对应用型本科大学中材料科学基础课程建设的思考与探索

李月婵 付晓燕 曹春燕 谢 安

（厦门理工学院 材料科学与工程学院，福建 厦门 361024）

材料科学基础是材料科学与工程专业的一门重要的学科基础理论必修课。本课程在内容上涵盖了宏观、微观的材料科学基础理论和研究材料学有关问题的基本方法，主要为其他专业课的学习提供有关材料科学的基础知识，并为将来从事材料研究与开发打下坚实的理论基础［1-3］。

厦门理工学院作为一所应用型本科大学，培养应用型、创新型高级专门人才是其人才培养目标。应用型、创新型高级专门人才是指具备扎实的专业知识，掌握一定相关技能，并具备解决实际工程中存在问题的能力的专门人才［4］，也就是“理论+技术实践”型人才。为了有效实现该教学目标，在教学过程中，教师就要不断提高学生的实践操作能力、组织协调能力、解决问题的能力及创新能力，满足应用型人才的需求。从厦门理工学院学生的实际情况及应用型办学定位来看，为了使学生在掌握材料科学中基础知识和共性知识的同时全面锻炼和提高其实践能力，就要保证材料科学基础课程建设的有效性。研究者从自身教学经历出发，汲取前人的教学经验［5-7］，根据不断变化的教学环境及教学对象，提出了一系列教学改革举措。

一、课程建设的思考

本课程秉承“以学促用，学用一体”的教育理念，注重厦门理工学院“明理精工、与时偕行”的精神传承，以“启发式”教育为基本原则，以学生数据资源为依据，采用“导入式”学习，保证学生对材料科学的基本理论爱学、善用。但在实际教学中，仍然存在诸多问题。

（一）教学方法亟待改进

材料科学基础涉及的基本概念多，知识体系繁杂，传统教学过程中往往采用的是“教师讲，学生听”的输入式教学方法。在该教学过程中，学生往往处于被动学习的状态。这种方法容易使学生产生枯燥感，对知识的掌握也经常是“知其然而不知其所以然”，久而久之，便逐渐丧失了对该专业的兴趣。因此，必须改进教学方法，提升学生的学习兴趣，使学生由“被动学习”转化为“主动学习”。

（二）教学内容亟待优化

材料科学基础涵盖了材料科学领域的基本知识和理论，并且涉及新模型、新概念、新技术，属于学科覆盖面较广的学科基础课。因此，在教学过程中，教师要合理优化教学内容，使学生在有限的课时内，既能较完整地掌握材料科学理论的基础知识，又具备一定的分析解决实际工程问题的能力。

（三）实践教学体系亟待完善

材料科学基础是一门实践性较强的课程，在以往的教学实践过程中，侧重强调对学生基本动手能力的训练，但忽略了对其综合应用知识能力的提高。因此，急需完善实践教学环节，开设综合性更强的实验，以在充分训练学生应用理论知识解决实际问题能力的基础上，提高学生的综合素质。

二、课程建设的探索

（一）改进教学方法

在课程教学过程中，教师改变了传统的“一言堂”的教学模式，大胆实施互动式课堂教学，充分发挥学生的主体作用，课堂上组织学生进行集体和分组讨论。例如，鼓励学生列举生产实践上存在的一些材料问题，组织学生对这些问题进行讨论，然后进行归纳总结，得出正确结论，充分发挥学生的主体作用，让学生对知识的认知更清晰、更深刻。同时，以学生成长曲线数据为支撑，引入分级式教学，针对不同层次的学生制定不同的教学目标，以培养学生的自信心，激发其学习热情。此外，结合本课程的特点及不同的教学内容，采用了启发式教学、类比教学等不同的教学方法。

（二）优化教学内容

在选择教学内容时，结合“学用一体”的教育理念，坚持“精选精学、实用为主”为原则。具体来说，在教学过程中，侧重实用性内容的讲解，如相图及其应用，而对理论性相对较强的位错弹性性能等则简单进行介绍。讲课时主要是讲重点、讲难点、讲思路、讲方法。同时，采用了模块化教学模式，将材料科学基础划分为理论教学环节及实践教学环节。理论课程内容划分为三个模块，即微观结构模块、显微组织结构模块及相图模块；实践环节的内容也划分为演示性实验模块及综合性实验模块。在构建课程知识谱系时注重系统性，在保证各模块知识要点覆盖完整的基础上去繁就简，突出模块知识点之间的内在联系，为各专业深入学习提供材料科学理论基础的必要知识集合。再者，积极将材料科学的发展前沿知识与最新科研成果融入课堂教学中，穿插适当的科研实例，使学生认识到学有所用。比如，在讲到相图测定时，引入目前比较热门的扩散偶、扩散多元节等概念；在讲到铁碳二元相图时，引导学生选择材料的组成、通过热处理工艺改变材料的组织，获得特定的使用性能等。此外，对教学内容进行了大胆调整，在教学举例、习题、实验课题等方面尽量取材于企业实际生产。

（三）完善实践教学体系

在实践教学环节，开设综合性更强的实验，充分训练学生应用多种知识解决实际问题的能力。比如，开设“金属的塑性变形与再结晶”综合实验，要求学生理解塑性变形的过程对材料组织和机械性能的影响，了解塑性变形量、热处理温度、热处理时间对再结晶后晶粒尺寸、性能的影响。在实验过程中，按热处理温度对学生进行分组，每个学生的变形量、热处理温度、热处理时间都不尽相同，学生除了完成自己的实验之外，还要进行小组分析讨论。这不仅训练了学生对基础知识融会贯通的能力，而且使学生有效掌握了解决实际问题的技巧。此外，还积极鼓励并带领学生参加各种材料科学类相关比赛，如“全国大学生金相技能大赛”“全国高校大学生材料综合技能大赛”“大学生互联网+创新创业大赛”等，“以赛促学”，提升学生的综合素质。

总之，在整个教学过程中，始终坚持以材料成分、组织结构、制备工艺、性能之间的关系作为主线，建立起微观原理与宏观现象之间的桥梁关系，引导学生采用相关理论解释生产生活中的宏观现象。在具体教学过程中，主要采用课堂导入—新课讲授—课堂小结的教学模式。在课堂导入过程中，充分利用导言、案例、提问引起学生的学习兴趣；在新课讲授过程中，积极组织学生进行参与式学习，提高学生参与度，增强师生互动性；课堂小结时尽量使学生有效内化课堂教学传授的知识，同时，进行了思想方法的小结，使学生更深刻地认识到思想方法在解决实际问题时的作用。

围绕应用型本科大学的人才培养模式，培养“专业基础牢、技术水平好、实践能力强、综合素质高”的新型应用型人才是一个长期的过程，这对材料科学与工程专业的核心课程材料科学基础也提出了相应的要求，需要不断深入改进教学方法、优化教学内容、完善实践教学体系及考核体系，努力打造材料科学基础课程。