原理与方法”课程为例[J].中国市场,2016(47):124.
[5]许金泉.材料强度学[M].上海:上海交通大学出版社,2009.
[6]刘辉,冯慧华,左正兴,李雅茹.“机械工程”全英文专业研究生培养实践与探索研究[J].高教学刊,2016(17):215-216.
[7]张虎,常永勤,强文江,叶荣昌,龙毅.材料专业课全英文教学改革[J].中国冶金教育,2016(4):18-20.