基于“卓越计划”的材料科学基础课程改革与实践*
2016-03-14李晓丹
李晓丹
(重庆工商大学材料科学与工程系,重庆 400067)
基于“卓越计划”的材料科学基础课程改革与实践*
李晓丹
(重庆工商大学材料科学与工程系,重庆400067)
在“卓越工程师教育培养计划”背景下进行材料科学基础的课程改革对提高材料类学生的工程实践能力,培养工程人才,有着举足轻重的作用。本文针对该课程的特点,通过改革教学手段和方法、实验环节、课外实践和考核方式,对课程体系进行重新编排,加强实践训练,极大激发了学生的学习热情及积极性,适应了卓越工程师的要求。
卓越人才;材料科学基础;教学改革
“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革项目[1]。重庆工商大学材料科学与工程专业于2015年5月开始实施“卓越计划”。其目标为培养具有良好的政治素质与道德修养,掌握材料科学、材料工程、高分子材料科学与工程、聚合物成型加工工艺、材料制备技术和性能测试等方面的专业基础理论、基本知识、应用方法与基本技能,在材料研究、应用等方面具有良好的开拓精神、创新意识和实践能力的应用型高级技术人才。在这样的背景下,材料科学基础作为材料科学与工程专业本科生的一门重要专业基础课,其课程内容的编排必须加强实践环节,因此需要不断改革探索实验教学的内容和模式,使之不断满足“卓越计划”的需求。
1 材料科学基础课程的特点和实施“卓越计划”的意义
我校于1983年开设应用化学专业,并设置新材料方向,侧重于高分子材料;1989年开设化学工程与工艺本科专业,并设置精细化工方向,侧重于高分子化工;毕业生多在精细化工、材料及相关领域从事新产品研究、开发、生产、应用与管理等工作。通过应用化学专业新材料方向、化学工程与工艺专业高分子化工方向和相近专业的办学实践,我校于2010年申报、获批开设四年制本科层次的“材料科学与工程”专业,并于2011年9月面向全国招收第一届本科学生。目前我校材料科学与工程专业面临的重大挑战、困难和问题:一是实践教学薄弱,工程训练软化;二是学生的创新能力不足,与培养创新型工程师的要求还存在着很大的差距;三是工程人才培养现状与企业的要求脱节。
材料科学基础是20世纪60年代初期创立的研究材料共性规律的一门科学,其研究内容涉及金属、无机非金属、有机高分子等材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系,同时要求学生掌握材料结构与性能关系的基本规律,了解不同类材料的结构与性能特征,为材料的设计和用工奠定基础。但该课程内容抽象,概念性强,学生在学习时易感到枯燥难学。如何提高教学效果,使教学内容不再是概念、原理和方法之间的简单结合,而是由知识传授、能力培养相互渗透形成的完整系统,则必须在授课时加强基础、拓宽专业、加强实践训练,以此提高课程的教学质量,培养学生的综合素质。
“卓越计划”以培养具有应用知识能力和创新能力的高级应用型人才为教育理念,着力提高学生的工程意识、工程实践能力和工程素质。在此理念的基础上,并充分考虑重庆及西部地区对材料科学与工程专业本科层次人才的需求,我校材料科学与工程专业定位在“高分子材料合成与加工”的大领域,突出“高分子材料应用”方向,满足市场需求,特别是作为重庆支柱产业的装备制造业的需求。因此,建立理论联系实际的课程体系,提高学生学习的积极性,以实施“卓越计划”为突破口,促进材料科学基础课程的改革和创新,提高材料科学与工程专业人才培养质量,培养一批创新能力强、适应地方经济社会发展需要的高质量材料科学与工程技术人才。
2 “卓越计划”背景下的材料科学基础课程体系改革与实践
2.1课程体系和内容
目前,国内外有关《材料科学基础》类的教材从内容体系上主要有两大系列,一是传统模式,将金属材料、无机非金属材料和高分子材料等三大类材料分别按照结构、特征和性质进行讨论;另一种是现代的、集成化的模式,将三大类材料整合在一起,讨论材料的结构、特征和性质的共性规律和个性特征。我们选择的国家级精品课程、顾宜教授主编的《材料科学与工程基础》教材正是一本按照集成化方式编写的教材,更有利于教和学,建立学生的整体意识。
在课程体系上,贯彻“基础适度、口径宽广、应用为先”的课程体系改革原则,在保持高分子材料专业特色的基础上,揉和了金属材料、无机非金属材料、复合材料等的共性与个性特点。本着材料科学的范畴,以物质结构为基础,按照从微观到宏观、从内部到表面、从静态到动态、从单组份到多组分的顺序,阐述原子结构、原子间相互作用和结合方式、固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构和宏观组织结构特点;本着材料科学的基本原理与材料的工程应用相结合,阐明应力、热、电、光、磁、化学介质、氧等外界因素的作用下,各类材料所表面出来的宏观性质、破坏方式、内部结构的变化规律以及性能测试和评价方法;使学生对物质结构-材料组成-材料结构-材料性能间的关系有系统的理解和掌握,为今后相关专业课程的学习打下扎实的理论知识基础[2]。
2.2教学手段和教学方法
在课堂教学中,注重学思结合,积极探索教学方法和教学手段的改革,摒弃满堂灌和偏重讲授的思想,采取启发式、互动式、讨论式、探究式等教学方法,力求讲授生动活泼。对于材料科学中最基础理论,如位错理论、塑性变形等教学重点、难点,由教师在上课前提出问题,让学生在课外通过大量阅读文献资料和充分准备,然后在课堂上将学生分组进行抢答,并记入平时成绩,充分调动学生的积极性。对于教师难以用语言描述、学生又难以想象的内容,通过自行制作模型、编制教学软件、开发课件,制作动画以及教学录像、幻灯片等方法,帮助学生的理解;例如,在讲解晶体结构时,利用自制实物模型,使学生看到不同晶体结构中原子及各种间隙的位置。又如,在讲解晶体缺陷以及位错等复杂抽象的知识时,采用动画形式展现位错的生成发展过程。这些都有助于学生形象思维能力的提高,更容易理解和接受这些抽象的内容[2-3]。
在课后指导方面,克服传统的面对面答疑在时间和空间上的限制,充分利用现代信息技术,通过在线答疑、QQ群讨论等,提高指导的方便性、及时性和交互性,也有利于拉近学生与教师的距离。同时将授课与学术报告结合起来,及时向学生发布与课程教学内容密切相关的学术报告会信息,鼓励学生积极参与,既扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖。
2.3实践教学环节
《材料科学基础》课程是一门实践性很强的专业基础课,实践教学是人才培养的重要环节,是实现“卓越计划”的重要途径和手段。要大力改革实验教学的形式和内容,整合专业综合实验、材料研究与应用实践、材料科学与工程专业实训的教学资源,构建基础实验、专业实验、综合实验、创新实验等教学体系,确保设计性、综合性、创新性实验项目的课程不低于实践类课程总数的80%;充分发掘和利用校内以及相关实训实习基地等现有实践教学资源,不断改善实验教学条件和环境,提高实验室整体建设水平;鼓励学生参与教师科研课题、国家级省级大学生创新性实验计划、学校大学生科研训练计划以及其它各类竞赛及活动等,积极探索以课题研究带动教学的模式,提高学生实践动手能力;逐步加大相关学科实验室和研究项目等资源向本科生开放的力度,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。加大校外实践教育基地建设的力度。积极与行业企业、地方政府和事业单位沟通联系,充分利用重庆市本地材料企业资源,通过产学研合作,建立校外实践教育基地。
2.4考核方式
课程考试或考核的目的主要是检验教与学的效果,促进教学内容的完善、教学方法的改进,提高素质教育和人才培养的质量。同时,考试考核制度也是引导学生改进学习方法的有效途径,引导他们由过去的学习、考试型向学习、思考、研究、创新型转变。为此,我们改革了考核方式,总成绩由“平时+实验+期中+期末”4部分构成,分别占比15%,15%,20%,50%。在学期中附加期中考试,帮助学生总结前半学期知识点,及时发现不足,查漏补缺。将实验能力作为独立考查部分,培养学生的实验动手能力和分析问题能力。适当调低期末考试在学生学业成绩中的权重,由原来的70%降低到50%。试卷内容充分体现教学大纲的基本要求,重点考查学生的综合分析能力和知识运用能力。通过改革,既督促了学生的平时学习,又减轻了期末复习的负担,收到了较好的效果。
3 结 语
现代材料工业和科学技术的发展正推动着各类材料从多样化和单一化走向一体化和复合化;培养既掌握材料科学基本原理,又通晓某一类材料制备与加工、组成与结构、性能与应用系统知识的宽专业人才,是21世纪材料类专业人才培养思路的重要内容。通过对《材料科学基础》课程的教学实践改革,极大地激发了学生的学习热情及积极性,提高了材料类学生的工程实践能力,适应了卓越工程师的要求。
[1]雷丽文, 王攀, 祝振奇, 等. 以“卓越工程师”为培养目标的材料科学基础课程改革与实践[J]. 教育教学论坛, 2013(22): 34-35.
[2]王永东, 王振廷, 李柏茹, 等. 应用型本科材料科学基础课程建设与改革实践[J]. 中国冶金教育,?2013(3): 44-46.
[3]解念锁. 材料科学基础课程教学改革与实践[J]. 安徽工业大学学报:社会科学版, 2006(5): 120-121.
[4]宁向梅, 李谦. 材料科学基础课程教学改革与实践[J]. 中国现代教育装备, 2009(14): 70-72.
Reform and Practice of Material Science Foundation Course Based on Excellence Program*
LIXiao-dan
(Department of Materials Science and Engineering, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China)
The reform of material science foundation course under the background of Excellence Program is very important to improve the engineering practice ability. According to the characteristics of the course, the course system through the reforms of teaching methods, experiment teaching, extracurricular practice and assessment method was rearranged to strengthen practice training, which greatly stimulated the students’ enthusiasm and initiative to adapt to the requirements of Excellence Program.
Excellence Program; material science foundation; teaching reform
重庆工商大学卓越人才培养计划改革试点项目;重庆工商大学教育教学改革项目(2014241)。
李晓丹(1985-),女,副教授,主讲材料科学基础、聚合物基复合材料、聚合物共混改性等课程,主要从事高分子材料合成、改性及应用研究。
G642.0
A
1001-9677(2016)015-0240-02