《相变理论》创新性研究生课程改革的研究

李 惠焦 雷芦 笙陈洪美周 虎

（1.江苏科技大学 先进焊接技术省级重点实验室，江苏 镇江212003；2.江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江212013）

创新精神是民族进步的灵魂，知识创新是一个国家经济、文化、科技发展、文明进步的直接动力。随着21世纪知识经济时代的到来，科技、经济的国际竞争日趋激烈，为积极而有效地应对目前的国际形势，必须加强对创新人才的培养，而培养创新人才的重要核心在于培养高科技人才。高等教育作为国家创新体系的重要载体，必须担负起培养高科技人才的重任，在高等教育中研究生的培养正是高层次人才培养的主要模式。随着国家科技、经济的迅猛发展，社会对高科技人才提出了更高的需求和要求，希望进入到社会各个行业的高科技人才不光理论水平高，还能理论结合实际，解决生产实际问题，同时还具有潜在的创新精神和创新能力，为社会创造更大的价值。所以在现代高等教育中研究生的培养工作不仅要求学生进行系统的理论课程的学习，还要结合生产实际进行科学研究，并能提出新见解，建立新理论，在此培养过程中应将创新意识和创新能力的训练贯穿于其中。在研究生培养环节中课程教学发挥着重要的作用，如何培养具有创新能力、创新意识、创新精神的综合型高层次人才，是每位高等教育工作者需要思考和解决的问题。本文针对材料类研究生课程《相变理论》的教学改革与教学创新问题，结合研究生的创新能力的培养进行深入探讨，研究《相变理论》课程的改革措施，以期达到提高研究生创新能力和创新精神的重要目标。

1 《相变理论》在材料类研究生科学研究与课程教学中的重要性

著名化学家唐有祺教授说过：在自然科学中，探明物质的结构始终代表着基本理论研究的一个头等重要的方向。而金属的结构取决于满足一定的热力学动力学条件的相变过程，所以材料类研究生要做好科学研究，就一定要有深厚的固态相变的理论知识作为坚实的基础。上海交通大学徐祖耀院士一生致力于金属的固态相变过程及机理的揭示与研究，在M相变、B相变、形状记忆合金及金属材料热力学诸领域取得了丰硕的研究成果。揭示了在无扩散型的M相变中存在原子的扩散，由此重新定义了M相变的基本概念，修正了经典动力学方程；成功地利用热力学计算铁基、铜基合金等材料的Ms点;运用群论分析马氏体相变晶体学；创建了铜基合金贝氏体相变热力学，论证了贝氏体相变的扩散机制并发现Zr02-Ce02中的贝氏体相变；建立形状记忆合金的物理-数学模型，发展了形状记忆材料；优化了一些实用材料的相图，推出Cu-Zn相图热力学，以及杂质元素在钢中分布热力学等。因此《相变理论》是为材料类专业研究生开设的一门十分重要的专业课，是材料类研究生在科学研究中进行理论分析的基本依据，是培养理论联系实际、理论指导实践能力的重要课程，也是材料类研究生进行科技创新实践的基础。

2 《相变理论》研究生课程改革的目标

研究生教育中非常重要的环节就是课程教学、科研训练，这两个环节相互融入、相互贯通、相互促进。因此研究生课程教学也肩负着实现“传授知识、转换知识、提高科技创新能力”的重要任务。在传统的研究生课程教学中，重点突出老师的教，而欠缺学生的“学”，这个“学”包括学生学会将理论知识应用于科研，学会运用所学的知识解决科学问题、学会一种科学的思维模式、学会应用所学的科学知识进行科技创新。

针对以上课程教学中存在的“教与学”不能相长的问题，本文认为在《相变理论》课程教学改革的过程中，首先要提出的目标是：在教师讲课的过程中，在巩固与加深本科基础理论和专业知识的同时，还要多思考一些好的教学理念和教学方法，培养学生的科学精神、批判性思维、创新精神和创新能力，帮助研究生通过本门课程的学习来提高将理论知识应用于实践的能力。

3 材料类创新型高层次人才培养与《相变理论》研究生课程建设、改革的关系

著名教育家洛克菲勒曾说:“知识是外在的，是我们对所见事物的认识；智慧则是内涵的，是我们对无形事物的了解。只有二者兼备，人才能全面发展”。这说明知识是能力转化的基础和前提，也是创新性复合型人才培养的基本保证。研究生教育的重要目标是培养具有创新意识的高水平高素质科技人才。所谓的创新意识和创新能力正是建立在合理坚实的基础理论知识之上，所谓的创新是对所学理论知识的转化和整合。所以在培养研究生的过程中，让研究生很好地掌握基础理论知识是创新意识培养的基石。创兴意识就像一棵大树，要长成栋梁，必须有坚实有力的根系和肥沃的土壤，坚实的理论知识就是提供养料的土壤，为创新提供源源不断的动力。研究生课程作为理论知识的载体，课程内容的完善与合理性在一定程度上决定着研究生基础理论的合理形成和创新意识、创新能力的发展。

《相变理论》是材料学科非常重要的一门课程，是材料类研究生进行科学研究的最基本的理论知识，所以针对本门课程在教学过程中存在的问题对其进行课程建设与改革是非常重要的，通过对本课程的改革来保障我校材料类创新性人才的培养质量。

4 《相变理论》课程教学目前存在的主要问题

4.1《相变理论》课程在江苏科技大学研究生课程教学大纲中几经修订，由原来的学位课改变为选修课，课时数压缩为32学时。本门课程是非常重要的理论基础课，是研究生从事材料学领域科学研究，分析问题中会用到的非常重要的理论知识。从学时来看，32学时的课程教学时数远远不能满足教学的需求，另外也会造成研究生认为学时数少不重要，影响学习积极性。学生学习《相变理论》的热情和兴趣明显不足，影响教学效果。

4.2《相变理论》课程教学内容相对较为陈旧，实践性教学环节内容缺乏新颖性。首先，本课程属于传统课程，教材内容虽然经典，但是材料领域的新型产业日新月异，光讲述一些基本理论已经远远不能满足培养创新型研究生的要求。所以应对本课程进行教学改革，将一些与本校办学特色比如船舶海洋相关材料的固态相变新进展引入到课堂中来，一方面开拓学生的视野，另一方面还能促进研究生的就业。

4.3《相变理论》课程实践性教学环节内容缺乏新颖性、创新性。因为研究生的培养任务是使学生具有较高的科研素质和良好的创新实践能力，所以对于研究生的教育来说，实践性环节的教学过程是非常重要的。以往《相变理论》课程的实践性环节突出了解钢铁材料的相变过程，由于学校测试手段有限，弱化了相变过程中微观结构及物相晶格变化，而这部分内容正是理解相变本质非常重要的环节。由于缺失此环节，研究生做完实验后，无法获知材料实际相变后的微观变化，无法真正掌握相变理论知识。

5 以改革和创新为导向的研究生课程建设尝试

5.1 教学思路的改革

我国长期以来以应试教育为主，造成学生仅满足于混学分，答辩蒙混过关，缺乏科学创新的能力，习惯于用考试的分数来代替科研能力、创新素质的考查。长此以往，高校培养的研究生缺乏挑战意识、创新意识。然而随着科学发展的日新月异，社会对科技人才的要求越来越高，不仅要求其掌握扎实的理论知识，还要求高科技人才具有积极的科研兴趣和较高的创新能力，这样才能更好地促进科学的进步，进而带来社会的跨越式发展。所以目前非常紧迫的事就是转变研究生培养环节中教师和学生的授课与听课的观念，要求教师积极参与研究生创新模式的课程建设与改革，在课程改革中强调创新能力培养。应尝试在教学环节中增设创新能力培养的教学内容，改革研究生原来卷面考试的单一模式等方法，突出课程教学中的创新性、前沿性和综合性要求。

5.2 教学内容改革

探索以课程理论为基础，以教学方法为手段，以实践为目的的教学改革思路，其主要培养研究生主动运用理论知识发现、分析、解决实际问题的能力，培养研究生独立自主的科研创新能力，最终实现科学知识、科研能力以及科研创新素质的共同提高。应结合学校的办学特色和人才培养的模式，对研究生课程《相变理论》进行改革，具体内容如下。

（1）结合本校办学特色，增加本行业内最新研究内容，反映最新的科学研究方向，拓宽研究生视野。结合本校以船舶行业为背景的办学特色，增加金属材料表面相变内容，比如增加等离子喷涂、激光熔敷、电子束和离子束等高能束对材料表面处理和改性方面的内容，研究表面经过处理后材料的相变规律，拓宽仅限于钢铁材料的相变理论的知识面。

（2）结合新兴产业形势，反映当前市场需求，激发学生积极探索进取精神。例如本校新办的电子封装专业，就是在电子芯片的加工制造过程中，为了减少微缺陷，对硅片进行快速热处理。向学生介绍这些新兴的产业技术，并告知学生我国的这个行业在世界上还处于较为落后的水平，由此激发学生为祖国富强而努力学习。

（3）将近现代材料分析测试手段引入到课程教学中，增加一定的实践性环节，通过具体的实验让学生理解相变的过程、相变的机理，并引导学生积极思考与自身科研课题相关的问题，拓展学生的创新思维。随着学校材料学科近年来的快速发展，学校购置了大量先进的测试仪器，因此在课程实践教学环节中，加入了这些大型仪器设备的使用内容，对研究生开放先进的实验仪器设备。比如TEM、SEM、XRD、DSC等先进的仪器，使研究生亲自操作仪器，积极主动地去理解和辨识经过不同的温度处理后的金属材料相变前后微观结构的变化、相变点的测试等方面的知识。这种开创性的实践教学环节的改革将大大促进研究生实践动手能力的提高，激发学生的科研热情和探知未知科学知识的兴趣，进而提高学生的知识创新的能力。

5.3 教学方法与课程考核的创新性改革

改变了过去教学课堂讲授与板书相结合的传统方法，采用多媒体课件进行教学，集文字、音、像、声、动画、图像、视频等于一体。重点辅以必要的文字板书，向学生传授的信息量、知识点得到大幅度增加。学生的感官得到多种刺激与吸引，调动了学生的积极性，大大提高了教学效果和教学质量。注意用教改成果、学科发展成果来充实教学内容。在教学方法上，本课程引入了新的教学模式，比如教师在讲授完相变的基本理论和基本概念后，采用专题教学、研讨式教学的方式，让学生分成5-6个小组，分配不同的主题。让研究生亲自查阅资料，制作多媒体，自己讲解，学生提问，老师帮助解疑，进而完成主题内容。这样就避免了学生单一地记录笔记，改变了以往灌输式的教学，让每个学生都能积极参与到教学活动中来，享受获取知识的快乐，感到更充实，同时也培养了研究生的自学能力和自我思考能力。通过这种教学模式的改革，研究生们在学习完这门课程后，不仅能够了解相变的概念和公式，而且还能准确掌握该课程涉及的国内外新理论、新方法、新技术，甚至能提出新的见解。

另外，本门课程也积极探索了新的考核模式，比如在课程的总成绩中加大了实践成绩的比例，改革了以前卷面考试的单一模式，增加了专题研讨的分值。另外学生在课后还要将自己的科研课题与本门课程结合起来，通过查阅资料撰写一篇3000-5000字的科技论文。这些新的考核模式更有利于学生积极主动地学习科学知识，并将本课程的基本理论运用于自己的科研实践中，极大程度地提高研究生的科研素养和科技创新能力。