“材料科学基础”精品课程建设的实践性探索

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摘要：通过对《材料科学基础》校级精品课程的建设，在教学内容和课程体系的建设、现代化教学方法与教学手段的建设、实践教学建设等方面进行了有益探索和实践。通过精品课程建设带动其他课程建设，实现优质教学资源共享，提高学校整体教学水平；通过基于项目的课堂教学模式、设计综合性和创新性实践教学内容及多媒体现代化教学手段，提高学生自主学习的能力和综合素质。以精品课程建设为手段，围绕提高教学质量为核心，以培养“三重一高”人才模式为主旨，进一步深化教学改革。

关键词：教学改革；精品课程建设；材料科学基础

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）08-0239-02

精品课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分。《材料科学基础》课程是材料学科重要的专业基础课，也是材料类专业本科生的必修课程，其基础性强，适应面宽。适合“金属材料工程”、“材料成型与控制工程”及相近专业学生的学习，是后续专业课如“金属材料及热处理”、“先进材料制备技术”等的理论基础。通过精品课程的建设，在教学内容和课程体系的建设、现代化教学方法与教学手段的建设及实践教学建设等方面进行了有益探索和实践。

一、《材料科学基础》课程教学体系的建立

《材料科学基础》是进行材料科学研究的基础理论，它将金属、陶瓷、高分子材料等各种材料的微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和发展。按照我校“加强通识教育，拓宽学科基础，凝练专业主干，灵活专业方向，强化实践环节”的总体思路，以学生为中心，完善理论教学、实践教学、素质拓展的“三位一体”培养体系，遵循教育教学基本规律，优化教学内容和课程体系，形成了适应学生个性发展、创业就业需要，符合培养目标和人才培养规格的新的课程教学体系。新的课程体系由理论教学模块和实验教学模块两部分组成。理论教学模块将书本上的理论知识部分进行梳理、归类，分为三个子模块，并且三个子模块之间相互联系，保持《材料科学基础》课程在内容上的连续性。第1章原子结构和键合、第2章固体结构和第3章晶体缺陷为模块一，即材料结构模块；第6章单组元相图及纯晶体的凝固、第7章二元系相图及其合金的凝固和第8章三元相图等为模块二，即材料结构模块；第4章固体中原子和分子的运动、第5章材料的形变和再结晶、第9章材料的亚稳态和第10章材料的功能特性等模块三，即材料组织结构变化模块。实验教学模块也分为三个子模块，这三个子模块在操作上具有递进的关系。以新的课程体系为核心，重新修订不同专业的教学大纲，并对授课计划、教案、实验等相关教学文件和资料进行规范和检查。

二、《材料科学基础》课程教学内容的优化

1.理论教学内容。根据新的课程教学体系，对《材料科学基础》课程教学内容进行相应的调整和遴选，将材料发展前沿的新动向、新知识、新技术和新工艺及时补充到《材料科学基础》课程教学内容中。按照学校的“三重一高”应用型人才培养新模式，培养专业基础牢、技术水平好、实践能力强、综合素质高的高级应用型人才的要求，梳理、调整教学内容，优化课程结构。以金属材料工程专业为例，《材料科学基础》课程体系中，对于“材料的形变和再结晶”和“二元系相图及其合金的凝固”部分课时增加，在前面各章内容的基础上，增加一些综合的训练。相应地“材料的亚稳态和材料的功能特性”这部分内容与其他一些如“材料科学导论”等课程，在内容上有所重复，故课时相对减少。

2.实验教学内容。对“材料科学基础”课程来说，基本的实验内容有：①金相显微镜的构造与使用；②金相试样的制备；③铁碳合金平衡组织的观察；④材料的硬度试验等，这些实验都是验证性的实验。根据《材料科学基础》新课程体系，将实验教学划分为三个子模块即验证性实验、综合性实验和创新性实验。所有的学生都能顺利完成规定的验证性实验。在此基础上，根据学生实际情况，通过开放实验室，进行综合实验和创新实验。

三、《材料科学基础》课程教学方法和手段更新

1.理论教学。深入改革理论教学方法和手段，培养学生的学习兴趣，为学生打下深厚、扎实的理论基础，培养真正的“专业基础牢、技术水平好、实践能力强、综合素质高”的高级应用型人才。①以CAI教案为主的教学手段。对传统的教学思想观念、教学方法和教学手段进行改革，采用现代信息技术的教学方法和手段，以CAI教案为主，黑板、模型相结合的教学手段，实现精品课程的资源共享。《材料科学基础》课程概念术语多，相关学科多，死记硬背多。要求学生要掌握基础理论和基本概念，要理论联系实践，学以致用。如讲晶体结构时，学生在观看模型的同时，通过CAI教案的动画、视频等三维空间演示，将枯燥的概念和术语变为直观的、立体的画面展现在学生面前，让学生能清晰地了解晶体中各原子的排列情况，培养学生的兴趣，激发他们对材料世界的好奇心和求知欲，在提高教师授课效率的同时，也提高了学生的学习效果。②基于项目的课堂教学方式。基于项目的课堂教学方式是集引导法、讨论法、案例法于一体的教学方式。教师通过自身的科学研究项目，设计一些小项目，引导学生从科学研究成果中学习基本概念，增加学生的兴趣，让学生课外独自或以小组的形式完成。学生在接下来的上课时间，通过主讲或讨论的形式，完成自己的项目任务。项目教学法让陌生抽象的材料科学的基本概念和基本原理，成为学生日常的课堂语言，让学生感觉《材料科学基础》书本知识和实际应用的零距离。通过基于项目的教学方法，将死记硬背的一些枯燥无味的抽象概念变为探究、理解和解决问题的手段。采用项目教学，以某一材料的成分、组织和性能为案例，进行讲解或讨论，让学生由被动学习变为主动学习，培养学生的独立思考及解决问题的能力。

2.实验教学。为培养学生的应用能力，对实验教学方法进行改革和创新，开放综合性和创新性实验。根据学生的能力不同，部分学生在掌握一般的验证性实验的基础上，能综合该课程几个基本试验的主要内容，如“材料样品制备、组织分析过程”或“材料样品制备、组织分析过程和硬度测试”等，通过这样的综合实验，能培养学生的综合素质，让学生能主动、自觉地参与学习过程，不但能全面理解和掌握教材的内容，而且能培养学生综合分析问题、解决问题的能力。部分同学对材料科学兴趣浓，动手能力强，还可以通过教师的科研项目、大学生创新项目等，进行创新性实验，为学生的主动学习创造条件。

通过精品课程建设，学校的教风学风日益上升，教学质量明显提高。许多教师攻读了硕士/博士学位，积极开展教研教改活动。学校培养了两名材料加工工程专业的博士，同时引进两名博士。2010年的湖南省教育厅教研课题“地方工科院校材料成型及控制工程专业创新人才培养的研究与实践”，2011年湖南省教学改革研究项目“地方本科院校教学质量监督保障体系的研究与实践”等。学生也积极参加学校各项课外活动。如2008级邵锦钟等同学获2010年全国大学生数学建模竞赛获三等奖，2009级于琴等同学获2011年全国大学生数学建模竞赛获一等奖；又如邵锦钟同学成功申报2011年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目“机械零件仿生非光滑表面耐磨性能的有限元模拟”，课题组公开发表相关论文两篇。从2011年起，材料成型和金属材料专业的许多同学都考上硕士研究生，例如中南大学（王艺淋）、湖南大学（谢配儒）、华南理工大学（程锐）、重庆大学（吴明放）、厦门大学（戴拖）、东南大学（张望成）、北京科技大学（尹志中）等。但是，围绕“三重一高”应用型人才培养新模式，培养专业基础牢、技术水平好、实践能力强、综合素质高的高级应用型人才是一个长期而艰苦的过程，教师队伍需要调整，实验教学还要不断加强，以促进《材料科学基础》精品课程建设不断完善，教学改革不断深入。

参考文献：

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[4]尤芳怡.面向创新能力培养的模具专业课程教学改革[J].现代企业教育，2007，（1）：2-3.

作者简介：刘先兰（1966-），女，湖南衡阳，教授，从事有色金属材料、模具设计与制造等研究。