“材料科学前沿讲座”课程教学改革探索与实践＊

孟 瑜，张艳丽，张秀萍

（西安文理学院机械与材料工程学院，陕西 西安710065）

1 引言

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，与能源和信息并列为现代社会发展的三大支柱，而其中材料又是能源和信息的基础，每一个时代的更替都以材料作为划分标志。随着材料科学的迅速发展，各种新材料应运而生，如半导体材料、新能源材料、生物医用材料、纳米材料、形状记忆材料等[1]。特别是进入21世纪以来，人类社会发展与经济建设对于新材料与新技术的研究与开发提出全新挑战，因此，对于材料专业的人才培养需要创新和改革[2-3]。“材料科学前沿讲座”课程是基于新工科建设背景下，西安文理学院为材料科学与工程专业本科一年级学生开设的专业限选课程，共32学时，分4个学期完成，每学期8学时。该课程的改革与实践结合学校和学院对人才培养的定位及目标，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，重点介绍了材料科学与工程的基本概念、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料以及一些新材料新工艺的前沿基础知识、材料发展前景以及热点材料研究进展，旨在培养学生理论知识基础，提高学生专业技能[4-5]。

通过本课程的学习，要求学生掌握扎实的材料专业知识、表面工程领域的基础理论知识，并能了解有关新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。培养学生的社会责任感、良好的人文素养和团队合作精神，使学生具有一定的创新意识以及分析和解决材料领域复杂工程问题的能力，为今后从事装备制造、航空航天、冶金化工、生物医疗、半导体等行业的材料表面工程、增材制造、智能制造、材料测试与分析等材料相关领域，从事工艺设计、技术开发、生产与质量管理等相关工作奠定基础。

2 “材料科学前沿讲座”课程教学改革

主要从教学内容、教学方法、考核方式及课程资源建设等四个方面对本课程进行综合性改革，全方位全方面提升教学质量。

2.1 教学内容改革方案

根据本校材料科学与工程专业2018年人才培养方案的修订内容，将“材料科学前沿讲座”课程分为四个学期完成。

第一学期讲座内容：人才培养方案介绍（包括培养目标、毕业要求、核心课程、实践与创新活动安排等内容）、材料与人类文明发展过程、新型金属材料等相关知识及发展前沿动态。

第二学期讲座内容：无机非金属材料（水泥、玻璃、陶瓷材料）和有机高分子材料（塑料、橡胶、涂料等）等相关知识及行业发展现状。

第三学期讲座内容：复合材料、半导体材料、新能源材料、生物医用材料等相关概念、应用及前沿动态。

第四学期讲座内容：形状记忆材料、功能薄膜材料及环境治理及修复材料等新材料的相关知识及发展前景。该课程主要以讲座形式授课，部分内容由系主任或教研室专任教师讲授，每学期邀请其他高校或企业专家结合企业背景为学生讲授材料在相关领域的应用及行业发展状态，将理论与应用实践结合起来。授课过程中将教学与科研创新相结合，材料科学发展与中国经济发展相结合，将学生个人成长与专业学科发展相结合，并将课程思政元素融入到教学过程中，有助于开阔学生视野，全方面提升学生对材料学科的认识，更让学生在学习过程中增强专业认同感和行业使命感。

2.2 教学方法改革方案

教学方法是达成教学目标的重要环节，鉴于“材料科学前沿讲座”主要以讲座形式授课，采取了灵活的教学方式，主要采用合作教学和线上线下混合式教学两种方式。

2.2.1 合作教学

在充分考虑学生知识结构和学科建设方向的基础上，本课程对授课内容进行了划分，主要从传统的金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料，以及一些新能源材料、智能材料、环境保护材料等新材料进行讲授。实践证明，合作式教学可以起到事半功倍的效果，定期邀请高校及企业相关领域的专家进行授课，讲授人在教学过程中依据自己的从业经历及科研经历，把相关的企业应用案例或自己的科研成果融入到课堂内容中，将材料发展前沿与理论教学有机结合起来，基于此介绍各材料专业就业去向，提高学生的学习兴趣，可以让学生更好地掌握相关领域对专业人才的需求、行业发展现状及未来展望。

2.2.2 线上线下混合式教学

“材料科学前沿讲座”课程内容涉及面广泛，而课堂授课难度较大。因此，本次教学改革中采用线下课堂教学结合线上网络教学结合的方式，打破传统的以教师讲授为主，学生单方面接受知识的教学方法。以“学习通”网络教学平台为依托平台，课前在教学网站上传教材电子版、授课PPT、重难点知识讲解视频、章节测试题等教学资源。学生可以在课前进行预习，课中采用提问方式检查预习效果，课上利用学习通进行签到、章节测试、投票、话题讨论等互动环节，课后通过线上问卷调查形式及时了解学生对教学内容的掌握情况及授课方式的接受程度，教师对反馈信息及时作出调整与改进，提高教学质量。

2.3 考核方式改革方案

本课程学习是一个循序渐进的过程，教学方法的改革必然推进考核方式的改进，而建立科学有效的考核方式是达成课程教学目标的重要保证。本课程考核包括平时考核及期末考查，平时考核包括考勤、课堂表现、线上学习、文献阅读等，占总成绩的40%；期末考查主要采取课程论文的形式，学生通过查阅材料相关的文献资料，关注材料科学前沿发展动态，自己完成课程论文。旨在考查学生对材料科学前沿动态的了解与掌握水平，对新材料的制备及相关表征技术的掌握情况，对常见专题材料的基本概念、性能特点及应用的掌握与理解水平，学生查阅文献、总结文献的能力以及自己的见解等。另外，由于本课程的应用性较强，为进一步培养学生的对知识的理解能力，实现本院应用型人才的培养目标，考核中把应用能力的考核也计为期末总成绩的一部分。

2.4 课程资源建设计划

针对“材料科学前沿讲座”课程的改革需求，在超星学习通平台建立在线网络教学平台，建立纸质资源、网站资源、师资资源一体化的教学资源体系，实现资源的共享和及时更新。创建一整套教材、大纲、进度、作业、考查统一的教学资源。具体如下：选定符合课程发展要求的教材，并配备相关参考书目；搜集电子素材，制定与教材内容相匹配的PPT课件；完善教学教案，包括课时安排、教学目标、教学重点、教学难点、教学设计等；根据人才培养方案内容修订教学大纲；搜集视频、图片、动画等媒体素材，进行自动加工处理，添加到PPT中配合重、难点内容讲解，并上传到网络教学平台进行资源分享；建立论文题目题库；制定课程的问卷调查。组建教师团队，将教师的科研方向与授课内容有机结合起来，让学生在学习理论知识的同时，积极参与教师的科研项目或者学科竞赛，知行合一。

3 总结

随着中国社会经济迅速发展，新材料技术革命势不可挡，本文以“材料科学前沿讲座”课程为例，结合本校材料科学与工程专业人才培养目标，对教学内容、教学方法、考核方式、课程资源建设等四个方面的改革进行总结，全面提升教学质量。通过学习该课程，使学生掌握新材料专业知识，了解行业发展及前沿动态，提升对知识探索与创新的能力，同时增强学生的专业认同感和行业使命感，为做好一个材料人奠定基础。