齊義輝，陳 揚(yáng)，劉 亮，李 強(qiáng)，商 劍

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”省一流課程的建設(shè)與實(shí)施

齊義輝，陳 揚(yáng)，劉 亮，李 強(qiáng)，商 劍

(遼寧工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

以“材料科學(xué)基礎(chǔ)”省一流課程建設(shè)為目標(biāo)，始終堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為中心，不斷用先進(jìn)的教學(xué)理念指導(dǎo)課程建設(shè)。通過推進(jìn)線下課堂教學(xué)改革、加強(qiáng)MOOC在線教學(xué)資源建設(shè)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革考核方式、注重工程教育和強(qiáng)化思政引領(lǐng)等措施，使“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的課程目標(biāo)能夠有效支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成，為應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

材料科學(xué)基礎(chǔ)；省一流課程；教學(xué)改革

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是普通高校工科材料類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是考研的專業(yè)課程，受到學(xué)生的高度重視，因此是工科高校教學(xué)改革的主要課程之一[1-6]。目前，已有上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、鄭州大學(xué)等高校將“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建成了國家級(jí)精品課。按照“教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見（教高〔2019〕8號(hào)）”，高校已經(jīng)將課程作為人才培養(yǎng)的核心要素，并把教學(xué)改革成果落實(shí)到“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的建設(shè)上[7-10]。經(jīng)過多年的建設(shè)與改革，遼寧工業(yè)大學(xué)（以下簡稱我校）“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程先后被評(píng)為遼寧省精品課、省精品資源共享課和省一流課程，有效地支撐了材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

一、課程現(xiàn)狀

目前，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課以線下授課為主，課程視頻只作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)或課后對知識(shí)的深入理解。自2014年3月始，在我校材料和材物專業(yè)13級(jí)共180人，14級(jí)157人；材料專業(yè)15級(jí)87人、16級(jí)60人、17級(jí)63人、18級(jí)77人、19級(jí)88名學(xué)生中實(shí)施了精品資源共享的教學(xué)與改革。通過教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)習(xí)意識(shí)增強(qiáng)。課堂上做到了對主要內(nèi)容的精講多練，在講授內(nèi)容與練習(xí)之間找到了一個(gè)恰到好處的平衡。提高了學(xué)生綜合分析的能力，不斷強(qiáng)化學(xué)生對基本概念的理解與掌握，使學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)能夠融會(huì)貫通。

二、實(shí)施的主要教學(xué)改革措施

堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為中心，重視教學(xué)改革，用先進(jìn)的教學(xué)理念來指導(dǎo)材料科學(xué)課的建設(shè)及課程教學(xué)設(shè)計(jì)。摒棄教師為中心的“填鴨式”教學(xué)，堅(jiān)持基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，力求從身邊豐富的物體所涉及的材料著手，構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，啟發(fā)學(xué)生思維，在抽象的材料知識(shí)和宏觀物體之間建立聯(lián)系，獲得最良好的學(xué)習(xí)效果。授課方式積極，經(jīng)常有針對性地線上線下提出問題，供學(xué)生討論。教學(xué)方法先進(jìn)，適度合理地使用必要的線上教學(xué)資源，形成了“三基三嚴(yán)”的教學(xué)特色，即“三基(基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)，基本技能)、三嚴(yán)（嚴(yán)格要求、嚴(yán)謹(jǐn)思維、嚴(yán)密方法）”。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

堅(jiān)持以教學(xué)內(nèi)容為課程的重點(diǎn)，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，不斷完善課程內(nèi)容，形成教學(xué)內(nèi)容前后銜接、知識(shí)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的完整體系。由化合物的講解引入第三代半導(dǎo)體材料GaN。它是制造藍(lán)光LED的關(guān)鍵材料。藍(lán)光LED發(fā)明后，結(jié)合紅光LED和黃綠光LED，才開啟了LED燈的大規(guī)模應(yīng)用。由納米材料引入納米碳管和石墨烯等先進(jìn)材料。納米碳管作為一維納米材料，具有許多特殊的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯（Graphene）是一種單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景。由單晶的制備技術(shù)，重點(diǎn)介紹了半導(dǎo)體級(jí)別的單晶硅和太陽能級(jí)別的單晶硅的制備、成分和性能特點(diǎn)，以及應(yīng)用的范圍。由凝固理論的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)介紹變質(zhì)劑在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要性以及與非晶態(tài)材料的相關(guān)知識(shí)等。課程內(nèi)容既反映了材料領(lǐng)域的前沿動(dòng)態(tài)，又與工程實(shí)際相結(jié)合，內(nèi)容符合學(xué)生成長規(guī)律，滿足社會(huì)發(fā)展新要求。跟蹤國內(nèi)外著名高校本課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系的發(fā)展，堅(jiān)持選用優(yōu)秀教材。我們使用的教材是上海交通大學(xué)出版社的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》（第三版），為面向21世紀(jì)新教材，2003年度國家精品課程教材。長期堅(jiān)持將國內(nèi)和國外原版教材中重點(diǎn)和先進(jìn)的內(nèi)容引入教學(xué)中，如余永寧教授編著的《金屬學(xué)原理》(第2版，冶金工業(yè)出版社)和R. Abbaschian，R. E. Reedhill編著的《Physical Metallurgy Principles》（4th Edition）等。

（二）不斷推進(jìn)線下課堂教學(xué)改革

圍繞激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能，深化教學(xué)改革，運(yùn)用適合青年學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)的課堂教學(xué)方法，改革傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學(xué)模式、方法，把課堂時(shí)間用于重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)體系構(gòu)建、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激發(fā)和學(xué)習(xí)實(shí)踐情景構(gòu)建上。充分發(fā)揮課堂在知識(shí)轉(zhuǎn)化、專業(yè)志向、學(xué)習(xí)路徑、應(yīng)用能力等方面的優(yōu)勢，大力推行啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等教學(xué)方式。主講教師在授課過程中，對重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容由淺入深啟發(fā)學(xué)生的思路，找到解題的突破口。同時(shí)，弱化復(fù)雜公式的推導(dǎo)過程，強(qiáng)化公式的應(yīng)用和材料科學(xué)理論在工程實(shí)踐和教師科研中的具體應(yīng)用。在課堂教學(xué)中充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，通過教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)習(xí)革命，不斷提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

（三）豐富線上教學(xué)資源

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程在學(xué)校率先開展多媒體教學(xué)，并不斷改進(jìn)多媒體課件質(zhì)量；依托我校MOOC在線教學(xué)資源平臺(tái)，上傳了涉及所有內(nèi)容的、由主講教師錄制的課程視頻；所有課件和收集的優(yōu)秀課程資料上傳網(wǎng)上，供學(xué)生線上學(xué)習(xí)；建設(shè)了作業(yè)題庫和線上考試題庫，客觀題由系統(tǒng)自動(dòng)批閱，并給出成績；能夠進(jìn)行線上答疑解惑。

（四）改革考核方式

為促進(jìn)教考分離，建設(shè)了23套期末考試題庫。為增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，近年來采用“平時(shí)+線上考試+期中+期末”考試方式，增進(jìn)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，避免一味地死記硬背。在加大課后作業(yè)量和平時(shí)測驗(yàn)次數(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)施全過程考核。線上考試可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上自動(dòng)或手動(dòng)組題并網(wǎng)上批閱；可根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況、師生互動(dòng)、線上作業(yè)、線上考試等環(huán)節(jié)給出綜合成績，按比例折合，作為線上的成績?？荚噧?nèi)容“一減二增”（即減少記憶型試題比例，增加理解型題和綜合應(yīng)用題比例）、“多種考試相結(jié)合”（閉卷考試、開卷考試、口試、討論等多種形式相結(jié)合）等措施。

（五）注重工程教育

以工程教育認(rèn)證為契機(jī)，加強(qiáng)學(xué)校和企業(yè)的合作，密切跟蹤工業(yè)企業(yè)對工程技術(shù)人才的需求情況，形成“工程應(yīng)用”知識(shí)結(jié)構(gòu)，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容。同時(shí)，大力引進(jìn)具有工程實(shí)踐背景的工程技術(shù)人才充實(shí)到教師隊(duì)伍中。主講教師除了具備普通工科院校教師應(yīng)具備的素質(zhì)外，還應(yīng)當(dāng)具備工程師和學(xué)生職業(yè)指導(dǎo)師的素質(zhì)要求。

（六）強(qiáng)化思政引領(lǐng)

在課程教學(xué)中，堅(jiān)持立德樹人，把課程內(nèi)容與社會(huì)主義核心價(jià)值觀密切聯(lián)系。在合金相結(jié)構(gòu)教學(xué)中，采用線上線下結(jié)合方式，通過準(zhǔn)晶的介紹，引出郭可信院士及其合作者對準(zhǔn)晶的貢獻(xiàn)。他們在對高溫合金中的四面體密堆合金相的高分辨電子顯微鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)五重旋轉(zhuǎn)對稱的電子衍射圖，在Ti2Ni合金中發(fā)現(xiàn)了二十面體準(zhǔn)晶[11]。通過這一內(nèi)容的介紹，突出創(chuàng)新精神在科學(xué)研究中的重要作用。在凝固理論應(yīng)用方面，采用線上線下結(jié)合方式，介紹空心渦輪葉片的研制過程，強(qiáng)調(diào)職業(yè)道德和團(tuán)結(jié)合作精神的重要性。1964年，師昌緒院士組織金屬所、606所、410廠等上百名科技人員，在冶煉、造型、脫芯、測壁厚、化學(xué)分析及相分析、控制合金質(zhì)量、制定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方面展開研制工作，整個(gè)研制過程始終體現(xiàn)了多方合作、發(fā)揮各自優(yōu)勢、同心同德、聯(lián)合攻關(guān)等不屈不撓的職業(yè)精神。同時(shí)，通過型芯的選擇過程，突出扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和廣博的知識(shí)面的重要性[12]。在講解雜質(zhì)元素對鋼鐵性能的影響時(shí)，引入氫脆知識(shí)。李薰院士在英國留學(xué)期間，發(fā)現(xiàn)鋼的發(fā)裂是由于氫的存在所引起的。他在氫脆方面進(jìn)行了開拓性的工作。1951年，李薰院士回到祖國，為原子彈、人造地球衛(wèi)星、噴氣飛機(jī)、核潛艇等的某些關(guān)鍵材料研究；作出了創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)[13]。采用線上線下結(jié)合方式，通過案例使學(xué)生切身感受到材料的重要性以及愛國敬業(yè)精神。

三、建設(shè)的成效

學(xué)生通過本課程知識(shí)的學(xué)習(xí)，為后繼課程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在學(xué)生歷次評(píng)教活動(dòng)中，均受到學(xué)生的歡迎與好評(píng)。另外，材料學(xué)科幾乎每年都有學(xué)生考取哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、北京科技大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)等高校的碩士研究生，這足以說明作為考研課程，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)達(dá)到了國內(nèi)同類課程的較高水平。同時(shí)，堅(jiān)持工程教育理念，重視“工程應(yīng)用”知識(shí)結(jié)構(gòu)，不斷提高高級(jí)應(yīng)用型人才質(zhì)量。2014年，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程被遼寧省教育廳列為跨校修讀學(xué)分課程建設(shè)與資源共享項(xiàng)目。遼寧科技大學(xué)、遼寧石油化工大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)遼陽分校和營口理工學(xué)院的材料專業(yè)于2015—2020年連續(xù)選擇該課程，作為跨校修讀學(xué)分課程，學(xué)習(xí)方式為平臺(tái)視頻課程和多媒體相結(jié)合，內(nèi)容基本覆蓋了教學(xué)大綱要求。

2004年以來，以創(chuàng)新學(xué)分為契機(jī)，將工程教育貫穿于教學(xué)全過程。教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師帶領(lǐng)學(xué)生100余人次開展了省級(jí)及以上各類大學(xué)生競賽活動(dòng)（全國大學(xué)生金相技能大賽、挑戰(zhàn)杯大賽、華為杯大學(xué)生新材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等）和實(shí)驗(yàn)室開放課題的研究，完成了20多篇學(xué)生科研論文。

四、存在的問題和建設(shè)規(guī)劃

盡管取得了一些成績，但在教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、網(wǎng)上資源建設(shè)、輔助教材建設(shè)、教學(xué)方法和考試方法改革等方面，距離國家一流本科課程建設(shè)目標(biāo)還有很大的差距，在今后的教學(xué)中還要不斷持續(xù)改進(jìn)。

1. 堅(jiān)持立德樹人，以先進(jìn)的教學(xué)理念，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)過程，深化教學(xué)內(nèi)容和方法改革，提高教學(xué)質(zhì)量，深入推動(dòng)線下課堂教學(xué)革命。努力實(shí)現(xiàn)新時(shí)代教學(xué)改革邏輯下的課堂價(jià)值和教學(xué)智慧，繼續(xù)深入挖掘課程中蘊(yùn)含的思想政治教育元素，把立德樹人的成效作為檢驗(yàn)課程建設(shè)工作的根本標(biāo)準(zhǔn)。

2. 加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，發(fā)揮教師在啟發(fā)學(xué)生思維、規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑、培養(yǎng)學(xué)生志趣方面的主導(dǎo)作用，爭取五年內(nèi)建成一支人員結(jié)構(gòu)和任務(wù)分工合理、教學(xué)理念先進(jìn)、教學(xué)能力強(qiáng)的高水平教師隊(duì)伍。

3. 加強(qiáng)線上資源建設(shè)，依托我校MOOC平臺(tái)，繼續(xù)完善線上課程資源。建設(shè)完善的師生互動(dòng)、在線學(xué)習(xí)與答疑、學(xué)生自測等系統(tǒng)。發(fā)揮線上教學(xué)在深度、廣度、時(shí)間、效率等方面反哺實(shí)體課堂的作用，用多元的教育手段提高育人能力。

4. 加大考試方法改革力度，實(shí)施全過程考核，堅(jiān)持“全過程學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)-非標(biāo)準(zhǔn)答案考試”，線上線下考試相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全方位地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。針對過程考核中發(fā)現(xiàn)的問題，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法，促進(jìn)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

通過長期教學(xué)實(shí)踐，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程深受學(xué)生歡迎，建設(shè)成效比較顯著。在新的形勢下，應(yīng)繼續(xù)結(jié)合新的信息技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合課程及國家一流本科課程建設(shè)目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容和方法、考試方法改革、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、線上教學(xué)資源等多方面加強(qiáng)課程建設(shè)，并不斷持續(xù)改進(jìn)。將“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建設(shè)成為特色鮮明、教學(xué)效果良好、教學(xué)成果顯著的省級(jí)一流課程，使“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的課程目標(biāo)能夠有效地支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

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：10.15916/j.issn1674-327x.2021.06.025

G642.4

B

1674-327X (2021)06-0096-03

2021-03-29

遼寧省一流課程項(xiàng)目(202101)

齊義輝(1965-)，男，遼寧興城人，教授，博士。

(責(zé)任編輯：付春玲)