金属材料工程专业新型功能材料课程改革初探

摘要：选修课程的课程教学应贴合相应的专业培养目标，据此，本校金属材料工程专业的新型功能材料课程教学进行了“教”“学”“管”三方面的改革。改革核心是在现有教学内容上引入科技文献，以文献为载体，实施语言逻辑性、科学性、应用型的教学。具体方式采用翻转课堂的形式，但翻转的重心放在翻转的准备阶段，确保学生的自学过程扎实有效。课程改革进行了两轮，目前已实现了教学效果的提升，后续将持续改进，深化改革。

关键词：金属材料工程；选修课程；科技文献

新型功能材料是全国高校理工类专业普遍开设的一门专业选修课程，着力于培养学生对相关专业领域知识的了解和掌握。特别是在当前新工科建设和工程教育认证的大背景下，通过新型功能材料课程的学习，强化学生知识面的多样性，对于培养我国经济社会发展急需的高水平应用型人才具有非常重要的意义［1-3］。

本课程组面向金属材料工程专业的学生开设此课程，课程安排在第五学期，此前学生已经学习过“材料科学基础”“先进制造”等专业课，所以，在课前学生已经具备了一定专业基础知识。这样，本课程才能起到搭建学生常规课程与专业学习之间桥梁的作用，实现培养学生掌握和运用专业领域相关知识能力的目标。而本课程开设的初期阶段（2019—2020学年），在教学运行过程中遇到了教学内容不深、教学效果欠佳等问题，课程组教师在对问题进行深入分析后，进行了课程改革，在后两轮（2021—2023学年）教学中起到了一定的收效，希望对同行教师提供参考价值。

一、课程面临的问题

（一）课程教材难匹配

教学团队在正式授课前就对国内现有相关教材进行了调研，结果发现，目前少有专门针对金属材料工程专业编写的功能材料课程教材，大部分学校该专业课程所用教材均为不同版本的材料科学与工程大类专业的功能材料课程教材。这些教材虽然能够基本涵盖金属材料工程专业的专业内涵，但是仍然不能完全与金属材料工程专业的实际需求相匹配。能用于教学的内容篇幅有限，对专业学习支撑不足。另外，现有教材编写年份普遍较早，虽然这些教材在编写当时较好地反映了材料领域的发展前沿，但经过多年使用后，尤其是材料领域科学技术飞速发展、相关知识日新月异，早年教材的知识内容难免与目前材料领域的发展现状存在不同程度的脱节。

（二）教学内容简单化

课程教学中发现，如果以教材为依托来安排课堂内容，则教学内容会过于简单。因为教材与专业度匹配不高，能够使用的仅部分章节，其中大部分内容是本专业知识体系中的基础知识。并且，基础知识的呈现仅仅是通过归类的形式表达出来，而缺乏应用型的训练。照此设计的教学，难以形成有深度的体系性和逻辑性。进一步，教师的教学设计受此限制，难以对课程内容进行深化设计，甚至在部分章节的授课过程中，课程教学会异化为对专业名词的讲解，在一定程度上背离了本课程的初衷。

（三）教学形式单一

新型功能材料课程作为选修课程，目前的教学方式缺乏应有的训练环节。原因有两方面：一是受到教学内容简单化的限制，课程所能实现的教学形式也相对有限，目前绝大部分教学时间内采用教师讲授的单一形式；二是使用的教室为普通教室，教师可用设备仅投影仪和黑板，在这样的教学条件下无法提供更多的技术支持。教学形式单一，也削弱了学生对本课程的兴趣，学习动力不足。

（四）考核方式固化

目前，本课程的考核采用过程与结果相结合的方式，具体为以期末考试为主，适当考虑平时成绩，平时成绩为作业成绩的平均分。期末考试成绩和平时成绩在总成绩中的占比分别为70%和30%。设置这种考核方式的初衷是既注重学生的学习成效，又兼顾平时的学习过程。

但是，在课程教学完成两轮后通过复盘发现，该考核方式并不能全面体现学生的学习情况，也起不到促进学生学习积极性的作用。主要体现在学生平时学习表现并不积极，但成绩也能通过。甚至，部分学生存在侥幸心理，将主要精力放在了期末考试前的突击复习上，严重忽略平时的学习积累。比如，某同学平时作业不合格，平时成绩仅50分，但只要他期末考试卷面得分65分以上，综合下来他本课程的成绩就可以超过60分，即通过考核，而这就是考核方式失效的表现。

二、改革思路

针对上述问题，课程教学团队多次开展教学研讨活动，参考了相近专业类似课程的新做法［4-5］，结合本校实际，提出了以下课程改革基本思路：更新补充教学内容，以内容为核心，进行“教”“学”“管”三方面的课程改革，“教”以教材结合科技文献为载体、“学”以翻转课堂为主要教学形式、“管”以“N+1”为考核方式，如下图所示。

现行教学方式与改革思路图

（一）科技文献与现有教材结合

在现有教材基础上，引入科技文献，通过文献实现阅读、理解与归纳、转述，培养运用知识的能力。科技文献的引入，将带来多方面的益处。第一，文献的内容与专业领域对接准，内容深，既能覆盖金属专业的各个细分领域，又能带来最前沿的专业知识，让学生接触更广阔的金属材料专业内容。第二，在文献学习的同时，学生也能接触到文献检索等相关技能，为后续学习做好铺垫。

（二）翻转课堂与教师讲授结合

为了锻炼学生的语言应用能力，引入了翻转课堂的形式。翻转课堂是被广泛采用的课堂形式之一，主要作用是给学生充分的展示机会，展现学习成果［6-7］。同时，在翻转的背后，是学生课外时间的付出、自学能力的锻炼。这样的特点符合本课程的学习过程，在课后需要学生进行一定的自主学习，在课堂上展示学习成效，由教师进行点评与把控。所以，翻转课堂的引入不仅能调动学生的积极性，也提升了课堂时间内的教学效率。

（三）过程评价与结果评价相结合

教学实施方面有了改进后，考核方式也进行了相应的调整。由于引入翻转课堂，则需要对学生的翻转行为和效果进行评价。该评价中包含准备过程、展示效果、问答表现，主要评价学生的自学能力、展示能力、对话交流能力三项指标。翻转评价和平时作业一起，组成过程评价。结果评价仍然以期末考试的形式，题目突出综合性。这样的课程考核方式，相比之前的“作业+期末”的方式，能更全面地考查学生的学习过程和成效。同时，对学习过程有更详细的评价指标，也对学生的学习过程起到指导作用。

三、课程改革实施方式

根据以上改革思路，本课程的具体实施包含以下几个方面。

（一）教学内容方面

（1）以教材为基础：突出教材在课程教学过程中的基础性作用。在课程教学第一阶段迅速帮助学生通过教材学习掌握基础知识，并进入课程学习状态。通过扬长避短，既发挥了教材在帮助学生初步掌握基本概念方面的重要作用，又避免了缺乏金属材料工程专业功能材料教材带来的课程教学局限。

（2）以论文为主体：以论文、特别是综述论文为主要教学和学习对象。论文是学术界广泛接受和采用的学术交流手段，国内外研究者的最新研究进展大多以论文的形式发表并接受同行评议。在目前情况下，论文是国内外学术界普遍采用的学术交流形式。因此，在课程教学过程中，由任课教师提前收集整理金属材料领域相关权威期刊上发表的综述类论文，作为教学内容。

在论文的选择过程中，突出以下重点：第一，以论文为主体，由教师选择权威期刊的综述类论文，这类文章经过同行专家和编辑的严格把关，在词汇运用、语言组织等方面均达到了较高水平，学生直接接触和学习原文，能够迅速提高其综合水平；第二，以论文为主体，避免所学内容与教材内容的简单重叠，所选论文，均是在已有课程知识体系上的延伸扩展，既能够帮助学生迅速了解某一细分方向的基本概念和研究基础，又能够反映所在方向的最新研究进展，帮助学生了解掌握金属材料学科发展的前沿和热门领域。

（二）教学实施方面

在课程教学过程中，采取两阶段式教学，第一阶段以教师讲授为主，重点学习教材内容，学习基本概念和知识，第二阶段是论文教学，以翻转课堂为形式，以学生学习为主，教师指导为辅。

在课程教学第一阶段的尾声，需完成论文的分配工作，留给学生足够时间进行翻转课堂的准备。要求学生根据论文内容，重新整理组织，并形成PPT汇报，在课堂上介绍该论文的主要内容及创新点，并要求其他学生提问。

在翻转课堂中，需要注意以下要点：

第一，采用翻转课堂目的在于充分调动学生的学习积极性，因此在任务布置上，注重学生兴趣点和难度选择两方面，既要学生愿意学，又要学生能学得懂，才能确保学生有获得感和成就感。

第二，在翻转课堂阶段，课堂时间用于展示，实际学习时间更多在于课余学习时间。在当前的大学教学中，如何引导学生有效利用课余学习时间是一个亟待解决的难题，课余时间学习状态的不可控对学习效果有很大影响。因此，本课程采用明确的进度安排，使学生在自学过程中有明确的目标导向和任务节点，通过增加教师的参与来督促和保证自学效果。课程为32个学时，每周4个学时，共8周。前4周为教师授课阶段，后4周为学生的翻转展示阶段，但学生的翻转任务启动从第2周就开始。翻转的主题设4个，按主题分批启动。图中依次标明了学生的任务启动时间和汇报时间，每个主题的准备时间有3周，在任务启动后第4周的一次课上进行汇报。所以，从时间分配上，就突出了翻转准备阶段的重要性，准备阶段教师全程跟进，答疑指导。

第三，在翻转课堂环节，为了全面锻炼学生的听说读写能力，提倡采用脱稿汇报。同时，加入其他学生的提问环节，实现有听有讲有交流的效果。

第四，在翻转课堂教学中加入教师的点评环节，确保教师能够有效把握课堂教学运行，及时点评学生表现的优点和不足，确保课程教学运行得平稳有序。

（三）评价方式方面

在原有的期末考试为主、平时作业为辅的评价方式基础上，增加对翻转课堂的评价，形成更完善的过程评价，这样的综合评价方式也称为“N+1”方式。具体构成见表1。

评价方式的设计延续了教学内容和教学方式的改革思路，加强过程性评价环节，重点考查的是学生平时的学习付出和成效。因此，在占比设计环节，过程性评价占比40%，比原有的30%提高了10%。其中20%划为平时作业，作业是贯穿整个学习时间段的。剩余20%为翻转课堂，每位同学都有一次翻转任务。评价环节的比重分配需平衡学生在各项任务中付出的时间和强度，并不会因为翻转的加入而将过程性评价全部倾斜到翻转环节。翻转课堂环节，任课教师要对学生的课前准备、课堂讲解、互动问答等环节的表现分别打分。最后，期末考试环节占比60%，重点考查学生对专业知识的综合运用能力，题型以综合性试题为主。

四、课程改革的初步成效

以上述课程改革基本思路和具体措施为依据，金属材料工程专业新型功能材料课程教学团队在近两轮教学中大胆实施、稳妥推进，课程改革取得初步成效。

首先，学生在课前、课中和课后的学习中积极性和参与度明显提高，课堂气氛活跃，师生互动频繁，受到学生好评。

其次，本课程的改革符合工程教育认证持续改进的理念。从课程目标达成效果看，本课程的两个课程目标（详见表2）在改革实施后，达成度均显著提升，最新一轮课程目标完成度均在0.8以上，实现了教学效果的提升。

表2工程教育认证视野下新型功能材料课程目标

课程目标1

掌握材料科学基础、金属材料学等相关的专业知识，能够准确理解专业术语在特定语境下的含义

课程目标2

了解专业领域的最新发展动态，具备一定的国际视野和外语应用能力，能够阅读和翻译科技文献，具备较强的金属材料工程专业沟通交流能力

此外，通过本课程的学习，帮助学生培养了基本的文献阅读能力，具备了基本的文献归纳总结能力，不仅为学生专业综合实践和毕业设计等综合性、实践性学习环节打下了良好基础，更为学生走上工作岗位和攻读研究生深造提供了帮助。

五、总结与展望

目前本课程的改革措施初见成效，但仍存在不足，有以下几方面可以继续改进。比如，教师参与度，本课程组目前有任课教师3位，后续将邀请更多专任教师加入，由教师发挥各自的研究专长，分别负责金属专业细分领域的翻转内容，从而对教学内容、学生指导进行更深入的把控。再者，构建助教团队，主要由硕士研究生组成，在文献的检索、阅读方面对本科生进行辅助指导，助教团队的指导可以覆盖到每一位学生，使得翻转课堂的实效得到进一步优化。

参考文献：

［1］佟运祥，王香，田兵，等.《功能材料》课程教学方法思考［J］.大学教育，2014（11）：151-152.

［2］田进涛，周莹，江逸群，等.任务驱动教学法在《新型功能材料》课程中的创新应用［J］.教育（文摘版），2016（2）：45-46.

［3］白玉，马文，王俊.工程教育专业认证背景下的功能材料课程改革研究［J］.中国现代教育装备，2021（7）：93-94，100.

［4］杜袁鑫.研究型教学模式与创新型人才培养——关于《功能材料》课程教学改革的一点思考［J］.合肥师范学院学报，2018（3）：87-88.

［5］郗悦玮，翁云宣.新工科背景下功能材料专业认识实习课程设计与探索［J］.广东化工，2023，50（8）：210-212.

［6］王琳，李成威，陈书文，等.功能材料概论课程教学改革［J］.中国冶金教育，2015（2）：23-25.

［7］雷艳秋，赵文芝，田福利，等.功能材料课程教学探索与实践［J］.广州化工，2013（22）：174-175.

基金项目：2022年江苏理工学院教学改革与研究项目（11610512301）

*通讯作者：张扬（1988—），男，汉族，江苏宜兴人，博士，副教授，研究方向：金属材料。