基于专业骨干课程建设的《材料科学基础》课程教学实践与探索

马爱琼，任 耘，高云琴，侯 星

(西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西 西安 710055)

基于专业骨干课程建设的《材料科学基础》课程教学实践与探索

马爱琼，任 耘，高云琴，侯 星

(西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西 西安 710055)

《材料科学基础》是材料学科课程体系中重要的专业骨干课程，本文结合我校《材料科学基础》课程建设实际，为适应现代材料科学与信息技术的发展，为提高工程教育专业认证培养体系下人才培养质量，探讨了《材料科学基础》课程教学建设，提出了相关的课程建设改革方案，并进行了教学实践，探索出适合本专业的课程教学模式，提高了人才培养质量。

材料科学基础；课程建设；教学改革

2015年，西安建筑科技大学材料科学与工程专业顺利通过了中国工程教育专业认证，在本次专业认证中，提出本专业的培养目标是：立足西部，面向全国，培养具有良好的人文社会科学素养和职业道德，掌握材料科学与工程的基础理论和专业知识，具有在材料科学、材料工程及材料应用等领域从事工艺设计、技术开发、生产管理、科学研究及教学等方面解决本专业复杂工程问题工作能力的、适应社会发展需求的、以及跨文化交流的创新性应用型高级专门人才。而《材料科学与基础》课程是材料科学与工程专业最重要的专业基础课之一，是我校材料学院材料科学与工程专业一级学科的核心课程，也是材料学院重点建设的专业骨干课程与精品课程，其教学内容和质量对学生的知识结构、后续专业课的学习及学习兴趣的培养等都有着重要的影响，对培养学生科学的思维方法和创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力，构建材料科学和工程技术人员的专业知识体系具有主导和奠基作用。在整个材料学科的课程体系中占有重要的地位[1]。

围绕本次专业认证培养目标的要求，教学团队认为《材料科学基础》课程在教学内容方面应侧重基本知识、基本理论和基本理论运用的讲解，注重从微观层面阐明材料生产过程中所涉及到的组成、结构、表面与界面、相变化、扩散、固相反应、烧结等基本理论[2]。并通过典型无机材料制备的案例分析，培养学生理论联系实际的能力和在材料生产、研发过程中解决复杂工程问题的能力。

基于以上教学背景，在教务处和学院的大力支持下, 西安建筑科技大学材料科学与工程专业《材料科学基础》课程被确立为我校首批建设的专业骨干课程，课程建设的目的旨在通过课程教学改革，改变以往教学手段单一、教学内容沿袭传统、实践环节亟待加强的教学现状，结合现代教学手段，改革教学模式，用更先进的教育教学理念，倡导以学生为主体、教师为主导的教学模式，征询分析学生对课程现状的意见，适时调整教学方法，提高教学效果；完善课程内容体系，针对材料科学的发展趋势，对《材料科学基础》的教学内容进一步优化整合，保证课程特色鲜明；建立面向材料科学与工程专业的课程网络学习平台，让学生掌握自主学习权；建立教学反馈机制，加强实践教学，对实验室现有资源进行整合，将其中一部分与课程内容相关的实验室资源对学生开放，实现实验室资源共享；另一方面将增加综合性实验的比重，提高教学效果。建设试题库，逐步实现教考分离。

通过近两年的专业骨干课程建设，教学团队围绕以上建设目标，开展了以下几方面的教学改革实践。

1 《材料科学基础》课程教学改革实践

1.1 对教学内容进行了优化整合

针对我校材料科学与工程专业的专业背景，材料研究方向以无机非金属材料为主，因此，在课程教材的选择上，我们以陆佩文主编的《无机材料科学基础》上的内容为主，但是，随着我校材料学科专业的发展，需要集中和强化大材料专业材料科学基础的理论知识学习，使学生具备更宽的专业知识面和一定深度的专业理论基础，为进一步深入学习专业及专业方向的其他科目做准备，基于此，我们对原有的教学内容做了适当调整，强化对学生材料科学基础共性知识的教学。比如加深对晶体结构、晶体结构缺陷知识的教学；考虑到胶体化学知识与学生后续所学的《陶瓷工艺学》、《胶凝材料》等专业课结合紧密的特点，增加了泥浆胶体化学知识的教学内容；对相图知识的教学，以相图中共性的内容教学为主，强化相图分析的应用；随着材料科学的发展融合，原有无机材料与金属材料的界限不断模糊，学生掌握金属材料的相关知识十分迫切，因此，在课程内容调整上，增加了金属晶体结构知识的教学，加深了对晶体结构缺陷中位错的教学。由于学时的限制，在增加以上教学内容的基础上，减少了专业属性很强的玻璃体知识的教学内容，调整为主要介绍熔体与玻璃体的共性及其主要性质；考虑到材料热力学的内容与《物理化学》中所学内容有交叉，将这一部分内容调整为自学；考虑到材料烧结理论还在不断发展更新，将材料烧结这一部分的教学比重下调为主要介绍烧结现象、传质机理、晶粒生长与烧结影响因素，弱化烧结动力学知识的介绍。通过以上教学内容的优化整合，使《材料科学基础》的知识体系更加完整，符合当今大材料学科对专业基础知识“厚基础、宽口径”的要求[3-4]。

1.2 建设课程网络学习平台

随着现代信息技术的发展，在当前，使用教育技术手段在社会化媒介和移动设备中逐渐变得更主流。通过新技术来提升学习效率和教学过程是目前教育研究的一个趋势。MOOC是其中一个新兴的形式[5-6]。在此背景下，《材料科学基础》课程的教学模式也需要不断调整改革。因此，教学团队依托我校教务处提供的课程网络学习平台，利用近两年的时间，逐步建设了《材料科学基础》课程网络学习平台，平台包括教学视频、PPT、微课等教学资源，在线习题库，电子教案、教学大纲、实验指导书等内容，并设有互动讨论区。学习平台建设以后，在《材料科学基础》教学中发挥了良好的引导作用，借助于平台，学生可以自主学习交流，不再受到教学空间的限制；在每一章内容课堂讲授结束后，教学团队会向授课班级学生发放一部分在线作业题，要求学生在规定时间提交并作为平时考核的一部分，通过两届学生的实践应用证实，这种在线学习方式能提高课程学习效果，方便师生交流互动，尤其是在线题库建设，能使学生及时复习掌握课堂所学内容，取得了较好的教学效果。

1.3 《材料科学基础》课程实践教学改革

《材料科学基础》课程中所涉及的理论抽象难懂，如晶体结构知识、相平衡知识等。如果单一依靠课堂理论讲授，不便于学生理解掌握，因此，本课程开设有部分实验课，但是，之前所开设的实验内容仅涉及晶体结构模型认识、表面张力测定与材料机理研究实验。为提高教学效果，教学团队在实践教学内容和教学方式改革中，一方面对基础实验教学内容进行了重新组合，为提高教学效果，对一些重点章节确保有相应的实验课开出。另一方面将拓宽实验内容，如在相平衡这一部分，将增加《淬冷法研究相平衡》综合性实验，通过本实验，将材料科学基础与材料研究方法课程的有关教学内容结合在一起，加深学生对相关知识的掌握。增开了"固相反应动力学研究"综合性实验，实验室在学院的支持下，结合工程教育专业认证的需要，增加了实验设备，保证每个学生可以亲自动手操作完成实验。通过以上实践教学环节的改革，加强了学生对课程中相关理论的理解，提高了实践动手能力，取得了更好的教学效果。除此之外，根据学生需要，将部分实验室资源面向学生开放，完成大学生创新创业训练计划项目、SSRT训练项目，使课程教学与科学研究相辅相成，注重培养学生获取知识、运用知识、创新知识的能力。

1.4 多种教学手段综合运用

过去，为保证教学进度，课程的教学手段单一，基本上是老师“一言堂”的讲解，《材料科学基础》课程中涉及的理论本身就枯燥抽象，如果不调整教学方法和手段，势必会影响课程的教学效果。因此，结合本次专业骨干课程建设的契机，我们对教学方法做了大幅调整，除了前面所说的课程网络学习平台的辅助学习之外，为取得更好的教学效果，教学团队建立了教学反馈机制，通过问卷调查、座谈等形式，了解学生对课程教学的具体要求，并在此基础上，及时调整改进；针对晶体结构、结构缺陷、相平衡等抽象难懂的内容，重新制作了运用现代信息技术的flash课件，将现代教育教学手段引入课堂，运用多媒体技术讲解晶体结构中球体紧密堆积过程、点缺陷、位错的形成过程等，使这些抽象难懂的内容转化为学生的直观认识，方便学生理解掌握。除此之外，为活跃课堂气氛，教学团队还针对课程内容，设计了一些案例教学、课堂讨论等，通过多种教学手段的综合运用，取得了更好的教学效果。

2 结束语

随着我国中国工程教育认证工作的不断推进，如何培养新形势要求下的材料科学与工程专业的高素质复合型人才，提高学生解决复杂工程问题的实践能力，是各工科类院校研究的重要问题。《材料科学基础》课程的教学改革与实践将围绕工程教育专业认证培养目标的要求，结合材料科学的发展，在教学内容上不断补充最新的研究成果；在教学方法上注重“以生为主，以课程理论为基础，通过加强实践教学，培养学生解决复杂工程问题能力”。最终目的在于为国家、社会发展输送更多具有良好专业素养、创新能力强的高素质的专业技术人才。

[1] 杨 源，肖国庆，徐德龙.材料科学与工程专业人才培养模式的创新与实践[J].西安建筑科技大学学报(社会科学版)，2016,35(1)：97-100.

[2] 马爱琼，任 耘，段 锋.无机非金属材料科学基础[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[3] 乔秀清，赵 君，孙小华.《材料科学基础》课程教学改革探索[J].广州化工，2017,45(6)：192-194.

[4] 黄俊俊，丁 明，张全争，等.材料科学基础课程教学实践与教学改革[J].广州化工，2017,45(30)：122-123.

[5] 金 陵.从联系中看MOOC、微课和微课程[J]. 中国信息技术教育，2013(6)：33-34.

[6] 胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J].中国电化教育,2011(10):61-65.

(本文文献格式：马爱琼，任耘，高云琴，等.基于专业骨干课程建设的《材料科学基础》课程教学实践与探索[J].山东化工，2017，46(20)：150-151.)

TheEducationalPracticesandExplorationaboutFundamentalsofMaterialScienceontheBasisofMainSpecializedCourseConstruction

MaAiqiong,RenYun,GaoYunqin,HouXing

(College of Materials amp; Mineral Resources, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)

Fundamentals of Material Science is a very important main specialized course of Material Science and Engineering. In this paper, in order to suit of development of modern material science and information technology, improving the quality of personnel training under the educational system of Professional Accreditation of Engineering Education, author combined the practice of course construction of Fundamentals of Material Science. and probed the course construction of Fundamentals of material science, proposed the relevant innovation scheme of course construction. On this basis, some educational practices was done and teaching mode suit of this profession was explored . The quality of personnel training has improved.

Fundamentals of Material Science; course construction; educational reform

2017-08-30

2014年校级专业骨干课程建设项目

马爱琼(1970—)，湖北仙桃人，教授，主要从事无机材料的教学与研究工作。

G420

A

1008-021X(2017)20-0150-02