“卓越计划”下应用型高校“材料科学基础”课程的实践教学探索

2018年1月31日10:43:30“卓越计划”下应用型高校“材料科学基础”课程的实践教学探索已关闭评论 16 阅读

“卓越工程师教育培养计划”是贯彻教育部《国家中长期教育改革和发展规划纲要》精神的一项重大改革计划,是落实上海电机学院“技术立校、应用为本”办学方略、实现学校“培养和造就卓越的高等技术应用型人才”培养目标的重要举措。在理论联系实际的工程教育传统基础上,树立“面向工业界、面向世界、面向未来”的工程教育理念,以社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养在国内同行业具有创新意识和竞争力的技术应用型人才。

“材料科学基础”课程是材料、机械等业的核心基础课程之一,研究对象为材料的共性基础知识,阐明材料的成分、组织、制备工艺和性能之间的关系,与生产实际紧密联系。“材料科学基础”课程包涵金属材料、功能材料等材料科学多方面知识,课程部分内容抽象、概念性强,初学者难以理解,例如晶体结构、结晶过程、位错等。“材料科学基础”知识内容又与生产实际紧密联系,用该课程理论知识可以解释、指导生产过程中遇到的现象和问题的解决。材料科学是科技进步的先行者,重大科技的进步总是与材料科学相关联,随着科学技术的发展,新材料、新工艺、新机理被不断发现,可以看出,该课程讲授的知识要与时俱进,能够赶上相关学科科技的发展。但是,目前的教学过程中,该课程教材内容和教师授课内容,都偏重于理论教学方面,内容比较抽象,有些知识对于初学者难以理解,如位错理论等,此外,在一些应用型高校中该课程的授课方式和研究型高校没有什么差别,实验和实训课时不够,教学过程中授课知识与生产实践脱节,没有体现实践能力培养,不能很好的培养学生解决实际问题的能力,与应用型高校培养目标不相一致。因此,在课程教学过程中,围绕“卓越计划”目标,需要加强实践能力培养,教学内容、教学方法和考核体系的改革势在必行。

1 优化教学内容,强化实践教学

上海电机学院是一所工科特色明显的地方应用型高校,材料成型及控制工程专业于2013年获批为教育部“卓越工程师教育培养计划”,“材料科学基础”课程主要教学对象为该专业本科生。我校的材料成型及控制工程专业以塑性成形工艺及设备、模具设计与制造为主,培养的是工程技术型创新人才,大部分学生毕业后,服务于热加工、模具制造等行业。因此,需要在夯实基础、拓宽口径的前提下,结合我校人才培养目标,优化教学内容,强化实践教学。

该课程的教学内容主要有材料的结构、相图、凝固、缺陷、扩散、塑性变形、回复与再?Y晶以及材料的电、热、磁、光等性能[1-3],可以看出,课程概念多且比较抽象。应用型高校随着教育改革的深入开展,一般设置该课程为48至60课时,课时量偏少,教师在授课过程中为了能够将课程内容讲授完整,往往偏重于理论知识教学,实验和实训课时少,导致该课程与工程实际应用联系不多,不能很好地培养学生解决实际问题的能力,不符合应用型高校和“卓越计划”的培养目标。为解决这个矛盾,我们采用增加课内实验课和增设单列“材料科学综合实验”课程相结合的办法,具体为:课内教师开发计算机模拟晶体结构等实践课程;课外(一般在学期末或假期)增设一周的“材料科学综合实验”课程,主要有金属塑性变形、金相实验等。此外,该课程有些理论知识过深,导致初学者学习起来感到困难,因此,有必要优化教学内容,降低部分课程内容教学难度与深度,特别是相关公式推导,有些难理解且与后续专业课知识重叠的理论知识可以留待专业课中精讲,如位错理论、铁-碳合金相图可以在《金属学原理及热处理》课程中精讲。

2 改革教学方法,体现实践能力培养

“材料科学基础”课程知识内容具有很强的理论性和抽象性,同时,也具有很强的生产实践性,如果应用型高校仍然采用单一的传统理论教学模式,就会导致实践教学效果差,学生的实践能力也得不到很好培养[4-5]。为提高课程教学效果,特别是实践能力教学效果,需要根据课程的特点,以材料的“成分-组织-工艺-性能”为主线,把孤立的内容有机的联系起来,通过教学方法的改进,体现实践能力培养。

(1)改革单一的理论教学方法。单一的理论教学方法一般是教师在讲台上讲授课程,通过“板书”形式表达授课主要内容和逻辑推理,学生做着听的方式。这样的授课形式呆板,学生学习效率底下,不适应“材料科学基础”课程中有关实践知识教学。为此,我们在授课方式进行了改革探索,在课堂教学过程中采用精讲重点内容,略讲或以“繁”化“间”方法讲解过深的理论知识,增加教师与学生互动讨论、学生自学、学术报告(教师参加相关学术报告,将学术报告录像后在课堂播放的方式)等多种形式的教学方式,让学生积极参与课堂教学,并让学生充分感觉到自己才是课堂教与学的主体,增强责任感,觉得自己有责任也有义务学好相关知识,从而达到“拓宽知识广度,增加学习深度”的教学目标。例如,课堂上可以通过讲解实例:比利时在1938 年冬季发生的阿尔伯特运河钢桥突然断裂坠河的事件,让学生感受到真实的画面,引发学生了解钢的力学性能与成分之间关联的兴趣,然后,教师可以布置任务让学生分析原因,最后,教师可以总结分析原因,即,建造桥时,所用钢材的磷含量过高,引起冷脆,从而造成桥体断裂,带动学生思考。

此外,教师要时刻关注本学科最新科技发展情况,要将相关新材料、新工艺、新机理等与教材理论知识融合后,再进行讲授,让学生认识到课本知识确有其应用的地方,增强实践感,感受到理论知识的重要性,激发学习兴趣,例如,任课教师在课堂讲授过程中将自己科研工作中的一些成果、相关材料研究前沿领域等结合到课堂教学中,起到拓展学生视野、激发学生好奇心,提高学习兴趣,也体现了实践能力的培养。   (2)充分运用多媒体教学。“材料科学基础”课程部分内容抽象、概念性强,对于大多数初学者来说,感到难学。因此,在课堂教学过程中,教师应尽可能采用启发式教育,多使用PPT演示文稿,发挥多媒体辅助教学作用,提高理论教学的直观性,便于理解接受,例如,用动态画面演示晶体结晶、空间点阵、晶体缺陷、以及相图等内容。在多媒体教学的辅助下,组织学生自学,并进行课堂讨论,以学生发言为主,这既能让他们直接参与教学,也能让教师了解学生学习的不足部分与难点,从而提高课堂的质量和效果。

此外,采用多媒体教学,还可增大教学容量,提高教学效率,军事论文积极改进教学过程。例如,在讲授金属形核和长大等理论知识时,采用PPT动画演示具有很好的教学效果,PPT动画演示能让学生直观感受到晶体形核和长大过程,减少理论教学时间。

3 改革评价方式,提高实践能力考核比重

“材料科学基础”是一门理论和实践相结合的课程,因此,在进行理论教学同时,要加强实践教学,学生在实践教学中(下转第104页)(上接第160页)能充分发挥自己的想象力和创造力,扩大知识面,形成工程实践思想[6,7]。因此,在对学生进行基础理论考核的同时,更应注重对实践能力的考核。然而,目前“材料科学基础”课程的考核普遍存在以下几方面问题:(1)以卷面?我豢际猿杉?决定最终成绩;(2)偏重理论知识考试,工程实践能力没有引起足够重视;(3)题目的难易程度难以把握等。

为应付考试,学生往往是在考试前几天突击,通过死记硬背有关理论知识应付考试过关,这种应试教育很难调动学生学习的积极性和主动性,考试结束后,学生基本忘记所学知识,达不到培养目标,因此需要对评价方式进行改革。对于“材料科学基础”这门课程,我们采用量化考核和模糊考核相结合的方式进行,分别占总成绩的70%和30%。量化考核还是采用试卷方式进行,主要有理论知识、实验设计等内容。模糊考核主要根据学生在理论和实验课中的表现,如出勤率、课堂纪律、向老师提问和课堂回答问题的积极性、实验操作能力、学习积极性的提高、团队合作能力等方面,同时结合自评和同学间互评的方式对实验课程进行考核评价。

4 结束语

当前,我国正处于应用技术大学转型发展的关键时期,“卓越计划”下教育的重心已不再是单纯的知识传授,更注重学生工程实践等能力的培养。“材料科学基础”与生产紧密结合,对于培养材料类和机械类专业学生的基础理论知识和工程实践能力极为重要。为实现上述课程目标,我们建议以下改革措施:(1)优化教学内容,强化实践教学。根据卓越计划的培养要求,课程教学过程中坚持“实践能力培养”,突出“应用优先”的培养方向,优化重组授课内容,减少理论课时,删除过深或难理解的理论知识,增加实践教学课时。(2)改革教学方法,体现实践能力培养。(3)改革评价方式,提高实践能力考核比重,采用量化考核和模糊考核相结合的方式,提高实践考核比重。

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