“金课”建设背景下“材料科学基础”课程教学创新与实践*——以湘潭大学为例

李发国 尹付成 岳慧君 （湘潭大学材料科学与工程学院；湘潭大学教务处）

2018年8月份，教育部印发了《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》（教高函〔2018〕8号），提出“各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰‘水课’、打造‘金课’，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量”。[1]“金课”的本义指的是国家实施的一流课程建设“双万计划”，也就是“金课建设”计划，即在2019-2021年期间，建设10000门左右国家级一流课程和10000门左右省级一流课程。“金课”和“金课建设”计划的出发点，基于一个共识，即我国高等教育在经历了从精英高等教育阶段转向大众化高等教育阶段之后，高等教育已经从规模扩张全面转向内涵式发展，高校的课程与教学需要实现一场以质量为核心的自我升华和变革。从近三年来学者围绕“金课”和“金课建设”开展的大量实践探索，通过课程教学各环节的再设计[2]以及转变各环节的教学中心（学生为中心、学习为中心、专业为中心等）来提升课程教学的质量。[3，4]主要实践经验包括：(1)激发学生兴趣。围绕课堂主阵地，采取更加丰富的教学手段引导学生思考，激发学生兴趣。[5](2)多元创新。“金课”课程内容要新颖，具有前言性，课程资源多样化，实时更新。传统课堂与网络课堂相结合，以传统课堂为主，网络课堂为辅，打造线上线下混合式教学，[6]不同的知识点用更适合的教学方式呈现，打造教学视频、教学设计、课件、教学思考、练习测试、学生反馈及教学评价等模块。(3)课堂延伸。将理论教学延伸至实验室、课程设计，将理论知识延伸至实验实践；[7]将课堂搬到工厂工地，实地体验，培养工程概念。(4)多角度、全过程考核。采用实践考核、章节测试、实验考核、平时成绩、期末考试等多角度、全过程考核。[8]

因此，将“金课”建设要求和成功范例引入“材料科学基础”专业必修课程教学，系统性地构建教研相互促进的教学模式，精心组织教学内容，采用多种教学手段，全方位考核教学质量，以最大限度地提升课程教学质量，实现课程目标，是极具现实意义的。

一、湘潭大学“材料科学基础”课程建设历程

湘潭大学自恢复高考以来就开始培养材料类专业的本科生，包括金属材料及热处理、焊接、模具、高分子材料等专业，材料类专业基础课程是“金属学原理”。20世纪90年代，随着材料类本科专业、材料科学与工程一级学科的建设，该课程改名为“材料科学基础”，并逐步成为金属材料工程、材料物理、材料科学与工程、新能源材料与器件和材料成型及控制工程等专业的专业基础课程。2017年开始课程团队将工程教育专业认证理念融入课程教学改革，在教学过程中实施团队教学，丰富教学手段，增加过程考核。2018年开始整理出知识点相关的思政元素并在教学中广泛实施。[9]2019年，课程团队积极响应教育部和学校号召，开展“金课”建设教学改革。2019年底，本课程被评为湖南省线下一流课程。本课程在课程团队建设、课程内容优化、教学方法改进和课程达成度评价等方面进行革新与实践。

(一)课程团队建设

教学的实施者是教师，教师职业道德、专业理论、科学观都会潜移默化地成为学生的思想导向。教师是教书育人实施的主体，也是课堂教学的第一责任人。持续提高专业教师思政理论及教学技能。教师通过继续教育加强理论、思想的学习，加强文、理、工教师之间的交流讨论。最终建立一支“以德立身、以德立学、以德施教”的课程教学团队。

(二)课程内容优化

按照“材料科学基础”课程教学大纲确定教学内容，建立教学内容与毕业要求之间的对应关系，打破教材的局限性，注重教学内容与其他课程的横向/纵向联系，改善课程知识体系，帮助学生记忆、理解和分析课程知识点。强调知识的实际运用性，梳理和构建课程内部的知识网以及课程之间的知识网，让学生明白所学知识“有什么用”和“能用来干什么”。达到增强学生知识运用能力、实践操作能力、方案选取能力、问题分析能力以及创新能力等。对此，挖掘课程思政元素，讲好科学故事，引入科学前沿知识，做好新旧知识的关联。

(三)教学方法的改进

按照“金课”设计理念来构建新型的课堂教学，打破传统的“固定教室”，依托课程中心（学习通）网络平台，采用多媒体等现代教育技术，开展讨论式课堂教学、“翻转课堂”教学等互动教学方法让学生主动学习融入课程学习当中。学生在获取“鱼和渔”的同时，还获取“欲和愉”，即有学习的欲望和愉快地学习。通过实例分析，激发学生“追根溯源”的科学态度以及正确处理科学问题的能力，有益于今后的科研和工作能力的培养。

(四)课程达成度评价

按照“挑战度”的要求，跟踪评估改革过程中“材料科学基础”课程教学质量。首先是对学生课程成绩的考核，可以分为两大块，即形成性考核和课程结束后终结性考试。其中形成性考核成绩占30%-40%，终结性考试成绩占70%-60%。形成性考核评分体系包括课堂测验、课后作业、课堂讨论、在线学习、课程调查报告等。其次要跟踪学生在后续其他课程学习中对“材料科学基础”课程相应内容的理解程度，以及工作、考研情况。通过专业课程知识点关联研究、问卷调查等方式建立可以量化的评估指标。

二、湘潭大学“材料科学基础”课程实施“金课”建设意义

(一)“金课”建设对全面提升本科教学质量具有重要意义

我国高等教育进入大众化阶段，数量的增加导致了高等教育系统的复杂化，不同水平与类型的高等教育机构间的课程质量表现得不尽相同。许多高校受扩招和保证就业等刚性因素的影响，实施严格的课程与教学评价、淘汰不合格大学生一直面临着较大的阻力和复杂的舆论环境，“混学分”“水课”“清考”等是在高等教育大众化进程中长期存在的难题。同时，高校长期以来存在着重科研、轻教学的倾向，这些使精英高等教育时期本不在人们视野中的课程与教学质量问题开始成为大众关注的焦点。[10]为此，教育部密集出台政策强调高校本科教学的重要性。尤其是自2018年以来，对本科专业建设、本科教学与课程质量等主题提出了非常明晰的要求。一流的大学要有一流的课程，一流的学科要有一流的课程，“以本为本”、回归教学等观念为越来越多的人所接受。可以说，“金课”建设计划及相关要求已成为新时代高等教育的自觉追求，是社会对高校教学质量，尤其是本科教学质量要求和高校自身在提升人才培养质量的合力结果。

(二)能够促进“材料科学基础”课程目标的实现与教学质量的提升

“材料科学基础”是一门典型的交叉学科的课程，基础性、理论性强，强调工程实践能力，知识点多，教学内容不断更新，对教学模式要求越来越高。本课程横跨并融合了金属材料、无机非材料和高分子材料的材料基础理论，又纵向连接材料测试、材料加工和材料应用等后续课程知识，具有知识跨度大、理论性强等特点，成为各高等院校材料专业相对难教、难学的课程之一。所以，课程教学中常出现“两浅现象”：学生浅学，教师浅教。因此，按“金课”建设目标开展本课程的教学改革已实现教与学质量的进一步提升。

(三)能为类似课程的教学提供可资借鉴的参考与范例

高阶性、创新性和挑战度是“金课”三个标志。目前专业必修课存在一些问题：(1)课程门类众多，单一课程课时量小，课程内容多，不少知识点只能“走马观花”式“点到为止”。(2)由于必修课成绩与评奖评优、保研等挂钩，学生中存在“考分第一”的思想，只对考点感兴趣，并不关心知识的系统性。(3)教师的科研、知识有限，不足以支撑课程教学。(4)团队教学存在知识衔接不连贯、教学风格切换导致学生不适应的问题。如何跳出专业必修课的共性问题，提升课程教学质量，发挥必修课程在培养人才中的作用，值得进一步思考、探索与实践。

三、湘潭大学“材料科学基础”课程“金课”之道

“金课”的本质特征是“两性一度”：高阶性、创新性和挑战度。[11]所谓“高阶性”，就是知识能力素质的有机融合，是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。所谓“创新性”，是指课程内容要反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。所谓“挑战度”，是指课程有一定难度，需要跳一跳才能够得着，对老师备课和学生课下有较高要求。“深度学习”是判断“金课”的价值标准，而“教学感知”是实现“深度学习”这一“‘金课’标准”的关键路径，其中，“优质讲授”又是其核心要素。[12,13]因此，构建“优质讲授”体系是关键。根据湘潭大学材料类专业人才培养大纲，结合专业科研特色，突破单一教材限制，构建高度组织化和结构化的知识体系；通过多种教学手段启发式教学；最终激活学生学习的热情，达到“优质讲授”。

(一)优化课程教学大纲

课程教学大纲是根据教学计划的要求，课程在教学计划中的地位、作用，以及课程性质、目的和任务而规定的课程内容、体系、范围和教学要求的基本纲要。按照工程教育专业认证要求、学院各材料类专业的人才培养方案，将课程内容-课程目标-课程支撑毕业要求进行了梳理，体现课程知识内容的基础性、交叉性，课程知识应用的广泛性、发展性，满足学生工程、科研能力的知识储备需求，满足学生后续课程学习、考研、工作的多方面需求。这就为课程的“高阶性”提供了纲领性指引。

(二)教学内容提质

“优质讲授”的关键是要有“优质”教学资源，这也是“创新性”的具体化：满足专业特色和学生需求的参考书、化繁为简的理论知识、纵横相连的拓展知识。“材料科学基础”课程市面上的教材有几十种，绝大多数教材的内容是以《金属学原理》为基础编写的。考虑到我院材料类专业的科研背景以金属材料为主以及我院考研录取率超过50%的情况，我们选用偏向金属学及全国大多数材料专业考研指定参考书籍为教学参考书籍。

“材料科学基础”课程开设于第3学期，是学生最早接触的材料学科专业课程，在前期的教学中，我们发现很多材料微观理论由于缺乏可视化资料造成学生晦涩难懂。为此，我们通过收集最新的原位观测研究成果或者动画演示来实现微观理论的可视化，不但讲清楚了理论，也让学生更直观地理解这些理论。

认识的辩证发展过程是实践、认识、再实践、再认识，循环往复的过程，学生在海量知识的学习过程中，很难做到完整的“实践-认识-实践”链。对此，我们引入“故事”来叙述“实践”。一是知识点的发展历史，包括该知识点何时发现、谁发现、有什么用处等等。二是知识点在目前应用情况、改进情况，包括在材料、机械、经济、社会关系的应用关系，存在的问题，新的科研发现等等。三是该知识点与别的知识点的关联关系，包括支撑该知识点的知识点以及所能支撑的其他知识点，最终构成一个知识点“思维导图”。

(三)课程团队能力发展

“优质讲授”需要“优秀”的教师团队，也是对教师个人提出“挑战度”。团队教学能够实现经验共享、知识共享、成果共享。以知名教授为团队负责人，组建“教授-副教授-讲师，老-中-青”有阶梯性的团队。课程团队经常讨论教学改革、交流教学经验、共同备课、共同评卷，鼓励多教师合上一堂课，鼓励年轻教师参加讲课比赛，实施教学改革，不断磨课，丰富老师的教学方法。近三年来，“材料科学基础”课程团队青年教师在学校、学院的讲课比赛中成绩突出，并且在教改方面做出了大量的成绩，获得湖南省教学成果奖二等奖1项、湖南省教改项目4项，发表教改论文5篇，个别教师也成为学院“走教学口”评职称的成功案例。

(四)发展多线程教学模式

“多线程”的教学模式提升“优质讲授”，也有助于对学生提出实实在在的“挑战度”。“多线程”是一个计算机术语，指的是在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。一个采用了多线程技术的应用程序可以更好地利用系统资源。为了提升一门课程教学资源的利用率，2020年下学期，课程团队在金属材料工程专业、师昌绪班开展“线下教学为主、线上教学为辅”的教学改革试点，借助超星学习通app+学校课程中心平台，将拓展知识、习题、互动环节放到线上，学生随时上网自学自测，课堂上传统的“一对一”互动转变为“一对多”互动，提高了学生的参与率，学生的平均成绩提升了10个百分点，受到学生广泛好评。

学生除了在课程教学中获取知识外，我们还将学习能力强的学生组织起来，开展学科竞赛、科研实验培训，串联起实验实践课程、实习、毕业论文等工程能力训练课程，激发学生的学习兴趣、科研兴趣、专业兴趣，形成良好的成长之路，从而为素质教育“高阶性”提供支持。近三年来，本科生发表论文、申请专利20余项，主持创新创业项目40余项，在全国热处理创新创业大赛、全国大学生金相技能大赛中都获得了较好的成绩。

(五)建立全过程闭环评估体系

“优质讲授”需要持续改进作为保障，打造动态“金课”建设体系。没有最好的教学，只有更好的教学，在教学过程中不断“评估-反馈-改进-评估”闭环评估才能把教学工作做到极致。为了提高课程教学质量，我们在教学大纲、课程内容、课堂教学、课后测验、期末评估、课程体系、学科竞赛、考研评估、校友反馈等各个教学环节中设置对“材料科学基础”课程实施闭环评估。评估包括教学团队内部评估、专家评估、教学督导评价、师生互评、校友评价、成果评价等。反馈包括对课程问题反馈、教学团队问题反馈、教师个人问题反馈、每个教学环节问题反馈。改进则由教学团队共同探讨改进方案，并付诸实施。再评估，除了对已存在问题改进的再评估，还要继续全过程跟踪再评估各个教学环节。

找问题、晒问题、讨论问题，不隐瞒、不回避、不拒绝，课程改革是一个持续发展的过程，同时也是与时代教学改革密切联系的过程，只有自己主动革新才能适应新形势，满足学生的需求，打造出真正的“金课”。

四、结束语

“材料科学基础”作为一门学科基础课，是材料类专业学生必修的一门基础课程，是学生期待最多，使用最多，应用最多的一门课程，对任课教师教学能力要求较高的一门课程，也是材料类专业教学改革中分量较重的一门课程。打造具有高阶性、创新性和挑战度的“金课”，需要课程团队的大胆改革实践，学生的广泛参与，管理部门的大力支持。