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【論文課程建設(shè)教學改革材料科學基礎(chǔ)

【論文摘要本文根據(jù)上海工程技術(shù)大學材料科學和工程專業(yè)教學培養(yǎng)目標的特征,從課程體系和內(nèi)容,教學理念,教學方法及手段,實踐教學環(huán)節(jié)改革,考核評價方式,師資隊伍建設(shè)等方面討論了“材料科學基礎(chǔ)”課程教改中的一些熱點新問題及教改實踐。根據(jù)我校培養(yǎng)優(yōu)秀工程師的辦學定位,結(jié)合材料學科的發(fā)展方向,初步建立了居于“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應用為先”標準的“材料科學基礎(chǔ)”課程的新教學體系,從中取得了一些較好的教改效果和經(jīng)驗。

上海工程技術(shù)大學是一所以培養(yǎng)優(yōu)秀工程師為主要目標的教學型大學。根據(jù)我校的辦學定位和特色,作為材料科學和工程學科重要基礎(chǔ)課程之一,“材料科學基礎(chǔ)”有必要在加強基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)知識面和加強實踐練習等方面進行課程改革。

1課程的性質(zhì)

材料科學是一門揭示探究固體材料性質(zhì)規(guī)律、設(shè)計及控制材料性能的科學,其目的在于揭示材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的基本關(guān)系。探究表明,材料結(jié)構(gòu)是決定材料性能的核心要素,而材料的顯微結(jié)構(gòu)和材料的加工過程有密切的關(guān)系。因此,材料科學也需要探究材料在各種過程中的行為,這些過程包括加熱過程、冷卻過程、反應過程、界面過程、擴散過程、相變過程等。

“材料科學基礎(chǔ)”是材料科學和工程學科的主干基礎(chǔ)課程和核心課程,是材料科學和工程學科人才的基本知識和基本能力的重要組成部分,是本學科專業(yè)人才的整體知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要基石。根據(jù)我校的教學培養(yǎng)目標,本門課程的教學實踐必須著眼于培養(yǎng)未來的材料工程師,緊貼上海市發(fā)展先進制造業(yè)的需求,結(jié)合本校材料科學重點學科的發(fā)展方向,在進行材料科學基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)教育的基礎(chǔ)上,側(cè)重進行材料開發(fā)應用、材料改性和材料加工的工程教育。

2課程教學的改革實踐

“材料科學基礎(chǔ)”課程建設(shè)和課程教學改革的指導思想是根據(jù)專業(yè)發(fā)展規(guī)劃,主動適應上海經(jīng)濟、科技和社會的發(fā)展對材料學科專業(yè)人才知識結(jié)構(gòu)和實踐能力的要求,強調(diào)理論和實踐結(jié)合,在寬專業(yè)知識面上對學生進行綜合素質(zhì)的提高,培養(yǎng)既把握材料科學和工程基本原理,又通曉材料制備和加工、組成和結(jié)構(gòu)、性能和應用等系統(tǒng)知識的寬專業(yè)人才。作為材料學科最為基礎(chǔ)和重要的平臺課程,“材料科學基礎(chǔ)”在學科知識構(gòu)建中起著“基石”的功能,其教學內(nèi)容的設(shè)定、寬度和深度決定著學生培養(yǎng)中有關(guān)材料學知識的基礎(chǔ)深度和知識面的廣泛程度,并影響著后續(xù)課程的展開、實施及教學效果。本著“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應用為先”的教學原則,我們對課程教學目標、課程體系和內(nèi)容、實踐教學環(huán)節(jié)、教學方法和手段、考核評估等方面進行了教學改革的實踐。

2.1課程教學目標

作為應用型本科材料專業(yè)的基礎(chǔ)課程,“材料科學基礎(chǔ)”課程的教學目標具有多重指向性。一方面,應打下材料科學和工程領(lǐng)域的基本理論基礎(chǔ),為學習材料專業(yè)其他知識做預備,同時也為部分學生進一步深造做預備,為此要根據(jù)不同學生的情況,有區(qū)別地加以培養(yǎng);其次,要注重培養(yǎng)學生運用基礎(chǔ)理論分析和解決實際新問題的思路和能力,把握材料科學和工程學科的思維方法,為今后自學材料領(lǐng)域的相關(guān)知識打下良好的基礎(chǔ);最后,根據(jù)社會經(jīng)濟的發(fā)展需求,強調(diào)學生對材料科技進展和人類文明及經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系的認知,能從價值工程的角度研發(fā)、選擇和應用材料,從環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展角度評價使用材料。

2.2課程體系和內(nèi)容

在課程體系上,貫徹“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應用為先”的課程體系改革原則,在保持金屬材料為主的專業(yè)特色的基礎(chǔ)上,全面介紹了金屬材料、高分子材料、陶瓷材料及復合材料的共性和個性特征,在材料科學理論模型的介紹上盡量拓展其適用的材料范圍,如晶體結(jié)構(gòu),位錯模型,界面結(jié)構(gòu)模型等。教學內(nèi)容的取舍以“精、寬、新、用”為原則,從材料科學和工程的基本原理出發(fā),以固體材料結(jié)構(gòu)為重點,從微觀、宏觀、物質(zhì)內(nèi)部、表面和界面、靜態(tài)及動態(tài)過程等不同層面角度,闡述固體材料結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)缺陷及變化規(guī)律,以及固態(tài)材料的相平衡、相圖、擴散、相變等,在材料應用方面,結(jié)合材料科學的理論內(nèi)容,介紹相關(guān)的新材料、新工藝,如納米材料、功能材料的最新進展,使學生對材料組成和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系、材料結(jié)構(gòu)和性能間關(guān)系有系統(tǒng)的理解和把握,為今后相關(guān)專業(yè)課程的學習打下扎實的寬專業(yè)口徑的理論知識基礎(chǔ)。

2.3實踐教學環(huán)節(jié)

在加強實踐的教學改革中,采取實驗教學課程建設(shè)和學院平臺實驗室建設(shè)相結(jié)合的方式,推進課程實踐教學的全面提高。材料科學基礎(chǔ)的實踐教學環(huán)節(jié)分為兩個部分,一是課內(nèi)實驗,現(xiàn)配置了16學時的實驗課,二是單列了一門“材料科學綜合實驗”課程,時間布置為連續(xù)的3周。針對課程教學目標和教學內(nèi)容改革的要求,重新討論制定了課內(nèi)實驗內(nèi)容,加大綜合性實驗的比重,如金屬塑性變形和再結(jié)晶綜合實驗、金相分析綜合實驗等,編寫了新的實驗教學指導書。課內(nèi)實驗以學生材料學基礎(chǔ)技能練習為目標,如金相試樣的制備、金相組織觀察、材料塑性變形過程組織變化的特征,強調(diào)對不同材料顯微結(jié)構(gòu)基本特征的把握。材料科學基礎(chǔ)綜合實驗課程的主要目的是通過一個完整的實驗過程,包括明確實驗目的、設(shè)計實驗過程、實施實驗和分析實驗結(jié)果,培養(yǎng)學生材料科學和工程的基本素養(yǎng),提高實驗動手能力和分析、解決新問題的能力,進一步鞏固對材料科學基礎(chǔ)核心內(nèi)容,即“材料結(jié)構(gòu)決定材料性能、材料加工過程和材料結(jié)構(gòu)密切相關(guān)”的認知。課內(nèi)實驗和綜合實驗內(nèi)容互為補充、相益得彰,取得了新教學培養(yǎng)模式的良好的教學效果。

2.4教學手段和教學方法

在課堂教學和課內(nèi)實驗教學實踐中,充分利用多媒體教學手段,自編CAI多媒體課件,在有限的學時內(nèi)最大限度的發(fā)揮多媒體教學的應用效果。一些實驗室目前難以實現(xiàn)而對學生的學識教育較為重要的內(nèi)容也通過多媒體形式使學生有一個較為直觀的熟悉。和此同時,還對教學方法進行了相應的改進,授課力求重點突出、邏輯清楚,強調(diào)教學互動,提倡師生間平等討論,倡導探索性和探究性的學習方法,達到理論融會貫通的目的。

2.5考核方式

在課程建設(shè)過程中我們對課程的考核方式也進行了深入的討論,大家認為合理的考核評價制度應該以提高學生的綜合素質(zhì)為主要目標,為此有必要改進傳統(tǒng)的閉卷考試形式,避免“一考定終身”的方法。對此我們正在探索一種更為全面均衡的考核方法。具體考慮為將平時作業(yè)、實驗報告、小論文、隨堂考試和期末考試相結(jié)合的方式。重視對平時學習過程和階段學習效果的評價,將上課聽講和課堂交流、作業(yè)習題解答的獨特性及完成質(zhì)量列入考評,鼓勵學生自主學習、創(chuàng)新學習,鼓勵學生發(fā)表有自洽性合理性的不同見解。在階段學習后,設(shè)計一些隨堂考試卷,隨堂考試答應學生參考課堂筆記和教材,但每個學生必須獨立完成試卷,重點考查學生對基礎(chǔ)知識的應用能力,檢驗學生分析解決新問題的能力。將實驗報告作為獨立考查的重要部分,注重培養(yǎng)學生獨立完成實驗并撰寫規(guī)范的實驗報告的能力,檢驗和評價學生的動手能力和創(chuàng)新思維能力。適當調(diào)低期末考試在學生學業(yè)成績中的權(quán)重,例如由原來的70％降低到50％或更低,試卷內(nèi)容要充分體現(xiàn)教學大綱的基本要求,重點考查學生的臨場應變能力,對基本知識的把握、熟練和提煉的程度。

2.6師資隊伍建設(shè)

課程建設(shè)主要依靠教師推動。近年來,我們以全面提高教師隊伍素質(zhì)為中心,以培養(yǎng)優(yōu)秀年輕骨干教師為重點,在職教師再培訓和引進高素質(zhì)人才并重,著眼于學科可持續(xù)發(fā)展的需求,建設(shè)一支結(jié)構(gòu)優(yōu)化、素質(zhì)良好、富有活力、具有創(chuàng)新能力的高水平的教師隊伍,取得了很大成效。教師隊伍的科研和工程實踐能力有了極大的提升,在“材料科學基礎(chǔ)”教學團隊中,有校學科帶頭人、上海市曙光學者、校青年學術(shù)骨干等,科研及學科建設(shè)的成果反哺教學的結(jié)果,促進了學生科研實踐能力的提高和材料工程意識的形成。教師團隊通過公開課觀摩學習,加強教學法探究,極大地提升了教師整體的業(yè)務水平和教學效果。

3結(jié)語

作為上海市重點課程建設(shè)的“材料科學基礎(chǔ)”正在我校材料學院相關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)進行教學實踐,在課程目標、課程體系和內(nèi)容、實踐教學環(huán)節(jié)、教學手段和方法、考核方式改革等方面進行了探索實踐并取得了一定的成績。課程建設(shè)下一步的工作重點將放在網(wǎng)絡教學平臺建設(shè)上,以進一步提高教學效益和教學質(zhì)量。教育教學改革是一項永無止境的事業(yè),只有通過對學生培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)進行更具體的探索和調(diào)查探究,不斷地實踐以總結(jié)其中的經(jīng)驗教訓,才能逐漸探索出一條適合于應用型本科材料專業(yè)人才培養(yǎng)的成功之路。

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