信息化教学在材料科学中的应用

肖舒宁

上海理工大学材料与化学学院 上海 200093

1 材料科学学科的课程特点和教学目的

1.1 课程特点

在大学的学科之中，材料科学（Materials science），简称MS，属于理工范畴的学科。该学科是属于工科的一门入门学科，对后续的专业学习有非常重要的意义。材料科学的本质是一种研究和分析各种材料的内部组织结构、材料性质、材料生产加工过程及使用效能的一种学科，是结合了物理学、化学、冶金学和工程技术等各专业知识的一门学科，并且也一门具有非常强的实用价值的科目。材料学科作为材料成型与控制工程专业中较基础的一门课程，对整个学科的知识结构的形成具有一定的奠基意义，对该专业的学生进行后续专业知识学习打下坚实的基础。材料科学的重点课程内容为材料学、材料加工装备等核心课程；该课程的重点实践性教学环节有专业实习、机械设计基础课程设计、材料加工装备实习课程设计、专业技能综合训练、毕业实习、毕业设计等相关的活动环节；且课程知识点涵盖了金属学、热处理、材料力学性能、工程材料和工程应用等相关的知识点。该课程具有理论原理知识点多、规律特点多、课程内容的知识点多、理论计算的内容少但是内容知识点具有很抽象性的特点。对学生来说对其的学习也较为困难，是属于较难的一门科目，学生常常因为材料科学学科的知识点复杂导致难以理解、记忆较为困难、也难以在生活和试题中将其知识点进行应用等原因，出现对该科目出现学习兴趣不高，导致学习效果不明显的情况。所以教师要对其的教学方法进行不断提高，结合现代化的信息技术提高教学水平。

1.2 教学目标

材料科学（MS）课程的教学目标是培养专业的职业素质高且具备社会责任感的人才，能够掌握各材料和材料生产技术和材料性能、材料生产和应用工艺的基础理论和专业知识，了解材料科学与工程领域的现代信息。同时培养的人才要具有一定的材料科学专业综合实践能力、有对材料应用的创新能力、材料设计的能力和工程应用的能力，能在相关材料的工业、生物质复合材料、材料经营与贸易、产品质量控制与检验等领域的企业、科研单位、设计院从事与材料相关的专业工作，具备工程设计、工艺与设备控制、新产品研发、企业经营管理等复合型高级材料科学专业的人才。并且通过对材料科学科目的学习能够掌握其专业的知识，认识到材料科学能够推动社会进步和发展，激励自我通过材料科学的学习结合时代发展特点，创新材料的用途为时代发展做出贡献。

2 信息化教学的内涵和必然趋势

2.1 信息化教学的内涵

信息化教学是时代发展，科技进步的必然趋势，并且能够弥补传统教学方式的不足，是现代化教学不断改革和创新，也是未来教学发展的重要方向[1]。将信息化教学模式融入高校教师的教学工作之中，能够起到改善学生的学习环境，提高学生的教学条件，使得课堂更加生动和有趣，将学习方式变得更加科技化，使得学生的学习积极性得到提高，学生的注意力更加集中到教师的教学之中，提高了学生的学习效率。信息化教学应用到高校的课堂之中的目的旨在通过将多样化且全面的信息技术的功能得以综合应用，以此来提高材料科学教学课堂的教学水平，让学生能够在高校课堂的学习过程中其学习习惯的到更好的培养、对学习更加感兴趣。信息教学在高校教学之中的应用，是一种将互联网技术与各种教学资源和教学实践工作相整合的一种新时代的教学模式，通过课堂之中直观、形象且趣味十足的教学手段，来提高学生的学习能动性，实现在课堂之上学生是主体，教师是引导者的目的。信息化教学在高校中的应用主要具备了以下几点优势：

2.1.1 激发学生的学习兴趣。信息化教学本质是设计具有激发学生的学习兴趣的功能，相较于传统陈旧的教学模式，互联网信息科技应用下的高校课堂，整合了丰富的教学资源，为学生创设了多元化的教学情境，能够从视觉、听觉等各方面的感官的刺激，激发出学生极大的学习兴趣和学习探索知识的欲望。所以教师要充分挖掘和开发教材内容中的艺术价值和有趣因素，将知识与当下热门专业话题结合，借助信息化手段将知识传播给学生。比如，教师通过图片形式进行教学，或者播放音频、直观具体的教学视频等让学生充分认识到知识点的内容，对知识点有更加深入的理解。

2.1.2 学生自主学习能力的养成。信息化教学在课程中的应用能够促进学生自学能力的培养，通过信息技术教学系统中丰富强大的教学资源，为学生的自学提供优质的资源，通过高校教学平台的构建，使得学生能够在校园平台之中根据自己的时间和地点来进行知识的学习，在教师的教学引导下，让学生能够熟知远程教学的方法，适应远程教学的模式，督促学生完成教学任务，培养自身自主学习的能力，从而发挥出学生为学习主体的功能。在这样的信息化教学的模式下，让学生自主在信息科技化教学平台上搜索教学资源，学到知识，培养学生的学习习惯。

2.1.3 提高学习效率。在信息化教学的课堂之上，由于信息平台的教学内容和资源的多样性和丰富性，使得学生能够极大地融入学习之中。在各种教学图片和视频、音频等的感官冲击下，使得教学环境变得更加有趣和灵动，确保学生能够在一个非常好的环境中进行教学。既拓展了学生的眼界也打开了学生的思路，又使之的听觉和视觉，以及动手能力都得到充分得开发，使原本枯燥无味的教学课堂变得生动有趣，实现了提高了学生的学习效率的目的。

2.1.4 信息化教学进入课堂为学的学系创建了更好的互动体验。信息化教学在课堂之中的引入，提高了课堂教学的互动效率。让学生和教师之间得到了互动、学生和学生之间得到了互动、学生于教程资源之间得到了有效互动，能够提高教师对学生学习进展的把控，获得更多的反馈意见，为教师提高教学质量，优化教学手段提供了更好的参考。

2.2 时代发展必然趋势

自从互联网时代的到来，互联网的技术逐渐深入到各个行业，同时也应用在教学过程中，使得教学的体系更加完善和丰富。高校是为国家培养人才的重要地带，作为国家优先发展的重要事业，其课程教学要与时代科技发展同步，才能实现更好的教学效果。材料科学作为推动社会进步，提高人民生活质量，促进科技进步的重要学科之一，肩负着培养高素质材料专业人才的重任，要应用信息化的教学模式提高教学的质量，使材料科学的课程更加丰富和科学，让学生对知识的学习更加直观，促进材料科学专业人才的进步和发展。

3 信息化教学在当下高校课堂中的现状

3.1 科技发展速度快，信息技术更新较快

对当下信息化教学在高校课堂中的应用进行调查，了解到我国当下大部分高校都逐渐完善了本校的互联网信息技术设备。但是当下信息化教学平台太多，单位管理也不到位，造成多平台并存，学生要下载很多不同App，如：学习通，雨课堂、腾讯课堂等。这些问题使得对教师的信息技术掌握水平要求过高，而且学生使用的网络学习平台较多，且复杂，缺乏统一性。同时由于信息科技技术发展速度较快，导致平台更新频繁，出现当下教师在A平台进行教学工作，但是由于发现B平台的教学模式更理想，因此A教学平台突然被校领导要求更换，导致A上面老师辛苦创建的资源就全没了[2]，同时又要求教师对新的B平台进行研究和学习，重新进行教学研究。

3.2 疫情下学生对网络平台教学的需求量越来越大

由于当下疫情导致的学生无法返校以及相关防控要求，迫切需要信息化网络平台教学。在新冠疫情的影响下，多数学生无法进入学校正常学习的情况下，为了做到“停课不停学”，在家学习，实时跟进教学情况，各高校采用和网络平台的教学方式，一时间各网络信息化教育平台数量剧增，对网络信息化教学平台的要求也提高。

3.3 信息技术与课程整合的效果不理想

虽然目前大部分学校的互联网信息得到了普及，也将计算机教学应用到了教学之中，但是在深入挖掘信息技术资源，实现信息技术与课程整合的方面还没有得到更进一步的发展。且由于高校对课程与信息技术的整合还没有更加清晰的认识，导致信息化教学课程没有更好地发挥出信息技术的功能。

3.4 高校缺乏信息化技术的人才[3]

一是由于高校没有将信息化教学基础设备进行全面的建设，导致学校的信息化教学设备较为落后；二是高校缺乏具备相关互联网信息技术的人才，导致教师对信息化设备的应用仅停留在简单的操作方面，难以深入对信息化教学软件的功能和资源得到挖掘；三是缺少对信息化教学成果进行整合的人才，使得信息化教学成果较为独立，难以实现其实用价值。

4 信息化教学在材料科学教学中的应用策略

4.1 建立一键迁移的网络平台服务

针对网络信息化教学平台层出不穷，不断和更新的情况，为了避免教师教学资源的损失，高校信息教学部门要将网络信息化教学的平台进行融合，并构建一键迁移的服务，确保在使用新的教学网络软件后，教师原本使用的教学资源能够在新的教学软件上得到应用。需要学校信息教学部门推进平台整合和迁移，在使用新的教学软件前，将新旧平台的数据信息进行整合，将有效的资源进行迁移。

4.2 加强高校教师的信息技术的培训

一是要对教师进行信息技术知识的培训，引进信息技术能力强的人才，对教师进行信息技术相关知识的培训，提高教师信息化的素养，对教师的信息技术水平的掌握程度进行评分，提高教师信息技术的水平；二是要落实学校对校本的研究和科研工作，请专家和信息化教学水平建设工作较好的学校进行指导，提高教师对校本的研究水平，以此提高教学水平。避免教师在应用新的教学软件时，出现不会合理应用的情况，让教师能够适应不同网络平台的教学模式。

4.3 构建信息化教学和课程整合的有效模式

要做到将信息技术有机地融合到课程学习之中，完成课程的整体目标，就要在过去的教学模式之中加入信息技术的功能，构建信息技术与教学课程整合的新教学模式。教师要对课程之中“教什么”与“怎么教”进行思考，将课程内容进行分析，课程目标进行探索，对当下学生的专业知识的需求进行分析，确定教学目标，制定教学策略，搜索信息化技术的资源，合理应用信息化技术进行教学，使得教学课堂更加科学、直观和具体。比如，在材料科学的“金属凝固原理中的形核理论 ”课程中，由于该课程的知识内容的概念、原理、规律且公式非常多，需要学生具备较为抽象化的理解方式，教师可通过在电脑上展示图片和该理论的形成的形象化趣味故事，让学生对该理论进行深入了解，提高学生的积极性和学习兴趣。

4.4 完善信息化管理机制

高校领导要确保信息化教学的顺利开展和教师的信息化教学工作有一定的指导思想，就要制定标准的信息化教学管理的机制、教师教学水平和质量的考核机制、教师教学的评价机制，让教师能够严格按照规章制度进行信息化教学，实现信息化教学在高校中得到更好的发展和普及。

5 结束语

信息化教学在材料科学教学之中的应用为教师的教学带来了更多的思考和探索空间，通过信息技术在教学之中的助力，使得教学质量更好。同时在疫情影响下远程线上教学的应用，不仅极大地减轻了教师的教学负担，也让学生成为自主学习的主体，提高了学生的学习兴趣，为培养更优质的人才做出了重要贡献。目前高校信息化教学的发展和普及，还需要培养一批懂信息技术的高质量教师队伍，以此来促进人才培养目标的实现。