李 盼，薛鄭州，劉應(yīng)敏，許雪霞

(商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 商丘 476000)

1 材料科學(xué)與工程專業(yè)的現(xiàn)狀

材料科學(xué)與工程專業(yè)最初開始于20世紀(jì)70年代的美國，它是隨著科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步而誕生的一門工科專業(yè)。目前，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于材料的需求日益俱增，新材料領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，我國大多數(shù)理工、綜合類大學(xué)先后開設(shè)了材料科學(xué)與工程專業(yè)[1]。材料科學(xué)與工程專業(yè)正式成為一門獨(dú)立的學(xué)科已經(jīng)有近五十年的歷史，它滲透到與材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用有關(guān)的諸多領(lǐng)域，受到了世界各國的高度重視[2]。目前，中國40余所高校材料科學(xué)與工程專業(yè)通過工程教育專業(yè)認(rèn)證，大大提高了中國材料工程教育的國際影響力和競爭力[3]。材料類專業(yè)是專業(yè)布點(diǎn)數(shù)最多的工科專業(yè)之一，材料類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量對于中國工程教育的整體質(zhì)量具有決定性影響。因此，各大地方高校正在積極尋求轉(zhuǎn)型發(fā)展，如何培養(yǎng)出高素質(zhì)的材料科學(xué)與工程復(fù)合型人才已成為各國的共識[4]。

隨著信息和科學(xué)技術(shù)的爆炸式發(fā)展，對材料科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)課程內(nèi)容的設(shè)置要求越來越高。然而，材料科學(xué)與工程專業(yè)部分課程體系的教學(xué)內(nèi)容過于陳舊，課程內(nèi)容枯燥、抽象，新時(shí)代下材料科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r以及一些新材料的最新研究進(jìn)展等內(nèi)容嚴(yán)重缺失。此外，國內(nèi)大部分高校教師在講授材料科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)課程時(shí)，仍然采用傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)模式，教師在講臺上通過 PPT 的形式一味地將自己的理論知識“灌注”給學(xué)生，缺少與學(xué)生互動(dòng)，學(xué)生的積極性和參與度不高。另外，大部分學(xué)生只是“機(jī)械”地接收，并沒有經(jīng)過大腦的思考吸收轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱闹R，學(xué)習(xí)效果較差。目前，材料科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)課程內(nèi)容及教學(xué)方式等已經(jīng)不適用當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的趨勢，嚴(yán)重阻礙了高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)， 因此， 改革材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的體系迫在眉睫。

2 材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程建設(shè)探索

2.1 整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的核心是圍繞材料組成與結(jié)構(gòu)、表征、制備和性能等方面展開，開設(shè)了相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程和專業(yè)方向課程。根據(jù)企業(yè)對高質(zhì)量畢業(yè)生的需求，學(xué)校與企業(yè)共同制訂人才培養(yǎng)方案，篩選出核心課程，對部分課程進(jìn)行整合，讓課程標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)崗位標(biāo)準(zhǔn)對接。以工學(xué)結(jié)合的專業(yè)核心課程建設(shè)為重點(diǎn)，與企業(yè)密切合作，共同構(gòu)建基于職業(yè)崗位工作過程導(dǎo)向的工學(xué)課程體系和課程內(nèi)容。根據(jù)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律，結(jié)合崗位要求，加大課程體系，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，著重加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)為核心，建立多樣性與專業(yè)性培養(yǎng)相統(tǒng)一的教學(xué)機(jī)制。同時(shí)將職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)、安全教育等思政教育融入理論和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中去，強(qiáng)化課程思政建設(shè)，提升育人效果。

以商丘師范學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)為例，為了開闊學(xué)生的視野，開設(shè)了功能材料概論和光電材料導(dǎo)論等幾門科學(xué)前沿課程。這些課程主要介紹光功能材料，電功能材料，光子晶體、超材料等新型微納光電材料與器件，在講授基本知識的基礎(chǔ)上，介紹一些相關(guān)領(lǐng)域近年來的最新研究進(jìn)展和應(yīng)用成果，使教學(xué)內(nèi)容跟得上最新研究成果，讓學(xué)生及時(shí)了解學(xué)習(xí)最新的材料知識，了解科技前沿領(lǐng)域最新的研究進(jìn)展，為學(xué)生將來從事科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法

翻轉(zhuǎn)課堂是運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)知識傳授與知識內(nèi)化的顛倒教學(xué)模式，是一種師生互動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的有力手段，真正體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育理念[5]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般是老師在課堂上講課，讓學(xué)生做作業(yè)鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，然而在大學(xué)教學(xué)中，課堂時(shí)間有限，老師很難將教學(xué)內(nèi)容全面而細(xì)致地講授，學(xué)生也不能保證每一節(jié)課都精力集中，而翻轉(zhuǎn)課堂可以有效解決這一問題。翻轉(zhuǎn)課堂著重表現(xiàn)為“先學(xué)后教”，這樣的教學(xué)模式使教師從傳統(tǒng)課堂中的知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者，通過翻轉(zhuǎn)課堂不僅可以解放教師，提高課堂效率，同時(shí)還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、思考能力、動(dòng)手能力。

在教學(xué)過程中，通過積極探索，形成了線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式。課前教師提前做好線上教學(xué)規(guī)劃和安排，在學(xué)習(xí)通上整合課程體系，將課程知識系統(tǒng)化，提出明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)有內(nèi)容、有質(zhì)量、有效果的學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程。課上采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式讓學(xué)生講解，檢驗(yàn)課前預(yù)習(xí)效果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂參與的積極性；課后學(xué)生可以重復(fù)觀看教學(xué)視頻，及時(shí)鞏固知識，同時(shí)教師可以布置相關(guān)的練習(xí)或者進(jìn)行知識拓展，讓學(xué)生利用課上所學(xué)理論知識解決實(shí)際中的問題，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。

以“功能材料概論”為例，把課程內(nèi)容分成幾個(gè)模塊，將學(xué)生分為多個(gè)小組，每個(gè)小組可以根據(jù)自己的興趣，選擇出一個(gè)具體的功能材料。小組長帶領(lǐng)組員一起查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括材料的發(fā)展歷史、材料的結(jié)構(gòu)性能、最新研究進(jìn)展，以及自己對此材料的創(chuàng)新性想法，并制作成PPT在課堂上進(jìn)行匯報(bào)。教師對匯報(bào)的內(nèi)容進(jìn)行打分、點(diǎn)評并給予補(bǔ)充。“授人以魚不如授人以漁”，傳授給學(xué)生知識，不如教給學(xué)生獲取知識的能力。在小組匯報(bào)過程中，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，教師充當(dāng)引導(dǎo)者的角色。通過這個(gè)過程，一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生對文獻(xiàn)的綜合分析能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，另一方面也可以提高學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

2.3 強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)

在材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程教學(xué)過程中，“重知識、輕實(shí)踐”的傳統(tǒng)教學(xué)模式容易導(dǎo)致學(xué)生思想僵化，不利于復(fù)合型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。許多高校由于教學(xué)條件的限制，在進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)多以老師講述、演示為主，而忽視了對學(xué)生基本動(dòng)手能力及知識綜合應(yīng)用能力的訓(xùn)練。因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)該以學(xué)生為中心，實(shí)行理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)教學(xué)的有機(jī)融合，融“教、學(xué)、做”為一體，由教師和工程師全面培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和職業(yè)綜合素質(zhì)。以化學(xué)化工學(xué)院材料科學(xué)與工程的專業(yè)實(shí)訓(xùn)為例，在進(jìn)行化工原理實(shí)訓(xùn)之前，老師先讓學(xué)生預(yù)習(xí)將要進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，同時(shí)讓學(xué)生歸納本次實(shí)訓(xùn)所用到的知識點(diǎn)；在實(shí)訓(xùn)過程中，讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，遇到問題時(shí)啟發(fā)學(xué)生找到解決辦法；在實(shí)訓(xùn)結(jié)束之后，讓學(xué)生完成思考題的解答，讓學(xué)生在實(shí)踐中開拓自己思維，增強(qiáng)自己的動(dòng)手操作能力。此外，還可以采用“項(xiàng)目教學(xué)法”，將專業(yè)能力分解成若干項(xiàng)目，學(xué)生在教師或工程師指導(dǎo)下獨(dú)立完成各項(xiàng)目。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，理解和掌握課程要求的知識和技能，學(xué)會(huì)了分析問題和解決問題的思想和方法。通過課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，徹底解決教學(xué)內(nèi)容與崗位要求脫節(jié)的現(xiàn)象。

商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院現(xiàn)有 3 個(gè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地(電化學(xué)實(shí)訓(xùn)室、鋰離子電池實(shí)訓(xùn)室、太陽能電池實(shí)訓(xùn)室)，目前也與河南順之航能源科技有限公司、河南金邁科科技有限公司、河南赫聯(lián)新能源科技有限公司等建立了良好的合作關(guān)系，通過學(xué)校和校企之間建立校內(nèi)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，使學(xué)生親身體驗(yàn)企業(yè)實(shí)驗(yàn)室工作，更多了解現(xiàn)代化生產(chǎn)實(shí)際情況，將所學(xué)基礎(chǔ)理論知識與實(shí)際生產(chǎn)緊密地聯(lián)系起來，將學(xué)校里所學(xué)知識技能轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，極大地增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.4 培養(yǎng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

大學(xué)是學(xué)生接受高等教育的場所，同時(shí)也具有向社會(huì)輸送人才的職能，大學(xué)生作為國家的未來，是國家在未來發(fā)展中的最為重要的中堅(jiān)力量，因此學(xué)生在大學(xué)階段應(yīng)努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識與技能，爭取為國家的建設(shè)添磚加瓦。而大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性的高低不僅關(guān)系到其學(xué)習(xí)效果的好壞，同時(shí)也關(guān)系到其專業(yè)知識與專業(yè)技能掌握的牢固與否。

隨著高等教育的普及以及網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，高校大學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高已經(jīng)成為一個(gè)普遍現(xiàn)象，在教學(xué)過程中，想要獲得良好的教學(xué)效果，就必須讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)過程中，重視對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是“以教材為中心、以教師為中心、以教室為中心”[6]，其本質(zhì)是以傳遞書本知識為核心，這種灌溉式的傳授模式并不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，因此，在高校教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生為中心進(jìn)行教學(xué)，針對不同的學(xué)生進(jìn)行因材施教，經(jīng)常與學(xué)生互動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生積極地進(jìn)行思考，使學(xué)生在思考和實(shí)踐中增強(qiáng)對本專業(yè)的興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。以化學(xué)化工學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)為例，在大一上學(xué)期就已開展“材料科學(xué)與工程導(dǎo)論”這一課程，使學(xué)生明白材料科學(xué)與工程專業(yè)的重要性，提高本專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)學(xué)院在每學(xué)年的最后兩周都會(huì)開展專業(yè)實(shí)訓(xùn)，比如在進(jìn)行甲基丙烯酸甲酯的本體聚合(有機(jī)玻璃)實(shí)訓(xùn)時(shí)，讓學(xué)生在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中體會(huì)到材料世界的奧妙，提高其學(xué)習(xí)積極性。

2.5 提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為一個(gè)國家國際競爭力和國際地位提升的重要決定因素，創(chuàng)新能力是促進(jìn)大學(xué)生全面發(fā)展的重要因素。然而傳統(tǒng)的教育模式往往忽略對大學(xué)生創(chuàng)造性思維的啟發(fā)和創(chuàng)造能力的鍛煉，致使大學(xué)生在學(xué)習(xí)以及實(shí)踐中缺乏自信、探索意識和冒險(xiǎn)精神，不善于把握機(jī)會(huì)和創(chuàng)造條件，創(chuàng)新知識基礎(chǔ)相對薄弱。因此，高?？梢越M織相關(guān)學(xué)科的知識競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，彌補(bǔ)教師課堂教學(xué)的不足，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維。以商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院為例，其利用課余時(shí)間舉辦化學(xué)工藝創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，不僅給學(xué)生提供一個(gè)在教師指導(dǎo)幫助下自行開展課題的機(jī)會(huì)，而且能讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并就實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題發(fā)表自己獨(dú)特的見解，同時(shí)也讓學(xué)生在與評委老師們一問一答中開拓自己的思維、培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識。

此外，科研創(chuàng)新訓(xùn)練是激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)造性思維和提高大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑之一，在大學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)中扮演著非常重要的角色[7]。商丘師范學(xué)院具有百名具有博士學(xué)位的教師，并且具有相應(yīng)的科研項(xiàng)目。因此，教師可以開設(shè)一些創(chuàng)新綜合性的材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)，提出一些思考題或者拓展題，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)提交預(yù)習(xí)報(bào)告，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所需要用到的材料、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方法，并考慮實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)。這樣學(xué)生才能真正做到自主思考，進(jìn)而掌握實(shí)驗(yàn)原理、方法，自行處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獨(dú)立思考并找到解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3 結(jié) 語

材料科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展通過學(xué)科相互交叉、滲透，最終形成具有共同理論和技術(shù)基礎(chǔ)的大材料科學(xué)。當(dāng)前我國材料科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展得到了難得的機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在新工科的時(shí)代背景下，社會(huì)對材料科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了全新的要求，培養(yǎng)創(chuàng)新性和適應(yīng)性人才是材料專業(yè)人才培養(yǎng)的基本目標(biāo)，必須從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行全面改革，以滿足新工科背景下對本專業(yè)人才的要求。