新工科背景下地方院校《材料科学基础》教学改革*

孙琳琳，黄 玲，焦更生，郑 博

(渭南师范学院化学与材料学院，陕西 渭南 714099)

为了满足“一带一路”、“中国智造2025”、“互联网+”等国家战略对人才的需求，提出了工程学科教育改革以及“新工科”的建设要求。据工信部调查，中国智能制造产业所需关键新材料32%国内完全空白，52%严重依赖进口，所以关键新材料创新突破对智能制造业的发展起着决定性作用[1]。在“新工科”建设背景下，地方应用型本科院校也要主动对接地方经济社会发展和企业技术创新要求，把握行业人才需求方向，充分利用地方资源发挥优势，凝练办学特色，深化产教融合，尽快转变思想、找准定位、调整人才培养模式、加快课程教学改革，增强学生的就业创业能力，培养大批具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才[2-3]。

渭南师范学院是一所普通地方性普通高校，其材料科学与工程专业旨在培养为适应区域经济社会发展，可从事材料科学领域相关的科学研究、技术开发、生产及经营管理等方面工作。为了培养具有创新创业精神和实践能力高素质应用型人才，落实应用型人才培养计划解决课程建设问题是当前重要任务，而专业基础课程的改革地位显得更加尤为重要。《材料科学基础》课程是“材料科学与工程”类最重要的基础理论专业课，也是相关专业研究生入学考试必选课程之一，该课程涉及了很多材料基本概念和理论，具有内容广而深，微观结构抽象难理解等特点；同时它又对从事材料研究、生产和使用的科研人员和工程技术人员具有重要的指导作用。因此，本文结合我院专业培养方向，以《材料科学基础》为改革对象，从教学内容、教学手段等方面进行探索，以期快速提高课堂教学质量。

1 课程教学模式改革

1.1 教学现状分析

在地方应用型本科院校里，普遍存在学生课前不预习、课堂上精力不集中、课后不复习等现象，对于概念性极强、内容繁杂的知识点理解不到位，除极少数学生能做到知识点的灵活迁移及运用外，大多数学生学到的知识点不及时消化和吸收。针对这一现象，这就要求教师在授课时应以学生为中心，以学生就业为目标导向，不仅需要把材料科学基础的知识讲清楚，更要把材料领域内的前沿成果与课堂知识相结合，探索新的教学模式和方法，激发学生学习兴趣与激情，提高学生剖析及解决实践问题的能力，提高学生创新思维能力，从而达到“新工科”的教学目的。

1.2 教学内容改革

《材料科学基础》课程内容体系要求学生能够将各种材料的组成-结构-性能-应用之间的关系并建立基础知识框架。根据我校材料科学与工程专业的人才培养目标，课程内容包括原子排列、固体相中结构、晶体结构、凝固、相图、扩散、塑性变形、回复与再结晶及固态相变等内容。然后，通过材料分析手段(例如透射电子显微镜)以及制备工艺将它们进行有机连接(例如通过透射电子显微镜与力学性能测试分析锻造等工艺过程中塑性变形过程中原子的变化)，帮助同学们先建立一个框架，然后将内容填充进去。应用型本科院校定位的是将理论运用到实践中去，因此晶体学基础、晶体缺陷等中特别难理解的理论可以进行适当删减，通过讲解生产实践的案例将具体的工艺和方法与微观结构及性能相联系，扩展学生的视野。

1.3 教学方法及手段改革

(1)以学生为中心：在教学过程中，通过研究学生的就业方向，以实际的工作需求为出发点，通过生活中的案例及新闻，或是材料科学界最新科研成果，让学生们感受到科研就在自己身边，引发学生思考，激发学生主动学习的兴趣，在该过程可以通过视频，动漫图片等方式引入到新课中。另外，根据每个模块的知识特点，设计一些简单有趣并具有启发性的问题，不停地引发学生思考，在课堂上有一种思考的紧迫感。同时根据课堂内容的难易程度可采用项目化教学，互动讨论式、翻转课堂等方式让学生在课堂上动起来。每个章节学完之后，教师提出创新科研项目中存在问题，例如扩散部分学完之后，提出非晶合金-金属层状复合材料制备过程中，当工艺控制不合理，易出现开裂等现象；学完塑性变形部分之后，提出镍基高温合金在多道次旋压成型半球件结束后，在其法兰部分易出现开裂现象，在制备过程中如何避免这些现象的发生。让学生根据自己的兴趣分组进行试验设计解决该问题，让每个学生都参与其中，完成相应的任务并进行相互点评，提高学生的思辨能力以及沟通协作能力。

(2)互联网+教育进入课堂：处于互联网+教育时代的学生和教师可以通过网络电子资源，突破高校围墙，远程寻求更好的学习资源，比如大学慕课、微课、实验视频、实践视频等教学服务，均可推动学生学习热情。当然，教师也可提前将课程知识重、难点提前录成的微课，或者将实验、生产实况录制成视频及动画、网页等资料转化为二维码，植入教材相应板块，以方便学生随时查阅。例如，将钛合金在模锻成型过程的视频与单晶体微观的塑性变形机理内容录成微课，或转化成二维码，使学生更方便地通过这种直观方式学生理解复杂概念，从而掌握本章节的重难点。当然也可以通过手机APP蓝墨云班课以及雨课堂等方式进行点名和做题互动，大大节省了课堂时间，调节课堂气氛。将这些全新的教学模式与传统的教学方法相结合，通过具体化、形象化的视听刺激，加深学生对理论知识的理解，调动学生学习的主动性和积极性，充分发挥学生的主体作用，从而全面提高学生综合素质。

(3)课外自学与实践：课堂授课时间较短，这就需要学生们充分利用课外时间，将老师提前布置的教学案例开展分析与交流。通过从图书馆、网络文献数据库进行资料的搜集并进行整合和思考，培养学生独立解决问题的能力。另外，除了教学过程安排的(认识实习、生产实习)，教师也要鼓励学生多参与各种竞赛(如各种材料类实验技能竞赛以及国家级、省、校级大学生创新创业实验项目，提高学生的创新能力。学生根据不同的兴趣爱好选择不同方向的导师开展相应科研项目，通过完成相应的任务，搜集资料、处理数据信息等，引导学生把学到的专业理论知识应用到解决实际问题过程。通过以上实践教学的锻炼，使学生具有较强的综合实践与科研创新能力，为培养创新型人才打下良好基础，以便为社会发展提供动力源泉[4-5]。

2 考核方式的改革

传统教学考核方式基本上以卷面成绩(70%)+平时成绩(30%)方式，其中平时成绩即为出勤率。为了取得更好的教学效果，有必要改变课程考核方式，将学生平时出勤、学生在课堂上的活跃度、课上讨论以及大作业完成情况进行分类打分，最终计入平时成绩。注重学生学习过程考核，让学生把功夫用到平时，起到公平监督的作用，从而提高教学效果。

3 结 语

为了培养新工科背景下的高素质创新应用型人才，鉴于传统课堂教学中存在的问题和地方应用型本科院校学生学情，我们针对渭南师范学院材料科学与工程专业的《材料科学基础》课程进行教学改革，通过以学生为中心，以激发学生学习兴趣为出发点，对传统教学内容、教学方法和考核体系等方面提出了有效变革方案。