何代華,劉新寬,李 偉

(上海理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200093)

“材料工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探討

何代華,劉新寬,李 偉

(上海理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200093)

以上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)開設(shè)的“材料工程基礎(chǔ)”課程為例,針對(duì)該課程的特點(diǎn)、教學(xué)現(xiàn)狀、存在的問題以及開設(shè)該課程時(shí)擬定的指導(dǎo)思想,提出并實(shí)施了“以人為本”即以教師和學(xué)生為本,以提高教學(xué)質(zhì)量和加強(qiáng)人才培養(yǎng)為目的,從整合課程內(nèi)容、合理組建教學(xué)隊(duì)伍、改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段、理論與實(shí)踐結(jié)合等方面進(jìn)行了一系列改革和創(chuàng)新,通過這些改革,使該課程的教學(xué)效果事半功倍。

以人為本;教學(xué)改革;材料工程基礎(chǔ);教學(xué)質(zhì)量

一、教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

“材料工程基礎(chǔ)”是材料工程相關(guān)專業(yè)本科生由基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課轉(zhuǎn)變的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,是材料類基礎(chǔ)課程系列中重要的先導(dǎo)課。上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院針對(duì)材料成型及控制工程專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)本課程的指導(dǎo)思想是:以“使每個(gè)學(xué)生都成才”的中心理念為指導(dǎo),在滿足應(yīng)用型工科類專業(yè)的優(yōu)秀人才培養(yǎng)目標(biāo)為基本要求的基礎(chǔ)上,注重基礎(chǔ)理論教學(xué),加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)與實(shí)踐實(shí)際應(yīng)用的相互融合,以提高本專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

隨著當(dāng)代新材料的發(fā)展和對(duì)傳統(tǒng)材料要求的不斷提高,材料制備工程的成材技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)高性能材料應(yīng)用的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和新材料的發(fā)展,原來相對(duì)獨(dú)立的各類材料如今相互結(jié)合、相互滲透,形成了學(xué)科間相互交叉的新的材料體系。該課程是繼“材料科學(xué)導(dǎo)論”“材料科學(xué)基礎(chǔ)”之后開設(shè)的又一門課程,講授這門課程是在學(xué)生已掌握材料發(fā)展、分類和材料科學(xué)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上,主要講授材料制備的科學(xué)與技術(shù)方面的知識(shí)。即討論成為最終實(shí)用的材料制備過程中的科學(xué)與技術(shù)問題[1]。

就授課內(nèi)容而言,不同高校或?qū)I(yè)具有不同的特點(diǎn)。目前本課程有不同內(nèi)容的教材,且教材與教材之間有很大的差異[2]。根據(jù)各學(xué)校具體培養(yǎng)方案,選取合適的教材非常重要[3]。結(jié)合上海理工大學(xué)材料成型及控制專業(yè)本科學(xué)生培養(yǎng)模式和課程設(shè)置,選用了周美玲等主編,北京工業(yè)大學(xué)出版社2009年6月第6次印刷的《材料工程基礎(chǔ)》作為本課程的教材,講授32學(xué)時(shí)計(jì)2個(gè)學(xué)分。從教材內(nèi)容上可以看出該書工程性、實(shí)踐性強(qiáng),基本概念較多;具體內(nèi)容包括金屬、陶瓷、高分子材料以及其復(fù)合材料,各部分之間跨度較大[4]。

目前該專業(yè)從培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才方面看,在教學(xué)上存在明顯不足,有待改進(jìn)之處主要是:在課程方面,課程內(nèi)容涉及的范圍廣,如《材料工程基礎(chǔ)》這本教材,在短短的32課時(shí)內(nèi)要求學(xué)生全面掌握書中所涉及到的知識(shí),并具備解決工程實(shí)際問題的能力,難度很大;同時(shí),該課程涉及到三大類材料,任課教師需要在這三個(gè)不同的專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行切換,對(duì)任課教師要求太高難以做到?；谝陨蠁栴},都需要通過教學(xué)改革加以解決。

二、主要的改進(jìn)措施

在分析“材料工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)現(xiàn)狀和存在問題的基礎(chǔ)上,提出了以下幾條改革思路。

(一)凝練教學(xué)重點(diǎn)

為了解決課程內(nèi)容多課時(shí)安排少的問題,根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃以及所講內(nèi)容的特點(diǎn),課題組在參考所選教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,經(jīng)過周密的調(diào)研,編寫了適合本校專業(yè)特點(diǎn)和符合專業(yè)設(shè)置要求的講義。授課教師將教材中同一種類材料的知識(shí)包括其復(fù)合材料的相關(guān)知識(shí)調(diào)整到一個(gè)模塊中進(jìn)行講授。如將陶瓷基復(fù)合材料的制備及性能分析等合并到陶瓷材料這一模塊中,金屬復(fù)合材料和高分子基復(fù)合材料方面的內(nèi)容也采取了相應(yīng)的處理辦法。在教學(xué)過程中,對(duì)教材進(jìn)行不斷的修改、完善,使之更為系統(tǒng)化,并對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膭h減,使教學(xué)內(nèi)容詳略得當(dāng)。這樣,使章節(jié)的分配、內(nèi)容的層次和遞進(jìn)關(guān)系更為合理,更便于老師的講授與學(xué)生的學(xué)習(xí);同時(shí)課外設(shè)置30學(xué)時(shí)相關(guān)的實(shí)踐課(如表1)。

表1 教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)安排Tab.1 Teaching content and time allocation

(二)組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)

“材料工程基礎(chǔ)”課的內(nèi)容包括了所有類別材料的加工和制備,各部分之間有相通之處,但又分屬于不同種類的材料,它們之間跨度很大,一個(gè)老師能把整門課完全按書上的知識(shí)點(diǎn)講下來,但由于平時(shí)知識(shí)積累或科研中側(cè)重點(diǎn)不同,把各部分內(nèi)容都講得很深入、很生動(dòng)亦有很大難度。所以本著“最合適的教師講授最合適的課程”的理念,進(jìn)行大膽創(chuàng)新。根據(jù)課程設(shè)置、大綱內(nèi)容要求,由具有金屬材料、陶瓷材料和高分子材料三個(gè)方面知識(shí)結(jié)構(gòu)和科研背景的老師,分別講授相關(guān)方面的理論知識(shí)和當(dāng)今各大材料制備和進(jìn)展、發(fā)展趨勢(shì)等,將自身的科研與這門課程的講授緊密結(jié)合起來。這樣該課程的講授內(nèi)容除了書本上的基礎(chǔ)理論知識(shí)以外,同時(shí)將各相關(guān)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)及科學(xué)思維方法等傳授給學(xué)生,且將與各部分內(nèi)容相關(guān)的實(shí)踐及科研動(dòng)態(tài)講授給學(xué)生,以引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的領(lǐng)悟和掌握,從而激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)的建立,使學(xué)生更深入的掌握各部分的理論知識(shí),更好地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、科研意識(shí)和綜合素質(zhì)。

由具有不同知識(shí)結(jié)構(gòu)和科研背景的老師來分別講授不同部分,能夠更加充分地發(fā)揮教師的特長與優(yōu)勢(shì),更加有效地發(fā)揮與利用教學(xué)資源,更好地提高教學(xué)效果,這是該課程改革的重要環(huán)節(jié),也是取得良好效果的關(guān)鍵。

(三)改進(jìn)教學(xué)方法

調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段,一直是教學(xué)改革的關(guān)鍵和切入點(diǎn)。本課程在豐富、梳理教學(xué)內(nèi)容、科學(xué)組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)的同時(shí),力求在教學(xué)方法與教學(xué)手段上有所創(chuàng)新,以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、解決實(shí)際問題的能力和提高學(xué)生的綜合素質(zhì),培養(yǎng)社會(huì)所需人才。

現(xiàn)代教學(xué)手段的充分利用是提高教學(xué)效果的有效途徑[5]。該課程以多媒體教學(xué)為主、以板書為輔,同時(shí)在課件中穿插大量相關(guān)圖片、動(dòng)畫、視頻資料等,具有信息量大、條理清楚、圖文并茂等特點(diǎn),從而使教學(xué)內(nèi)容更加豐富、更能吸引同學(xué)們的注意力,增加他們的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對(duì)講授內(nèi)容的理解。適當(dāng)結(jié)合傳統(tǒng)的板書,控制講解進(jìn)度和速度,給學(xué)生留出一定的思考空間,進(jìn)而提高教學(xué)效果,同時(shí)注重用現(xiàn)實(shí)生活實(shí)例來解釋抽象問題。如在講授粉體粒度的測(cè)定時(shí),給出一個(gè)工程應(yīng)用中同一批粉體采用不同的測(cè)試手段得到的結(jié)果有差別的實(shí)例讓學(xué)生分組展開討論。在討論中引導(dǎo)學(xué)生去理解不同測(cè)試方法的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域、結(jié)果表達(dá)方式、不同粒度測(cè)試設(shè)備使用時(shí)的注意事項(xiàng)等。通過啟發(fā)、討論式教學(xué)方式的采用和良好的師生互動(dòng),既可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)的理論知識(shí),而且更能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從不同的角度去思考和分析,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動(dòng)和創(chuàng)造、創(chuàng)新性的培養(yǎng)非常有意義。課后適當(dāng)布置作業(yè),以督促學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中來,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力以及解決問題的能力。充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段和靈活的教學(xué)方式,使老師的“授”和學(xué)生的“學(xué)”均收到了事半功倍的效果。

(四)理論與實(shí)踐相結(jié)合

“材料工程基礎(chǔ)”課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課,實(shí)踐教學(xué)是整個(gè)教學(xué)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[6]。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),只有將理論知識(shí)和實(shí)踐很好地結(jié)合起來,才能實(shí)現(xiàn)提高教學(xué)質(zhì)量和提升學(xué)生綜合能力的目的[7]。本課程課時(shí)有限,不能安排實(shí)踐課時(shí),所以采取開設(shè)與本課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)踐課程的方式,如通過綜合實(shí)驗(yàn)、申請(qǐng)各種類型的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目以及當(dāng)老師的科研助手等來衡量學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。針對(duì)與該課程相關(guān)的理論知識(shí),開設(shè)了一系列實(shí)驗(yàn)并編寫了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,如根據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排了塑料標(biāo)準(zhǔn)試樣制備實(shí)驗(yàn)、合金的熔煉、金屬的熱處理、陶瓷粉體的制備、粉體粒度的測(cè)定、粉體的真空熱壓燒結(jié)等實(shí)驗(yàn),使學(xué)生在實(shí)踐過程中對(duì)三大類材料的制備、加工等基本原理和工藝等理論知識(shí)有了進(jìn)一步的理解。在進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)過程中,將部分教材內(nèi)容轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng),使學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn),同時(shí)通過對(duì)在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)的問題和一些現(xiàn)象進(jìn)行分析,整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,更好地將理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來,進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)。

在該課程理論知識(shí)的支撐下,組織學(xué)生申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新課題,如申請(qǐng)國家級(jí)、上海市級(jí)以及校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目等。使學(xué)生充分將從課堂上所學(xué)的相關(guān)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中,進(jìn)一步加深對(duì)這門課程的理解。

(五)完善考核評(píng)分細(xì)則

課程的考核對(duì)學(xué)生起著非常重要的引領(lǐng)和督促作用。通過課程考核不僅能對(duì)學(xué)生所掌握的知識(shí)和分析解決實(shí)際問題的能力進(jìn)行評(píng)價(jià),且能引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度向最佳方向發(fā)展。同時(shí),課程考核也是對(duì)教學(xué)效果的及時(shí)反饋,有利于促進(jìn)教學(xué)工作的進(jìn)一步改善。該課程的考核由筆試和平時(shí)成績兩部分組成。

(1)筆試占總成績的70%。筆試的試卷由有標(biāo)準(zhǔn)答案和無標(biāo)準(zhǔn)答案或無唯一答案的試題構(gòu)成,分別占60%和40%。前者主要是考查學(xué)生對(duì)基本理論、概念、方法和工藝知識(shí)的掌握;后者則結(jié)合綜合實(shí)驗(yàn)或?qū)W生參與科研項(xiàng)目等情況,考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和將書本上的理論知識(shí)用于實(shí)踐的能力,側(cè)重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合運(yùn)用的能力,這部分試題答案沒有明顯的對(duì)與錯(cuò),只有合理與不合理的區(qū)別,從而避免了內(nèi)容的教材化和概念化。筆試成績占總成績的70%。

(2)平時(shí)成績占總成績的30%。由上課時(shí)學(xué)生的出勤、課堂回答問題和討論的參與度、課外作業(yè)的完成情況等部分組成。通過對(duì)上課出勤的要求,可以提高學(xué)生的組織紀(jì)律性。課堂上會(huì)適當(dāng)指導(dǎo)和要求學(xué)生課外查閱一些與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)資料,并以小組的方式討論或?qū)λ殚喌奈墨I(xiàn)進(jìn)行總結(jié),以報(bào)告的形式提交,這樣可以鍛煉學(xué)生獲取信息和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)和提高學(xué)生的邏輯思維能力和表達(dá)能力。課外作業(yè)能鞏固課堂上所講授的知識(shí),使學(xué)生養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

三、改革成效

學(xué)生的考試成績是衡量教學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù),是評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分之一。對(duì)改革前兩年和改革后兩年同學(xué)們的成績進(jìn)行了比較和分析,可以看出,改革前平均成績?yōu)?8.32分和77.85分,均比預(yù)期值80分要低;實(shí)施改革后提高到83.67分和84.54分,比改革前有了明顯的提高。對(duì)比改革前后的成績情況,體現(xiàn)出改革的實(shí)施對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高取得了顯著的效果。

四、結(jié)束語

教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)管理的改革,始終要以提高學(xué)生創(chuàng)新能力、工程素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)。本文通過對(duì)“材料工程基礎(chǔ)”課程實(shí)施改革,明顯提高了該課程的教學(xué)質(zhì)量,同時(shí)為其他課程的改革提供了借鑒。

[1] 胡標(biāo),徐子芳.《材料工程基礎(chǔ)》課程理論與實(shí)踐教學(xué)探討[J].教育教學(xué)論壇,2015(52):171-172.

[2] 曹欽存.《材料工程基礎(chǔ)》教學(xué)改革探討[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009(35):54.

[3] 姜洪舟,田道全,何峰.“熱工設(shè)備”課程的教學(xué)改革及其教材體系的建立[J].理工高教研究,2010,29(1):114-116.

[4] 周美玲,謝建新,朱寶泉.材料工程基礎(chǔ)[M].北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,2004.

[5] 李玉平,楊國軍,朱雙霞.淺談《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革[J].新余高專學(xué)報(bào),2008,13(4):111-112.

[6] 楊小林,楊開明,嚴(yán)敬,等.流體力學(xué)課程教學(xué)改革探析[J].高等教育研究,2006,22(2):47-48.

[7] Yu D G,Wang D,Zheng S Y,et al.To effectively combine the science and engineering teaching in higher education from the scientific phenomena[C]∥Proceedings of the 2nd.Annual International Conference on Social Science and Contemporary Humanity Development(SSCHD,2016).Wuhan:Atlantis Press,2016:756-760.

OntheTeachingReformoftheCourse“FundamentalofMaterialsEngineering”

HeDaihua,LiuXinkuan,LiWei

(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)

The present paper centers on the course offered by the School of Materials Science and Engineering in University of Shanghai for Science and Technology,introduces.It the course characteristics,and discusses the current situation and existing problems.The teaching ideology of “l(fā)earner-oriented” is put forward in order to improve teaching quality and to cultivate talents.Apatrt from this,the paper puts forward a series of course reform and innovation steps from the perspectives of integrating course content,building up an excellent teaching team,improving teaching methods and strengthening the combination of theory and practice.The reform enhanced the teaching effect in that students could achieve more with less efforts.

learner-oriented;teachingreform;FundamentalofMaterialsEngineering;teachingquality

G 423.07

A

1009-895X(2017)04-0388-04

10.13256/j.cnki.jusst.sse.2017.04.017

2016-09-04

上海市第四期本科教育高地“材料成型與控制工程”課程建設(shè)項(xiàng)目

何代華(1975-),女,講師。研究方向異種材料的結(jié)合、材料表面處理。E-mail:hedh21@163.com

(編輯: 鞏紅曉)