材料工程基础课程教学模式的改革与实践

王新伟，赵建勋，宋　静

材料工程基础课程教学模式的改革与实践

王新伟，赵建勋，宋静

材料工程基础作为材料科学与工程专业的院级平台课，具有特有的知识体系和特点。本文针对该课程教学中遇到的问题，结合作者多年的教学经验，依据其专业特点，从其教学的内容和方法以及实验教学等环节，探讨材料工程基础课程教学模式的改革与实践。

材料工程；教学模式；教学改革

教育部将“材料工程基础”作为21世纪初高等教育教学改革项目——“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中的主干专业基础课程。因此，对于培养新的材料工程专业人才的教学体系及方案的改革则成为该项目建设中的一个关键性内容。［1］目前，很多高校在材料工程基础课程教学上采取以传授知识为主的课堂中心教学模式，这种偏重理论教学而忽略实验教学的模式使学生难以理解知识点，从而造成学习的被动性。面对目前材料工程发展现状和需求以及高校相关专业人才培养的现状，我们需要在材料生产与加工方向的教学与实验方面自主探索建立与理论教学和实际应用相结合的实验课程，探索课堂教学和企业实际生产相结合的课程教学模式，及时总结在理论与实验教学建设和改革中的实际经验与教学体会，为材料科学与工程专业的实验教学体系和发展提供参考。［2］同时，我们要认真总结与分析以往的教学模式，结合当前的社会需求，对材料工程基础课程教学内容及方法进行探索性的改革与实践，以建立一个体现长春理工大学特色的材料工程学科。

一、教学内容的设置与改革

材料工程基础课程的内容设置包括理论教学和实践教学两个环节。理论教学内容主要包括流体力学基础、传热、传质、燃料与燃烧等基本理论以及在无机材料生产问题上的应用。结合我校材料工程专业特色，本科毕业生多从事硅酸盐工业生产方向的技术工作，要求该课程的教学内容的改革要结合实际硅酸盐工厂生产的内容与特点，如流体力学基础及其在窑炉中的应用、传热学及窑炉中的传热等几部分，使课程形成合理的教学体系。然而目前尚无一套适合本专业特色的教材，使用的教材往往专业性不强，且内容烦琐、深奥，缺乏生动形象的内容形式，因此教材选择和课程设计成为课程体系改革的首要问题。面对该问题，将从以下几点进行教学内容改革。

1.重视理解基本概念和基本理论，及时梳理知识点。首先，教材内容编写中存在的不足严重影响了学生对该门课程的学习兴趣。为此，我们在选用孙晋涛主编的《硅酸盐工业热工基础》这本教材的基础上，结合本专业特色自编讲义，其中加入了水泥、玻璃等工厂生产中出现的实际热工问题，将实际生产中遇见的问题结合课本知识分析给学生，使学生能够有效地将课本理论知识与实际生产相结合，更容易理解和学习这门课程。对于课程中繁杂的知识点、众多的概念以及公式，学生普遍反映难以理解和记忆。面对这种情况，我们将及时对对应的知识点进行归纳总结，找出其中的共性和区别，让学生进行对比理解和记忆，例如动量传输、传热以及传质三者的发生与进行都是在推动力作用下，其区别在于三者不同的推动力：速度梯度、温度梯度和浓度梯度。［3］另外，对于公式，不过分强调其推导过程，只要求学生理解其意义并会应用即可。

2.重视展示和介绍与学科相关的工程应用的发展动向。随着时代的变迁，学科发展应与现实的工程应用紧密联系，我们要及时更新授课知识点，使理论与现实工程知识相结合，使学生更容易理解概念和理论，并且毕业后能够更好融入工作中。

3.根据专业特点，注重知识结构的调整。学院材料工程专业主要以无机非金属材料制备与加工为主，因此，授课过程偏重热工知识在硅酸盐工业中的应用，特别是在介绍流体力学在窑炉生产中的应用时，注重培养学生对知识的理解和分析问题的能力。

二、实践教学环节的改革

材料工程基础是实践性很强的专业基础课程，实践教学是教学过程的重要环节。实践不仅可以训练相关的技能，而且可以培养通过亲身的操作、观察、体验来发现问题和提出问题等能力，这是创新的源头和关键。我们的实践教学内容主要由教学实验、企业认识实习和教师的科研助手三部分构成。

1.实施实验教学改革。首先，实验教材改革。针对理论教学内容，编制相应的实验教材（主要有雷诺实验、流体阻力测定、导热系数、发热量的测定等的原理和实际操作过程），然后根据专业特色增加陶瓷等材料的制备、金属加工等设计性和综合性实验，使学生在实验过程中掌握金属的热处理、陶瓷的制备、焊接原理与焊接方法等综合实验。其次，实验教学模式改革，提高实验教学质量。以基础验证性实验为基础，减少演示性试验在实验课时中所占比重，增加综合型设计实验和创新性实验的比重。针对学生的理论学习进度，采用灵活的实验方式，形成对基础验证性实验集中教学与创新性实验采用分散教学相结合的教学模式。［4］鼓励学生积极动手参与创新性实验的设计与实施。根据学生的创新思维设计灵活的创新实验项目，提高学生的动手能力和创新能力，培养学生的自主思维习惯，最终实现实验教学质量的大幅提高。最后，完善实验室硬件设施的建设。对现有设备的台套率、使用率进行统计，对设备的性能、应用方向进行分类和开发。根据设计实验情况，对设备重新调试、组合，能最大限度地设计综合性和创新性实验。

2.实施认识实习。组织学生下厂参观学习，将企业工程生产环节和课程的教学环节相结合。通过实际生产参观学习，使学生更加容易理解课本理论知识，增强学生学习的主动性，使教学达到理论和实践相结合的目的。

3.体验做“科研助手”。通过“科研助手”引导学生参与教师的科研工作。通过文献的查阅，更加巩固、加深对所学课本知识的记忆和理解。同时，及早地参与实验过程，能够有效提高和培养学生的动手、创新和科研能力。

三、教学方法的改革

在课程教学的过程中，采取多元化教学方法能够有效激发学生的学习兴趣，从而提高学生的综合素质。教学方法改革不仅体现了现代教育教学技术，而且使抽象难懂的内容具体直观化，使材料理论知识与工程实践相结合。

1.多媒体教学方法的应用。借助多媒体可以将教学中比较抽象的原理、工程流程等难以理解的问题通过生动画面、动画演示等方法形象地展示给学生，将单纯的文字授课变为图、文、声、像并茂的授课形式，使枯燥的理论知识变得生动起来。例如流体力学在窑炉中的应用章节中的烟气在窑炉内的流动机理，可以借助Flash制作动画来演示，使学生更容易理解。

2.多种教学方法结合使用。采用“启发、引导”的教学方针，更好地体现老师的主导作用。我们将以开放式教学贯穿整个教学过程，对于较简单的课程章节，鼓励学生自学，并指导学生查阅文献去解决学习中遇见的问题，对于难解的问题带到课堂大家共同讨论。［5］另外，鼓励学生自己做简短课件，将自己学习的知识点总结，然后自己作老师以授课方式进行学习，其他同学可以对其提问和讨论。这样既可以培养学生独立思考的能力和实践能力，又可以提高大家的主动学习性。以上方法通过一段时间的实施得到了很好的教学效果。

四、考核评价体系的改革

课程考核是检验教学内容和质量的重要环节，对学生学习起着重要的促进与引导作用。对于本课程由于大多数学生反映知识点多、记忆量大、计算多，学习困难。因此，考试主要考查学生学习的理解和分析问题的能力，降低了大量记忆性内容。题型多为理解性和分析性的题目，如选择、分析、推导等。另外，为了便于学生的学习，我们将建立试题库。

材料工程基础课程的教学模式的改革与实践是一项繁杂的工作，由于无机非金属材料的专业特点以及实际工厂生产对专业的需求，要求我们不断改进专业课教学内容，改革教学方法和手段，加强实践性教学（综合实验、企业实习和教师的科研助手三部分）环节建设，提高教学质量，培养具有扎实理论基础和较强实践能力的学生。

［1］文进，谢峻林.《材料工程基础》课程改革与实践［J］.理工高教研究，2002（5）：110-111.

［2］张春艳，杨明波，田中青，叶宏.材料工程基础课程建设探讨与实践［J］.重庆科技学院学报（社会科学版），2007（6）：196-197.

［3］王金淑，李洪义，张国珍，毛倩谨.材料工程基础综合实验课程建设研究［J］.高等教育研究，2008，25（2）：68-69.

［4］王章忠，张祖凤，巴志新.应用型本科《材料科学基础》课程建设与改革［J］.南京工程学院学报（社会科学版），2005，5（2）：65-68.

［5］高尚，赵建勋，梁庆成，蒋大勇，秦杰明.材料科学专业有机化学教学改革研究［J］.长春教育学院学报，2011，27（7）：84-85.

责任编辑：姚旺

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1671-6531（2015）01-0069-02

王新伟，赵建勋/长春理工大学材料科学与工程学院讲师，博士（吉林长春130022）；宋静/长春理工大学材料科学与工程学院副教授，博士（吉林长春130022）。