“材料工程基礎(chǔ)”課程教學改革探討

何代華,劉新寬,李 偉

(上海理工大學 材料科學與工程學院,上海 200093)

“材料工程基礎(chǔ)”課程教學改革探討

何代華,劉新寬,李 偉

(上海理工大學 材料科學與工程學院,上海 200093)

以上海理工大學材料科學與工程學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,針對該課程的特點、教學現(xiàn)狀、存在的問題以及開設(shè)該課程時擬定的指導思想,提出并實施了“以人為本”即以教師和學生為本,以提高教學質(zhì)量和加強人才培養(yǎng)為目的,從整合課程內(nèi)容、合理組建教學隊伍、改進教學方法和教學手段、理論與實踐結(jié)合等方面進行了一系列改革和創(chuàng)新,通過這些改革,使該課程的教學效果事半功倍。

以人為本;教學改革;材料工程基礎(chǔ);教學質(zhì)量

一、教學現(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課。上海理工大學材料科學與工程學院針對材料成型及控制工程專業(yè)本科學生開設(shè)本課程的指導思想是:以“使每個學生都成才”的中心理念為指導,在滿足應用型工科類專業(yè)的優(yōu)秀人才培養(yǎng)目標為基本要求的基礎(chǔ)上,注重基礎(chǔ)理論教學,加強基礎(chǔ)理論教學與實踐實際應用的相互融合,以提高本專業(yè)學生解決實際問題的能力。

隨著當代新材料的發(fā)展和對傳統(tǒng)材料要求的不斷提高,材料制備工程的成材技術(shù)已成為實現(xiàn)高性能材料應用的基礎(chǔ)。隨著科學技術(shù)的不斷進步和新材料的發(fā)展,原來相對獨立的各類材料如今相互結(jié)合、相互滲透,形成了學科間相互交叉的新的材料體系。該課程是繼“材料科學導論”“材料科學基礎(chǔ)”之后開設(shè)的又一門課程,講授這門課程是在學生已掌握材料發(fā)展、分類和材料科學基本知識的基礎(chǔ)上,主要講授材料制備的科學與技術(shù)方面的知識。即討論成為最終實用的材料制備過程中的科學與技術(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。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)合上海理工大學材料成型及控制專業(yè)本科學生培養(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學時計2個學分。從教材內(nèi)容上可以看出該書工程性、實踐性強,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)工程應用型人才方面看,在教學上存在明顯不足,有待改進之處主要是: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課時內(nèi)要求學生全面掌握書中所涉及到的知識,并具備解決工程實際問題的能力,難度很大;同時,該課程涉及到三大類材料,任課教師需要在這三個不同的專業(yè)領(lǐng)域進行切換,對任課教師要求太高難以做到。基于以上問題,都需要通過教學改革加以解決。

二、主要的改進措施

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

(一)凝練教學重點

為了解決課程內(nèi)容多課時安排少的問題,根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃以及所講內(nèi)容的特點,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包括其復合材料的相關(guān)知識調(diào)整到一個模塊中進行講授。如將陶瓷基復合材料的制備及性能分析等合并到陶瓷材料這一模塊中,金屬復合材料和高分子基復合材料方面的內(nèi)容也采取了相應的處理辦法。在教學過程中,對教材進行不斷的修改、完善,使之更為系統(tǒng)化,并對有關(guān)內(nèi)容進行了適當?shù)膭h減,使教學內(nèi)容詳略得當。這樣,使章節(jié)的分配、內(nèi)容的層次和遞進關(guān)系更為合理,更便于老師的講授與學生的學習;同時課外設(shè)置30學時相關(guān)的實踐課(如表1)。

表1 教學內(nèi)容和課時安排Tab.1 Teaching content and time allocation

(二)組建教學團隊

“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,一個老師能把整門課完全按書上的知識點講下來,但由于平時知識積累或科研中側(cè)重點不同,把各部分內(nèi)容都講得很深入、很生動亦有很大難度。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方面知識結(jié)構(gòu)和科研背景的老師,分別講授相關(guān)方面的理論知識和當今各大材料制備和進展、發(fā)展趨勢等,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)理論知識以外,同時將各相關(guān)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)及科學思維方法等傳授給學生,且將與各部分內(nèi)容相關(guān)的實踐及科研動態(tài)講授給學生,以引導和促進學生對基本知識的領(lǐng)悟和掌握,從而激發(fā)學生獨立思考和創(chuàng)新意識的建立,使學生更深入的掌握各部分的理論知識,更好地培養(yǎng)學生的自學能力、科研意識和綜合素質(zhì)。

由具有不同知識結(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,更加有效地發(fā)揮與利用教學資源,更好地提高教學效果,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)改進教學方法

調(diào)動學生的學習積極性,改進教學方法和教學手段,一直是教學改革的關(guān)鍵和切入點。本課程在豐富、梳理教學內(nèi)容、科學組建教學團隊的同時,力求在教學方法與教學手段上有所創(chuàng)新,以便更好地培養(yǎng)學生的自學能力、解決實際問題的能力和提高學生的綜合素質(zhì),培養(yǎng)社會所需人才。

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

(四)理論與實踐相結(jié)合

“材料工程基礎(chǔ)”課程是一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課,實踐教學是整個教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)[6]。在實踐教學環(huán)節(jié),只有將理論知識和實踐很好地結(jié)合起來,才能實現(xiàn)提高教學質(zhì)量和提升學生綜合能力的目的[7]。本課程課時有限,不能安排實踐課時,所以采取開設(shè)與本課程教學內(nèi)容相關(guān)的實踐課程的方式,如通過綜合實驗、申請各種類型的大學生創(chuàng)新項目以及當老師的科研助手等來衡量學生對知識的掌握。針對與該課程相關(guān)的理論知識,開設(shè)了一系列實驗并編寫了相應的實驗指導書,如根據(jù)教學內(nèi)容安排了塑料標準試樣制備實驗、合金的熔煉、金屬的熱處理、陶瓷粉體的制備、粉體粒度的測定、粉體的真空熱壓燒結(jié)等實驗,使學生在實踐過程中對三大類材料的制備、加工等基本原理和工藝等理論知識有了進一步的理解。在進行綜合實驗過程中,將部分教材內(nèi)容轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場,使學生帶著問題學習和實驗,同時通過對在實踐過程中發(fā)現(xiàn)的問題和一些現(xiàn)象進行分析,整理實驗數(shù)據(jù)和撰寫實驗報告,更好地將理論知識與實踐結(jié)合起來,進一步鞏固理論知識。

在該課程理論知識的支撐下,組織學生申請大學生創(chuàng)新課題,如申請國家級、上海市級以及校級的大學生創(chuàng)新項目等。使學生充分將從課堂上所學的相關(guān)知識運用到實踐當中,進一步加深對這門課程的理解。

(五)完善考核評分細則

課程的考核對學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學生所掌握的知識和分析解決實際問題的能力進行評價,且能引導學生的學習態(tài)度向最佳方向發(fā)展。同時,課程考核也是對教學效果的及時反饋,有利于促進教學工作的進一步改善。該課程的考核由筆試和平時成績兩部分組成。

(1)筆試占總成績的70%。筆試的試卷由有標準答案和無標準答案或無唯一答案的試題構(gòu)成,分別占60%和40%。前者主要是考查學生對基本理論、概念、方法和工藝知識的掌握;后者則結(jié)合綜合實驗或?qū)W生參與科研項目等情況,考查學生理論聯(lián)系實際和將書本上的理論知識用于實踐的能力,側(cè)重學生對基礎(chǔ)知識的綜合運用的能力,這部分試題答案沒有明顯的對與錯,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)平時成績占總成績的30%。由上課時學生的出勤、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。通過對上課出勤的要求,可以提高學生的組織紀律性。課堂上會適當指導和要求學生課外查閱一些與課程教學內(nèi)容相關(guān)的文獻資料,并以小組的方式討論或?qū)λ殚喌奈墨I進行總結(jié),以報告的形式提交,這樣可以鍛煉學生獲取信息和綜合運用所學知識的能力,激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)和提高學生的邏輯思維能力和表達能力。課外作業(yè)能鞏固課堂上所講授的知識,使學生養(yǎng)成好的學習習慣,從而培養(yǎng)學生學習的主動性和積極性。

三、改革成效

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

四、結(jié)束語

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

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

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

[3] 姜洪舟,田道全,何峰.“熱工設(shè)備”課程的教學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)大學出版社,2004.

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

[6] 楊小林,楊開明,嚴敬,等.流體力學課程教學改革探析[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)