材料科学研究方法现场教学改革实践

2018-05-21袁志钟程晓农戴起勋

中国现代教育装备 2018年7期

袁志钟程晓农戴起勋杨娟成华

江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江 212013

1 材料科学研究方法课程简介

材料科学研究方法课程是为了配合学院开展的专业基础与专业课分类的教学改革而由江苏大学材料科学与工程学院戴起勋教授教学团队开创，并且作为材料学院专业基础课的必修课。在强调MSE(Materials Science & Engineering)素质教育的大背景之下[3-11]，该课程的目的是使材料类各专业及相关专业的学生对材料科学与工程学科的内在科学规律和发展趋势有一个宏观的认识，对材料的研究开发思路和各种方法有一个科学辨证的概念，进一步激发学生学习专业的积极性和创新精神。

在2004年该教学团队出版了《材料科学研究方法》教材[1]，在2008年完成了第二版的出版[2]，该教材获得“十一五”国家级规划教材、江苏省高等学校精品教材等荣誉。预计在2018年6月将完成第三版的出版工作。

2 现场教学改革实践

2.1 现场教学简介

这门课程的授课对象是材料科学与工程学院大三的学生，这些学生刚刚进入到专业课的学习阶段，对材料学科和专业的情况不太了解，特别是材料的定义、对人类文明的影响、材料的研究方法等思想比较模糊。另外由于移动互联网的影响，学生在课堂使用手机上网、打游戏的现象比较普遍。因此，需要采用一些教学改革改善这种困境。

具体选用哪种教学改革方式，笔者并没有事先的设计，只是在教学的实践中摸索前进，逐渐形成了以现场教学为主的教学改革模式。现场教学就是把学生从校园课堂带到工厂、博物馆、大型展会等现场，教师结合现场的情况，将课程的知识点向学生进行讲解，学生在现成的环境中，在“眼见为实”的体验中，对教师讲授的知识点有了切身的体会，对知识点的印象更深，对知识点的理解更透彻，注意力也更容易集中[12-16]。

2.2 现场教学的地点

这门课程有两个知识点适合开展现场教学，一是“材料科学与人类文明”，二是“材料科学发展重点与趋势”。

由于笔者曾经到镇江市博物馆参观，看到馆内珍藏了很多的青铜器、陶器、瓷器等文物，于是就拍了一些照片，放到课件中，作为“材料与人类文明”部分的课堂讲解内容。后来笔者想到，既然授课内容来源于博物馆，那么为什么不可以直接带学生去博物馆现场上课呢？于是笔者选择了镇江市博物馆作为“材料与人类文明”知识点的现场授课地点。

笔者也曾经在企业挂职两年，期间经常参加大型展会，感慨展会上呈现的大量的产品、技术等与产业发展前沿一致，提供了教材书本无法提供的内容。于是，笔者一直有带学生到大型展会参观、了解材料发展的想法。所以，笔者教学团队就选择大型展会作为“材料科学的发展重点与趋势”知识点的现场教学场所。考虑到展会的影响力以及江苏大学地处长三角的地域特点，笔者优先选择在上海举办的大型展会作为现场教学的场地。

2.3 现场教学的方法

笔者采用的现场教学方法是教师引导的集中参观；在参观的过程中，教师集中学生，针对参观的物品、产品进行提问；学生在回答问题之后，由教师阐述问题答案，再与学生讨论；然后再由教师引导开展下一步的参观、问答与讨论。

2.4 现场教学的知识内容

在确定了现场教学的地点之后，授课教师就要根据知识点的内容以及现场的情况，提前把授课内容准备好。下面就以在镇江市博物馆开展“材料与人类文明”现场授课作为范例，展示部分上课内容与现场结合的情况(见表1)。

表1 镇江市博物馆场馆与“材料与人类文明”授课内容的对应

由表1可见，学生在教师的带领下，随着参观场馆的变换，教师随之变换问题，组织学生边参观边回答问题，在一问一答之中，教师完成知识的传授，学生则完成了知识的学习。

表1中涉及的提问问题基本上就是传统课堂上相应知识点的讨论问题，在每次现场教学完成之后，教师需要进行总结，调整个别问题的难度，并开发新的提问问题以不断完善教学内容。

对于在展会现场开展的教学内容，基本会围绕展会的主题。对于笔者所教授的金属材料工程专业的学生而言，笔者选择的展会有两大类：一类是金属材料及热处理相关的，这类展会与金属材料工程专业紧密相关，涉及设备、材料、热处理工艺等众多知识；另一类是机械、汽车等相关的，属于金属材料工程专业学生毕业后可能从事的大行业，涉及零部件、制备/加工工艺、质量管理等众多知识。

与博物馆授课相比，在展会授课的内容相对不固定，教师需要根据现场的实际布展企业进行即兴的讲解；另外，展会的现场授课时间要少于学生的自主参观时间，这样的做法也可以更多地激发学生自主学习的积极性，学生在自己观看以及与厂家的问答过程中，将所学与产业实际结合起来，同时了解到最新的产品与技术进展。

3 现场教学改革实践的成效

目前本专业的现场教学实践已经在江苏大学材料学院的金属材料工程1401/02两个班(49人)以及京江学院金属材料工程1401/02两个班(48人)开展，我们选择了镇江市博物馆以及两个展会作为授课现场，两个展会分别是上海热处理展和Bauma展，其中Bauma展是国际上最大规模的工程机械展。

现场教学改革的实施取得了较好的效果，从学生的角度来看，一是提高了学生的上课注意力、学习主动性和课程参与率；二是强化了学生对课程知识点的理解；三是加深了学生对于产业、行业的理解。

从专业建设的角度来看，这样的教学活动无疑增加了专业的吸引力，有很多参与现场教学的学生广泛发布消息宣传这样的教学改革实践，材料学院也通过公众号进行宣传，在学生中间引起巨大反响。同时，这样的教学活动也扩大了专业在产业领域的影响力，特别是在展会上，很多企业了解到一个专业的学生来看展会，既惊讶又敬佩，认为我们专业在培养学生方面很用心，有些企业立即与本专业取得联系，表示愿意招聘本专业的毕业生。

4 现场教学改革存在的问题

现场教学有很多优点，但是也存在一些缺点。(1)资金问题。对于参观博物馆而言，需要资金负担大学到博物馆往返的租车费用，对于参观上海的大型展会而言，需要资金来支付师生往返的动车、高铁费用。(2)由于学生人数较多，存在有的同学与教师的互动比较少的情况。(3)在大学本城市博物馆的现场教学只需要占用正常课程安排的时间即可，但是到其他城市大型展会开展的现场教学，至少需要一整天的时间，极易跟其他课程冲突。(4)对教师能力依赖性较高。因为教师在现场不可能再拿着教案或看着教学资料来开展授课，因此教师必须对知识点了然于胸；在博物馆的授课难度相对较小，至于在展会开展的教学，则更需要教师有渊博的知识和随机应变的能力，能够迅速结合现场的厂家和产品汇集出知识点，设计好问答环节。

5 现场教学改革展望与建议

下一阶段，我们将对现场教学改革的情况进行阶段总结，充分听取学生的意见和建议，不断优化现场教学，进一步优化课程讨论主题、精选授课场地、协调各方关系等，逐步完善这一教学改革工作。同时，我们将会把现场教学的模式复制到其他课程，不断提高本专业的教学质量。建议学院、学校要有资金、政策的支持，不断推动现场教学改革，让授课教师没有后顾之忧。

参考文献

[1]戴起勋,赵玉涛.材料科学研究方法[M].北京:国防工业出版社,2004.

[2]戴起勋,赵玉涛.材料科学研究方法[M].北京:国防工业出版社,2008.

[3]戴起勋,赵玉涛,程晓农,邵红红.省精品教材《材料科学研究方法》的教学实践[J].江苏大学学报:高教研究版,2006(4):75-77.

[4]蔡信海.我国工程本科人才培养模式改革研究:以材料类专业为例[D].广州:华南理工大学,2012.

[5]叶宏,麻彦龙.基于创新人才培养的材料专业实验教学改革[J].中国现代教育装备,2016(17):104-106.

[6]陈洪美,张静,金云学,魏范松,王泽鑫.不同专业方向背景下的材料科学基础课程改革与实践[J].中国现代教育装备,2015(23):90-92.

[7]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.

[8]李强,陈文哲.美国和欧洲的材料科学与工程教育:一[J].高等理科教育,2002(6):33-40.

[9]李强,陈文哲.美国和欧洲的材料科学与工程教育:二[J].高等理科教育,2003(1):44-49.

[10]史耀武,孙灼,张秀英,左演生.面向21世纪的材料科学与工程本科教育[J].高等工程教育研究,2001(4):17-20.

[11]张联盟.材料科学与工程专业教学改革与发展设想[J].理工高教研究,2002(4):35-38.