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论文摘 要:根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点,通过改革原有的课程体系,优化课程结构,修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色,体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。
材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科,受到了各国政府的重视,许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求,经安徽省教育厅批准,我校于2003年增设了材料化学本科专业,并在当年正式招生,目前已经有5届毕业生,学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业,培养的是应用型理科人才,所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习,还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标,使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求,是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念,深化教育改革,革新教学体系,优化课程体系中实践性教学环节,才能培养出掌握基本理论知识,动手能力强,富有创造精神的材料化学专业人才,才能办出高水平的材料化学专业,以满足经济建设和社会发展的需求。
1 材料化学专业人才培养方案基本框架
从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发,设计培养方案、课程体系,优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。
公共基础课程包括:思想教育,体育活动,大学英语和计算机基础等。
通识教育课程包括:人文社会类,自然科学和艺术类等知识体系。
专业课程包括:大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。
专业选修课程包括:材料化学专业方向性选修课程。
实践性课程包括:课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。
2 材料化学专业课程体系设计
材料化学作为化学和材料科学的交叉学科,其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论,培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时,我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性,将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础,把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后,陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程,在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限,我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养,统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中,课程教学计划课内总学时为2633学时,学生毕业应取得总学分为154学分,其中,通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致;专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设,更加突显材料化学的特色。
3 构建相对完善的实践教学体系
3.1 构建新的实践教学体系
材料化学作为一门实践性很强的交叉学科,在教学计划中强化实践教学环节,确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位,我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次:一是基础实验层次,注重基础技能训练,培养学生对科学现象的观察和分析能力;二是测量实验层次,注重专业技能训练,设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容,培养学生的专业实践能力;三是综合实践层次,注重综合素质训练,设置了毕业设计(论文)、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容,培养学生对所学知识的综合运用能力。
3.2 更新重组实践教学内容
在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分,占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心,优化和重组了原四大化学(无机、有机、分析和物理化学)实验教学的内容与结构,将实践教学内容分层次进行教学,确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系,涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时,积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革,减少验证性实验,积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验,强化毕业论文实践环节的检查和指导;加强校企合作,积极安排生产实习和社会实践活动,进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养,培养学生的动手能力和创新能力。
4 结语
材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标,结合社会需求和学科发展实际,研究建立专业人才培养模式,提高材料化学专业毕业生的就业能力;以能力培养为本位构建专业课程体系,提高学生的理论知识水平,课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划,在四年教学计划的基础上,分析理论教学相关课程,优化教学内容,合理分配理论课程学时数,使课程体系逐渐趋于科学、规范,达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。
参考文献
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[5] 孙建之.材料化学专业实践教学体系的改革[J].中国教育技术装备,2011(1):66.
关键词:材料物理专业;材料物理化学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)43-0115-03
一、材料物理专业的特色
材料物理专业是“研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律,为各种高新技术材料发展提供科学依据的应用基础学科,是理工融合的学科”[1,2]。材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科,主要通过各种物理技术和效应,实现材料的合成、制备、加工与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用;新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。材料物理将理科的知识传授与工科的工程能力培养相结合,使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合,具有“亦工亦理,理工相融”的特点。
二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位
材料物理化学是贵州大学材料物理专业本科生的学位必修课程,这门课程是从物理化学的角度研究材料科学与工程的基础理论问题,从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。该门课程的教学目的在于提高学生的专业知识水平,培养学生科学的思维方式和独立的创新能力,以及综合运用基础理论来解决实际问题的能力。材料物理化学是材料物理专业非常重要的专业基础课,它以高等数学、大学化学、大学物理等理论基础课程为基础。高等数学是学习物理化学的重要手段和工具,物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。认识到大学物理和物理化学中热力学内容的衔接,了解大学物理中原子结构知识的介绍,协调好与大学化学中原子结构部分内容的关系,突出重点,避免重复,讲清难点,是材料物理化学教学中值得注意和认真对待的问题[4]。材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程(材料腐蚀与防护等)的基础课程。材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分,就要运用材料物理化学中诸多热力学基本知识,如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。材料物理化学如同一座桥梁,将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来,以完善专业知识的系统与连贯性。同时,材料物理化学作为一门重要的专业基础课,是许多高等院校研究生入学考试的必考科目。材料物理化学与材料科学与工程各专业相关的生产生活联系紧密。新材料的设计、合成以及产物性能的提高与可控自由基聚合反应中所用的新型催化剂和引发剂息息相关。在材料表面改性过程中,界面效应是起理论指导作用的。电化学在材料领域应用广泛,例如:熔盐电解法制取金属铝、多种稀土金属及其合金,金属在使用过程中的腐蚀及防护等,新型的化学传感器、燃料电池、锂离子电池的研究和生成都要用到电化学理论。而对于发展迅速的前沿材料纳米材料,如何制备具有规定尺寸和组成的纳米颗粒、测量其性质、了解它们的特殊性质与颗粒尺寸的关系等很大程度上依赖于科学测量手段和化学化工技术,这也离不开材料物理化学基本原理的指导。
三、材料物理化学的教学难点
根据在以往的教学过程中的观察与经验,材料物理化学是一门老师难教、学生难学的课程。这首先是因为材料物理化学课程与数学物理联系密切、抽象概念多、数理推导多、公式繁杂等特点。许多学生见到大段连篇的公式推导就会产生畏难心理,丧失学好该课程的信心,然后就逐渐厌学甚至放弃学习。再加上该门课程对于材料物理专业的学生来说,课时相对较少,要在有限的学时中掌握较多的内容,使得以往的教学出现点到为止,认识学习不够深入的现象[5]。该门课程的授课对象是大学二年级上学期的学生,处于这个时期的学生学习兴趣和学习热情处于整个大学的全盛时期,求知欲强,精力充沛。面对这样的学生,如何有效地利用他们的求知欲,激发起学习该课程的兴趣,并针对他们的缺点,制定行之有效的方法及对策,使其通过该门课程的学习,培养起运用物理化学的方法进行科学研究和解决实际问题的能力,是值得我们教学工作者值得思考并认真对待的问题。
四、材料物理化学的教学改革
针对上述问题,为提高材料物理化学的教学质量,激发学生的学习兴趣,培养学生能力,我们对材料物理化学课程教学进行了多方面的改革。
1.教学内容上的改革。(1)教学内容与材料物理专业特色相结合。针对材料物理专业“亦工亦理,理工相融”的特点,材料物理化学的教学思想与内容安排也要做到理工相融。既要把重点放在物理化学的基础理论、基础知识、基础技能的教育上,比如要对基本概念有比较深的理解,对重要公式能够熟练掌握,对课程作业有严格的要求等,以加强学生对理论知识的认识和理解[6]。同时,教师也要认识到工程教育是材料物理专业学生培养中不可缺少的重要组成部分,要彻底改变传统物理化学教学模式下工程教育处于从属地位的状况。我们既要强调物理化学学科的理论性和科学性,又要从工程需求的实际出发进行考虑,不能重科学轻技术、重理论轻实践,不能从理论到理论,而应注重相关结论的物理意义、适用范围,注重科学理论与工程问题的结合。(2)教学内容与科研实践相结合。材料物理化学课程应积极倡导科研与教学资源共享,以科研促进教学,适时地将最前沿的科研成果渗透到教材、教学和实验中。将科研课题和教学相结合,实现科研对教学的带动作用。如能实现教学和科研的互动,这将为本科生完成毕业论文,继续读研深造奠定坚实的基础,并能大大提高学生分析问题解决问题的能力、实验操作能力以及计算机软件的使用能力。同时将教学与教师的科研实践相结合,还有利于调动学生学习和进行实验操作的积极性及兴趣,启发学生的思维,激发其探索精神。例如,可将材料物理系教师的科研课题“稀土氧化物纳米颗粒的制备”与相关化学热力学和界面现象的知识相结合来进行教学,将教师课题“激光熔覆制备生物陶瓷材料”与相关的热力学知识相结合,如反应吉布斯自由能的计算及其作为反应判据的应用,等等。还可以鼓励感兴趣的学生参与到教师的科研实验中来,学以致用,加强知识点理解的同时,拓宽视野,锻炼科研及动手能力。
2.教学方法上的改革。(1)传统与先进教学手段相结合。传统的教学手段板书由于其单调、枯燥的特点已不能完全适应目前的教学要求,而多媒体辅助教学手段是图、文、像、色集于一体的现代化教学手段,它的应用使原本量大、抽象、复杂、枯燥无味的理论知识,通过形象、生动、直观的形式表现出来,调动了学生的积极性和学习兴趣,便于学生对知识的理解和掌握。同时,也为教师节省了大量板书绘图的时间,加快了授课进度也增大了教学信息量[7]。比如相平衡与界面现象这两章,利用多媒体手段能将各种相图、亚稳状态及润湿现象能内容形象直观地表现出来,配上动画效果,更便于学生的认识与理解。但是在整个教学过程当中,多媒体也不是放之四海而皆准的教学手段,在一些公式的推导演示以及课后习题的讲解过程中,配以一定的板书,将会起到解释充分、循循善诱的教学效果,使学生有充足的时间理解消化相关重点及难点。总之,不同形式的教学方法、教学手段须依据教学内容、学生能力、教学需求等灵活应用,才可较好处理有限的理论学时与教学内容多、传授知识与培养能力、主体与主导之间的关系,有效地提高学生学习兴趣、自学能力、综合素质,取得良好的教学效果。(2)教师指导与学生自主学习相结合。传统的材料物理化学的教学模式是填鸭式教学,老师讲,学生听,老师主动教,学生被动学,这样的教学模式使学生的主观能动性得不到体现和发挥,因而造成事倍功半的教学效果。师者,传道、授业、解惑也。教师除了完成传道授业的任务外,也要试图将学生的学习潜能激发出来,对此,我们采用了以下方法:①在教学中采用重点难点教师讲授、简单章节学生自主学习的方法。学生自主学习之后,采用课堂提问的方式以检验学生自主学习的学习成果。前面我们讲到学习材料物理化学的大二学生,具有较强的学习兴趣和能力,我们采用自主学习的方法将其能力激发出来,使学生的学习变被动为主动,从而收到事半功倍的教学效果。②采用模拟教学方式,进行角色互换,促使学生主动学习的同时,培养体恤他人、尊重他人的人文品质。对于某些难度较低易于理解的章节,比如新相生成与亚稳状态,可以让学生提前准备,然后走上讲台,与教师互换角色,完成自主学习的同时,更亲身体会教师备课、授课的整个过程,从中体会不易,进而达到互换立场、尊重他人劳动成果的品质培养效果。③课堂练习和作业讲解时,可采用分组讨论的形式,以培养合作交流、互助学习的精神。在教学过程中除了教书,我们更注重育人。学生完成学业进入社会以后必将经历团队合作的过程,我们通过分组讨论和学习的形式,将教学与育人相结合,以培养学生适应社会所必需的互助与合作交流能力。(3)短期教学与长期辅导相结合。贵州大学材料物理专业的材料物理化学的教学只有80个学时,大二上的一个学期就能完成相关内容的教学。但该门课程是一些学校材料类专业考研的必考科目,为了帮助学生在完成必修的学分之后还能更深入地学习该门课程,我们还为已经完成该门课程学习的学生提供长期的辅导,给学生提供答疑解惑的帮助,以助其完成进一步的深造和学习。
随着高等教育改革的不断改革和深化,社会对新时代大学生的需求,以及材料科学与技术的发展带来的知识信息量的快速膨胀,要求学生具备更加牢固的知识基础,更加灵活地运用知识的能力。在材料物理化学课程的教学改革过程中,我们体会到,只有不断地思考与改革,总结出一套顺应社会和学科发展的教学方法,才能提高教学质量,培养学生的综合能力,提高学生的逻辑推理能力以及分析问题和解决问题的能力,增强学生的创新精神和实践精神,从而适应新世纪科技进步与科学发展的需要。
参考文献:
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关键词:跨专业;研究生;培养
作者简介:王建江(1963-),男,浙江温岭人,军械工程学院基础部,教授,博士生导师;黄红军(1972-),男,山西运城人,军械工程学院基础部,副教授。(河北石家庄050003)
中图分类号:G643 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)07-0016-02
随着军队院校研究生招生制度的深化改革和招生规模的调整优化,跨专业招收、培养研究生在一些学科与专业正日益显现并会更加突出。近五年来,在笔者培养的材料科学与工程专业工程硕士、同等学历硕士、全日制硕士中,跨专业研究生占到了70%左右。分析跨专业研究生特点,研究培养跨专业研究生的有效措施,保证培养质量,提高培养水平显得格外重要。
一、跨专业研究生的特点分析
1.生源和专业基础分析
近年来军械工程学院材料科学与工程学科跨专业招收的研究生主要有三种情况。
(1)跨专业调剂。由于受多种政策和因素影响,考生生源不足,上线研究生不多,够复试条件的研究生数量小于招生计划数量,每年不得不从其他富裕专业(通常是机械类专业)调剂研究生。这部分研究生除了在本科阶段学习过40~50学时的“工程材料”课程外,基本上没接触材料科学方面的课程和知识。
(2)跨专业报考。这部分学生对材料科学与工程学科具有浓厚的兴趣,立志从事材料科学与工程专业的学习与研究。为了考取研究生,他们自学了大量的“材料科学”课程,特别是对研究生入学考试确定的初试专业课程和复试专业课程下功夫较大,准备比较充分,成绩也比较好,具有一定的专业基础,但他们毕竟没有系统学习过材料科学与工程专业课程,为了考取研究生,突击学习痕迹明显,死记硬背的东西较多,融会贯通、举一反三、灵活应用的能力偏弱。
(3)为躲避研究生入学考试课目“数学一”而跨专业报考。我院材料科学与工程学科确定的研究生入学考试数学课目为“数学二”而非“数学一”,部分考生由于数学功底较弱,担心“数学一”难度大,考不出好成绩,受社会现实的驱动选择报考了本专业,由于目的和动机不同,这部分学生材料科学的基本理论、基本知识、基本技能也较弱。
总之,跨专业报考的研究生相对于本专业研究生而言,在专业基础知识的掌握和基础理论积累方面比较薄弱。
2.心理和优劣势分析
跨专业学习并不是一件简单的事,一切从头开始,这需要勇气、动力和毅力。跨专业研究生能够和本专业研究生坐在一起,站在一个起跑线上学习和研究,这本身就说明了跨专业研究生勇于挑战、肯于付出和战胜自我的精神。当遇到挫折、困难或不公正待遇时,跨专业研究生会表现出更加坚强的心态、信念和理想。
另外,跨专业研究生也具有非跨专业研究生所不具备的优势。首先跨专业研究生大多具有交叉学科的知识结构,无论是基础理论还是专业实践,跨专业研究生受到来自不同学科方向文化和知识体系的熏陶,具有复合型人才的优势;其次,跨专业研究生容易认识到自己的长处和不足,会注意取长补短,发挥长处。
二、跨专业研究生培养措施
1.搞好入学教育,树立学习信心
材料科学与工程专业的本科生在大学期间除了学习高等数学、大学物理、外语、计算机等公共基础课外,还要学习材料科学基础、材料现代分析方法、材料制备工艺、材料性能分析、新材料、材料实验、材料管理等专业课。本科四年的学习使得他们掌握了扎实的材料科学基础理论知识,具有较强的实践能力,建立起了材料科学概念,形成了材料思维习惯。而跨专业研究生在专业知识结构、知识积累上有所欠缺,常常会造成在进入研究生学习后“水土不服”、“消化不良”的现象,表现为不具备独立思考问题和解决实际问题的能力,学习能力差,材料概念不清,不熟悉专业学术话语,缺乏创新思维。为此必须搞好他们的入学教育,纠正动机偏差,讲清跨专业学习的利和弊,在认识差距的同时看到优势,使他们明确学习目的,树立学习信心,要求他们勇于克服困难,按期完成学业。
2.补修基础课程,夯实专业基础
对跨专业考入的研究生,军械工程学院在课程设置上与本专业考入的研究生没有区别,课程设置统一,培养计划刚性,不考虑个体差异,不照顾个体要求。由于跨专业研究生与本专业研究生的专业基础相差太远,研究生授课教师往往顾此失彼,常常会使本专业的学生觉得授课深度不够、提高有限,而跨专业研究生却难以理解,从而使正常的研究生教学受到冲击和困扰,影响教学效果。
材料科学学科具有一套独立的理论体系和思维方式,它不仅在专业基础上与计算机、自动化、电子类专业相去甚远,而且思维方式独特。尽管学生学习努力,但由于缺乏系统的材料科学基础培训和思维训练,对材料类课程的学习难以摆脱夹生不熟的状态,听课的过程似乎明白,但难以用自己的语言表述出来并运用到实际工作中,对一些概念和理论似懂非懂。
授课教师应优化教学内容,注重因材施教。指导老师要加强个别指导,筛选本科阶段“材料科学”3~5门重要核心课程作为补修课程,强化跨专业学生的“材料科学”基础。为帮助跨专业学生建立对材料科学的感性认识,培养材料学思维习惯,安排他们到实验室指导本科生毕业实习,做到教学相长。督导跨专业学生利用丰富的网络资源自学相关知识,弥补跨专业研究生所需要的基础理论未来向深度和广度拓展的缺陷,从而为培养其研究能力、创新能力和综合素质创造条件。
3.依据学生特点,选定研究方向
导师是培养研究生最为重要的环节,在研究生培养中起着其他个人和机构无法替代的重要作用。对学生的严格要求大多需要通过导师才能有效落实。导师在充分考察、了解学生的兴趣和特长后,在征求学生意见的基础上帮助其选好论文方向。如数学、计算机基础较好的研究生更多地安排一些材料制备过程中与数值模拟、仿真有关的课题;动手能力较强而理论功底较弱的研究生,安排一些倾向于材料制备工艺方面的课题;机械制造专业的研究生安排一些注重与材料制备设备相关的课题,这样有利于学生扬长避短,增强自信,提高对材料学研究工作的兴趣。通过撰写论文锻炼和提高实际工作能力,他们毕业后达到与本专业生源同样的培养质量。
4.凝炼导师文化,促进师生互动
(1)坚持师生在教育上是授受关系,导师处于主导地位。坚持师生在人格上是平等关系,导师应以尊重学生的人格、平等地对待学生、热爱学生为基础,进行正确地指导、严格要求和民主型的管理。
(2)坚持师生在道德上是相互促进关系。导师应该强烈感受社会的迅速变化和知识的不断更新,加强与学生的互动,自觉不断地自我充实和提高,不断更新自己的观念,形成有组织的讨论、研究氛围,在教育培养研究生活动中不断发展自己。导师要注意对学生学习行为的观察和评价,形成对学生新的了解和认识,及时修改对学生的某些要求与期望。导师通过自己的努力影响、感化学生,增进学生对导师的了解,从而激发学生更加自觉、主动地学习和工作。在研究生中间提倡互帮互学,博士生带硕士生,高年级研究生带低年级研究生,本专业研究生帮跨专业研究生,在研究生中广泛开展学习研讨活动。
5.加强学术交流,营造创新氛围
要培养高质量的跨学科研究生,必须要有好的学术氛围。广泛开展学术交流,鼓励学生参加多种多样的学术活动,有利于学生了解本领域的前沿工作,提高专业水平和表达能力,有利于学生开阔眼界、拓宽知识面。近年来,我们坚持博士研究生在校期间外出参加学术交流会议人均不少于3次,硕士研究生人均不低于1.5次。研究生们通过参加国际、国内学术会议进一步了解到本领域科技与学术发展的信息,增长了他们的专业知识,提高了学术水平,拓宽了研究思路,并结交了一批同行,同时,也提高了他们对信息的认识程度以及捕捉、分析、判断和吸收信息的自觉性。
6.严格跟踪检查,严把论文答辩关
严格研究生中期筛选制度,对课程学习成绩出现黄牌的研究生进行个别谈话,达不到要求的推迟开题。
对待跨专业研究生和其他研究生一视同仁,实行统一的研究生开题评审制度和研究生论文进展中期检查制度,组成专家组听取研究生汇报,回答专家组的质询,检查学术情况,对个别较差的学生推迟开题、延期答辩,在研究生中营造一种警示、促进和努力学习的氛围。
几年来的坚持与实践,学院材料科学与工程学科研究生的培养质量得到充分保证,研究生论文的盲审平均成绩达85分以上,所有研究生都如期完成学业,顺利获得硕士学位。
参考文献:
[1]纪军,倪承普,罗秋敏,等.跨学科研究生培养质量体系的构建[J].航海教育研究,2007,(2):93-94.
关键词:材料化学;建设;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0096-03
材料化学是在学科的生长和发展的互相交叉、互相渗透中,由作为基础学科的化学更直接地介入到材料科学而形成的。材料化学是以材料为研究对象,主要研究材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量,并不是材料的化学性质。随着科学技术的迅猛发展,材料化学所面临的各种困难,需要通过不同学科之间的相互交叉与融合来解决。而学科的交叉和融合,就是在不断的改革中进行和完善起来的,材料化学的兴起就是一个典型的例子。新材料技术是国家重点发展的高新技术之一,且与重庆市的地方经济紧密相连。作为重要的专业基础课程,《材料化学》是材料类专业的一门专业主干课程,该课程力图融会不同学科,建立起各学科专业基础知识的共同点,汇集各学科专业语言的相同点,并使教学课程系统化、整体化,从而使学生尽快地接近并领悟材料科学的专业和前沿领域。本人结合在西南大学材料学院硕士《材料化学》课程中的教学经验及科研中的实践体会,首先对该课程存在的问题进行了阐述,然后在教学内容、方法和手段、培养要求以及实验教学等方面对该课程进行了探讨并提出了该课程教学对策。
一、《材料化学》课程中存在的问题
首先,材料化学是一门新兴学科,该学科发展时间较短,课程教学资料较少。不像传统的基础化学学科那样,经过长期的教学和科研积累已经产生一些经典而权威的教材和参考资料。近年来,尽管已出版了一些关于材料化学的教科书,但由于教材的侧重点不同,其教材内容大相径庭。在21世纪,随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学学科领域的不断进展,作为新兴学科的材料化学发展日新月异,各种新材料层出不穷,并在基本原理、制备技术、表征手段以及性能研究等方面取得了很大的进步,但针对《材料化学》课程的教材内容较老,更新较慢,以至于本学科的新技术、新成果的研究和进展不能及时充实到教材中。
其次,如何设置材料化学专业相关课程,并建立起相关课程之间内在、合理的联系,以及如何安排好材料学与基础化学学科的相关课程等方面,目前还有很多问题值得探索。另外,《材料化学》课程以化学的基本概念、原理及定律为出发点,阐述材料本身的结构、性质以及它们在外界条件下发生的变化现象,以揭示其变化规律,从而指导材料的科学研究与开发。迄今为止,国内开设材料化学学科的大学有几十所,其地域分布呈现工业布局特点,即东部多于西部,北方多于南方。目前,如何在较短的时间内,让学生了解并掌握材料化学以及相关领域的基础内容和专业语言,是我们研究的一个重要课题。另外,如何在有限的学习时间内,合理安排材料化学及其相关课程的学时比重,也有待于进一步研究。
二、根据学科特点,用心组织教学内容
材料化学融合了材料学和化学两大类学科,材料化学专业的基础课程主要涉及物理学、热力学、材料化学、冶金学、电化学等方面知识,特别是无机化学、物理化学,因此该学科涉及的内容极为广泛;同时,针对研究生的教学层次,在内容的深度、广度和新颖性上又有一定的要求。因此,教师在材料化学课程教学内容的组织上,必须根据本课程的学科特点,兼顾广度和深度,体现内容的新颖性,还要力求反映当代材料化学前沿理论、科技成果、应用前景和最新发展动态,以及材料学与工程产业的发展状况。在教学内容方面,我们务必要使学生从材料自身的结构、性质、制备和表征等基本要素出发,理解材料科学中的相关化学问题,做到理论与实践相结合,从而将自己所学的化学知识应用到材料的研究与开发中。另外,通过对该门课程的学习,使学生充分了解材料科学的发展状况,并掌握一些新概念、新技术、新工艺;同时还要使学生掌握纳米材料、能源材料等新材料的基础知识和理论,以及物理化学、电化学、催化化学等化学知识在材料化学中的应用。目的是培养学生运用化学知识解决实际问题的能力,使学生理解并运用新型材料的制备方法。本课程教学中,我选择了朱光明教授编写的《材料化学》作为教材,另外,还选择了唐小真教授编写的《材料化学导论》和石德珂教授编写的《材料科学基础》作为主要参考书。根据材料化学的学科特点,我们将教学内容分为两大部分:第一大部分是材料化学的理论部分,其内容主要包括材料的结构、固相反应和热力学基础等;第二大部分系统阐述材料的设计、化学制备和表征技术等,是理论部分的延伸和应用,同时,这部分内容还结合本校材料专业的一些科研成果和研究进展,重点突出新型功能材料的化学制备方法。这样就加深了学生对前面理论知识的理解和掌握,开阔了他们的视野,激发了他们的学习兴趣、增强了他们的创造激情,为新材料的研究和开发奠定了坚实的理论和应用研究基础。
三、结合课程特点,灵活选用多种教学方法和手段
相对于本科生来说,研究生的思维更加活跃、思路更加清晰、动手实践能力较强、自学能力更强、更喜欢去主动学习,因此,在教学中,我们要充分利用这一特点,改进传统课堂以教师为主、学生为辅的教学方法,积极实行启发式、互动式和讨论式教学,有意识地采用设疑或质疑的方式,引导学生独立思考,分析讨论得出正确的结论,由接受知识转变为创造知识。同时注重启发学生的思维方式,着重培养学生的逆向思维和发散型思维,培养学生创新意识和创新能力,从而提高学生的综合素质。例如在讲授各种新型材料时,我们要多留给学生一些自学和独立思考的时间。为培养学生的自学能力和提高学生学习的积极性,我们实行了学生参与教学这一新体制,改变了传统以教师为中心的教学方式。在每次上新课前,我们让学生课下通过图书馆和互联网等媒介积极查阅相关资料,制作成PPT参与讲解,并回答同学的疑问。通过这种方式可以提高学生学习的兴趣和主动性,能够使学生主动地参与到课堂教学中,活跃课堂气氛,从而有助于锻炼了学生的逻辑思维能力和语言表达能力,使学生由被动学习变为主动学习;有助于帮助学生发现自己在学习中的问题,并及时进行解决和纠正,使教学方式呈现多元化;有助于师生之间相互沟通、交流、启发,形成良好的学习氛围。实践证明,这种教学方式比原来单一以教师为主的课堂讲授方法效果要好,且更受学生们欢迎。此外,教学手段也需要灵活多样。随着多媒体技术的快速发展,传统板书式的教学越来越少,而采用现代化教学手段(如投影、CAI教学课件、胶片)越来越多。当然,多媒体教学手段因其能大大提高信息传输量,快捷、方便等特点而备受人们青睐,但同时也有自己的弊端:因此,在《材料化学》课程教学过程中,我们采用传统的板书教学和现代的多媒体教学相结合,营造活跃的课堂气氛,使师生更好地交流和沟通,做到畅所欲言。多媒体能将文字、图形、图像、动画和声音等展现出来,使原本枯燥的教材内容变得生动有趣,从而调动了学生学习的积极性,使其主动参与到课程学习中来。总之,教学手段必须与学生自身情况相结合,必须与教学内容相适应。因材施教,才能做到事半功倍。
四、面向未来,将培养学生的科技创新能力放在首位
培养学生的科技创新能力,建立多模块、分层次、相互衔接的课堂教学体系,是我国课程教学改革的主线。我院围绕人才培养目标,改进课程结构,创新教学体系与内容,以课程教学体系改革为切入口,以“培养创新、应用型人才”为核心,这也是“培养能力、开拓创新、服务社会”的指导思想的基本要求。对学生科研能力和创新精神的培养不是短期内所能达到的,这是一个逐渐积累的过程,主要取决于教学过程中教师的启发和引导以及学生自己的自学能力。在对学生的培养过程中,要重视科研与教学相结合,并积极、生动地进行实例教学。在教材内容的选择上,力求做到精益求精。我们删减了内容陈旧、分析手段落后以及与时代脱节的内容;融入了当前材料化学研究的新成就,引入了科技创新成果,让学生真切地体会到当今科技发展的进展和趋势,从而激发学生学习的潜能和兴趣。在教学过程中,我们会适时地穿插一些科学研究的最新成果及其典型事例,目的就是提高学生对科研的兴趣,同时鼓励他们积极参与到导师的科研中去。通过学生亲自动手做实验使其不断受到锻炼和启发,从而培养了他们严谨的科学态度,提高了他们的动手能力和科研创新能力,使《材料化学》这门课程展现出前沿性、时代性和趣味性。
五、适应《材料化学》课程要求,精心组织实验教学
材料化学课程毕竟是一门新兴学科,为了让让学生更好地理解并学好该课程,我们还精选了《材料化学实验》课程与之相配套,目的是做到教学和科研实践相结合,使之成为一门实用性强的课程。为此,在配套实验课程中,我们专门设置了一个设计型实验:把学生分成几个小组,在老师的启发引导下,各小组独立设计实验方案,并将预习报告提交给老师,在实验方案审核通过后,各小组按预先制定的实验方案进行实验,同时观察、记录实验现象,分析实验结果,并针对实验过程中产生的问题提出切实可行的解决方案,得出实验结论,并组织学生互相点评,以熟悉操作技巧。设计型实验具有创新性,能够增强学生自主学习和实践的兴趣;激发学生的学习兴趣和拓展知识面;有效地提高实验教学的效果。这种设计型实验和专业教学相辅相成,产生了很有效的共鸣效应,使学生能在专业课程实验的基础上,为科研和以后的毕业设计环节打下了坚实的基础。通过设计型实验,一方面要求教师不能够只满足于书本上的知识,必须要不断地学习,同时加强自身科研能力,掌握好本专业的最新成果和前沿动态。
《材料化学》作为一门专业主干课程,对人才的培养起着重要作用。本人从教学实际出发,通过革新教学方法、优化教学内容、增强教学实践环节等途径实现该课程的建设与改革,但如何更好对该课程教学体系进行建设,仍需要进一步深入探讨与实践。
参考文献:
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[7]朱斌,陈呈频,何兴.构建大学生创新教育长效机制的思考[J].中国大学教学,2006,(1):16-18.
关键词:固体物理;教学内容;教学改革;教学方法;双语教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)21-0072-02
自20世纪50年代以来,以固体物理的能带理论为基础,固体物理学得到了飞速发展。科学家在磁学半导体、超导、激光等现代科学研究领域获得了重大进展,相关研究成果已经迅速转变为实际生产力,并带动了相关信息科学技术群的高速发展。在20世纪50年代末,“固体物理”被采纳为我国物理专业的一门基础课,是在物理专业课程设置上最为显著的一项改革。[1]
固体物理学通过研究固体的结构,及组成固体的粒子之间相互作用与运动规律来阐明其性能和用途。固体物理学涉及的内容包括固体中的原子结构、晶体结合规律、固体电子运动方程及能带结构、金属导体的导电机制、半导体的基本原理、超导性的基本规律等,因此,“固体物理”已成为物理学科和材料学科的专业主干课之一。中国石油大学(华东)为教育部直属的行业特色鲜明的工科重点大学,目前“固体物理”课程已在材料物理、材料科学与工程、光信息科学与技术三个专业开设,并拟在应用物理学专业开设。
本文从中国石油大学(华东)(以下简称“我校”)目前的固体物理本科教学实际情况出发,针对不同专业对固体物理知识需求的不同,对课堂教学内容进行优化整合,并结合现代多媒体技术对教学手段和方法提出合理改革措施并在授课过程中进行了实践。
一、教学内容的改革与实践―― “一个平台,三个知识模块”教学模式的建立
“固体物理”课程内容丰富,体系庞大,涉及到“普通物理”“理论力学”“量子力学”“热力学统计物理”等多门课程,而目前国内各个高校“固体物理”课程的授课学时受到了总学时的限制。因此如何在有限的学时内把固体物理的精髓讲授给学生,需要针对学生的不同专业特点和对固体物理的要求来精选授课内容。
我校有三个专业开设“固体物理”课程,分别为材料物理专业(64学时专业必修课)、材料科学与工程专业(32学时专业限选课)、光信息科学与技术(32学时专业限选课)。由于各个专业的特点及对固体物理的要求不同,因此在授课过程中授课内容必定有所差异。
我校材料物理专业的学生毕业后一部分在企事业单位从事材料分析与检测或材料制备工作,一部分继续读研深造。学生在大学前两年的学习中已系统学过“普通物理”“量子力学”“热力学统计物理”等课程,物理背景明显,物理知识扎实,并且在以后的学习和工作中对固体物理要求较高。根据这一实际情况,笔者选用山东大学出版的物理基地班教材,在对材料物理专业讲授时主要包含以下六部分内容:一是晶体的结构,在这部分中主要讲授固体物理的基本概念,如晶体的共性、堆积模型、布拉菲点阵等内容;二是晶体的结合类型,主要从晶体结合的物理本质出发阐述导致不同结合类型的原因;三是晶格振动与晶体热学性质,在该部分中主要有简单到复杂的讲解一维晶格振动、三位晶格振动及晶格振动的热容理论;四是晶体的缺陷,主要讲晶体缺陷的基本量类型、性质及缺陷的扩散和缺陷的统计;五是晶体中的电子能带理论,主要讲布洛赫波、一维晶格中近自由电子的近似、能带理论等,并由此讲解导体、半导体、绝缘体形成的本质和差异;六是自由电子论和电子的输运性质,主要讲电子气的费米统计,利用费米统计理论和能带理论对金属的电导、热导等电子输运特性进行系统分析。该六部分内容基本包含了晶体物理学的主要内容,就后期学生深造所需的表面物理、非晶态物理等很少涉及。该内容已在材料物理专业2004~2008级5届学生中讲授过,学生反映良好。
针对材料科学与工程专业学生开设“固体物理”课程,其为32学时专业限选课。考虑到该专业学生没有系统学习过“理论物理”“热力学统计物理”“量子力学”等课程,物理背景相对较弱,但在先修课程中已学过“材料科学基础”“材料工程基础”“材料力学性能”等课程,因此笔者在讲授“固体物理”课程时从学生实际知识背景和学时要求出发,弱化课程涉及到的具体理论推导,强化模型思想对部分推导直接得到结论。从学生本身知识背景考虑,在课程教授时主要讲解以下三部分内容:一是晶体的结合类型,该部分内容与材料物理专业一致;二是晶格振动与晶体热学性质,在该部分中笔者弱化理论推导,而是通过近似的思想给出热容的爱因斯坦模型和德拜模型;三是晶体中的电子能带理论,讲解内容与材料物理专业一致,但在授课过程中涉及到量子力学的内容直接给出结论而略掉具体推导过程。与材料物理专业相比,材料科学与工程专业学生的授课内容和授课学时均有所减少。比如对于晶体结构和晶体的缺陷等内容直接略掉,这是由于学生在先修课程材料科学基础中已经讲解过,这样就避免了不同学院在授课过程中的内容交叉。对于想继续考研深造的学生,笔者一般建议跟随材料物理专业学生上64学时课程。该部分内容在2002~2008级7届学生中讲授过,学生反应较好。
光信息科学与技术专业隶属中国石油大学(华东)理学院,该专业学生的物理知识较材料科学与工程专业学生教深,其专业就业领域为光电子产品与技术领域。光信息科学与技术专业开设32学时“固体物理”专业限选课。与材料科学与工程专业相比,开设课程学时虽然相同,但学生的专业知识背景和对固体物理的要求并不相同。该课程主要教授以下内容:一是晶体的结构,该部分内容与材料物理专业一致;二是晶体的结合,主要讲晶体结合的物理本质,并因此而导致的不同晶体结合类型,应力和应变的内容因涉及到矩阵推导而去掉;三是晶格振动与晶体热学性质,该部分内容与材料专业大概一致,但弱化具体推导,比如晶格振动的长波近似等内容,直接给出结论;四是晶体的缺陷,主要讲晶体缺陷的基本量类型、性质,而缺陷的扩散和缺陷的统计只做定性分析。与材料物理专业相比,受到客观原因限制,光信息科学与技术专业学生的授课深度有所降低,授课内容和授课学时均有所减少。该部分内容已在光信息科学与技术2006~2011级6届学生中讲授过,学生反应良好。
通过对课程内容的认真分析,并针对我校三个不同专业的课程特点及对固体物理的需求,笔者在多年实践的基础上实现了“固体物理”教学“一个平台,三个知识模块”的教学模式,为其他相似课程的建设提供了一定的借鉴意义。
二、教学方法和手段的改革与实践
“固体物理”课在授课过程中涉及到较多的理论推导,一般采用传统的板书授课形式。板书授课可以保证学生与教师思维的同步,加深学生对知识点的理解。但板书在课堂教学过程中会占用相当的课堂时间,降低课堂学习效率和信息量,且长时间板书会导致学生课堂注意力下降,主动参与学习的积极性降低。从课程特点来看,某些教学内容单靠板书学生理解难度较大,比如晶体周期性结构、密堆积模型的六角密排和立方密排、倒格矢、倒格空间等。传统的课堂板书教学方式在“固体物理”教学时遇到了极大的困难。鉴于此,传统的板书教学方法需要改革。
自20世纪90年代以来,随着计算机技术的迅速发展,多媒体技术已成为“固体物理”教学现代化教学手段的重要组成部分。在“固体物理”教学过程中晶格振动、固体、能带理论、电子输运等内容,要用到量子理论、理论力学、热力学统计物理等知识,且要用到高度抽象的波矢空间,该部分知识点一直是教师上课的重点和学生学习的难点。借助计算机技术可以把图片、文本、声音、视频等诸多要素集成在一起来改变教学信息的包装形式,直观地用动态的画面解释晶体的微观及宏观结构和有关的物理规律,从而提高教学内容的表现力和增强教学过程中的直观感染力。而且可以方便现在常用“固体物理”教学模式设计,提高现有教学模式的教学效率和质量,以达到优化固体物理教学的目的。[2]如在讲到晶体的密堆积模型时,学生对六角密排和立方密排感到难以理解,笔者利用3DS MAX动画制作软件及MS、CASTEP等计算软件的绘图功能制作了晶体结构的三维图像及视频,从而充分向学生展示其堆积方式及堆积过程,学生反映良好,收到了较好的教学效果。
多媒体技术授课方式同传统的板书教学相比有其自身的先进性,如教师提前制作多媒体课件可节省大量的板书时间,可提高课堂效率、增加课堂教学内容的信息量;多媒体课件的直观性、新颖性特点,可提高学生的课堂兴趣。但“固体物理”课程理论性很强,如果课堂教学完全依赖多媒体课件会导致学生忽略课程内容学习,而把注意力转移到课件本身上去;多媒体课件可节省课堂板书时间,增加课堂内容的信息量,但同时导致课堂进度紧凑,学生在课堂学习过程中思维紧张,没有充分的时间对知识点深入理解和吸收。因此,通过多年的教学实践,在教学过程中笔者采用了课堂“板书教学+多媒体教学”相结合的教学模式。如在讲解晶体结构时,笔者通过板书提示类型,但具体结构通过多媒体课件展示;对于晶体热容的模型、能带理论等内容,通过多媒体课件给出主要推导步骤,但具体推导过程利用板书进行,从而增加学生的理解时间等。在多年的教学实践中,笔者对课堂板书教学+多媒体课件教学的比例进行了探讨,但得出的结论是:由于专业的不同和面对学生的不同,其比例关系不能一概而论,教师仍为课堂教学的主导,应根据课堂教学的实际情况来调整其比例关系,充分发挥板书和多媒体课件的优势,达到最佳教学效果。
三、网络资源及“课堂教学+网络自学”立体化教学模式的研究与实践
在多年的“固体物理”教学实践过程中,由于专业课的性质,课堂教学具有难以重复性,因此学生课堂听课的效果很大程度上决定了学生掌握知识的程度。借助中国石油大学(华东)“固体物理”校级精品课培育项目的进行,笔者尝试进行网站建设,制定了“固体物理”教学资料的上网计划。目前“固体物理”课程已具备教材、教学大纲、教案、讲稿、试题库等教学辅助资料。网站一旦运行,即可形成“课堂教学+网上自学”的立体化教学模式,从而摆脱学生仅依赖课堂学习的传统学习方式。
四、结束语
随着21世纪固体物理学科的发展及现代化技术的进步,对高等教育提出了巨大挑战,“固体物理”教学的改革势在必行。通过多年教学实践和研究,在我校的“固体物理”课程教学内容中实现了“一个平台+三个知识模块”的教学模式,对“固体物理”的教学方法和手段的改革及新的学习模式进行了一些有意义的探索和实践,并取得了良好的效果。
参考文献:
[1]黄昆,韩汝琦.固体物理学[M].北京:高等教育出版社,1997.
关键词:应用型本科院校;材料化学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)03-0005-03
推进教育教学改革,提高教育教学质量和人才培养质量,是高等教育发展的核心任务。进入21世纪以来,我国的本科教育进入大众化教育发展阶段,客观上要求多数本科院校转向以培养应用型本科人才为主。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020)》、教育部颁布的《关于全面提高高等教育质量的若干意见》(高教三十条)等相关文件均指出:地方本科院校的办学应以科学发展观为指导,以地方经济社会发展对应用型人才培养的要求为导向,遵循高等教育基本规律,要深化教学改革,突出优势,强化特色,培养符合地方经济社会发展需要的应用型本科创新人才。因此,结合材料化学专业特点和应用型人才培养要求,优化课程体系,改革教学内容,突出专业特色,加强师资队伍建设,改革课程评价机制,推动材料化学专业的教学改革,是新形势下应用型本科院校的一项紧迫任务。
一、材料化学专业建设存在的问题
(一)办学目标不明确
目前全国各应用型本科院校中开设的材料化学专业,其专业建设并没有形成自己的办学特色,不少新建本科院校很多只是简单地照搬其他重点大学如“985”或“211”高校的材料类专业或者化学化工类专业的人才培养方案,并没有把其他高校的培养方案引进来后,根据本校本地区的实际情况进行充分吸收与相互融合,这样造成很多新建本科院校在专业设计上同质化现象越来越严重,学生所学习到的专业知识和技能越来越不能适应市场发展的需要。因此,目前应用型本科院校的材料化学专业在办学过程中普遍存在办学目标不够明确,办学定位缺乏一定准确性的问题。
(二)课程体系不合理
不同规格的人才培养需要有相应的课程体系来保证和支撑,课程体系是人才培养的总体蓝图,是实现人才培养目标的主要依据和手段[1]。总体而言,目前我国新建本科院校的课程结构不够科学合理,课程体系不够完整,教学内容相对陈旧。作为一门实践性很强的应用型学科,材料化学专业的课程体系应体现专业培养特色,综合考虑所设置的相关课程之间的有机联系,但目前各本科院校在课程体系构建方面存在以下主要问题:一是少数专业课程由于师资力量不够存在因人设课现象;二是专业课程的部分内容重复较多,学时分配也不够合理;三是专业主干课程缺乏系统性,理论课程的门数和学时偏多,实践课程的门数和学时偏少。此外,课程设置上必修课的比重较大,而选修课的比重较小,且缺乏整体的有机联系。总之,这些传统的课程结构设置不能体现学生创新精神和实践能力的培养,达不到应用型本科院校“宽口径、厚基础、强能力”的培养目标,不利于应用型本科创新人才的培养。
(三)师资力量薄弱
在我国高等学校序列中,地方高校占高校总数的90%以上,是我国高等教育的主体部分,地方高校师资队伍的建设与优化是国家“人才强国”战略的重要保障[2]。目前,各应用型本科院校的材料化学专业专任教师虽然人数不算少,但由于所处地域原因以及待遇因素,引进的高素质专业人才数量仍然偏少,不能满足本科院校新形势下的教学需求。与此同时,由于应用型本科院校大多是由专科学校升格而成,虽然升格以来引进了一大批具有博士或硕士学位的青年教师充实到教师队伍中来,但这些青年教师大多缺乏工程实践经验,这对培养应用型人才的高校而言,极大地影响教学质量,从而影响人才培养质量。此外,高层次人才是引领和带动学校学科建设和专业发展的“领头羊”,应用型本科院校不同程度地存在着高层次人才匮乏,尤其是学科带头人紧缺的问题,着力解决好高层次人才相对匮乏的问题是当前应用型本科院校持续发展和提升办学水平的迫切工作[3]。
二、材料化学专业教学改革的路径
(一)科学定位办学目标
应用型本科院校的办学目标要充分考虑本地区区域经济社会发展情况,积极挖掘特色质点,加强学生应用能力的培养,合理设置专业方向,形成与区域经济社会发展需要相适应、结构优化的专业办学特色。材料化学专业是教育部近年来新设置的一个专业,各本科院校应该明确本校的专业定位,结合本地区的实际情况,突出专业特色,科学合理设置专业办学目标。人才培养定位是高校实施教学计划的主要依据,明确自身定位、提高教学质量是高校办学育人的基础所在[4]。湖南人文科技学院材料化学专业应用型人才的培养目标应该是:培养德智体美全面发展,具有较高的思想道德素质、人文素质和良好身体心理素质,掌握材料化学的基本理论、基本知识和基本技能,了解材料化学领域的理论前沿、最新动态和应用前景,具有运用专业知识和技能解决实际问题的能力,具有较强的创新创业能力,能够在材料化学及其相关领域从事生产、应用开发和管理工作的应用型人才。
(二)优化课程体系与教学内容
课程体系是指一所大学根据本校制订的培养目标而设计的课程整体,课程体系不是简单的指课程设置,不同类型的学校,其课程体系也应当是不同的,这是创办富有特色大学的必要条件[5]。因此,应用型本科院校对本校的专业课程体系进行改革和优化时,既要突出本校的专业办学特色,又应体现应用型本科院校注重应用的特点。湖南人文科技学院的材料化学专业本次重新修订了人才培养方案,对课程体系进行了整体优化,并对相应的教学内容进行了调整,使之更符合专业办学特色和专业综合改革的要求。
1.优化课程结构
湖南人文科技学院材料化学专业根据市场人才需求宽口径招生,强化通识教育,培养综合素质,不断优化课程体系,在本次人才培养方案修订中将理论课程设置为公共必修课、专业必修课、专业限选课、专业任选课和公共任选课共5个课程模块。
第一,公共必修课主要是培养学生具有正确的世界观、人生观、价值观和较强的民主法制观念与较高的社会责任感,具有健康的体魄和良好的心理素质。公共必修课包括“思想道德修养与法律基础”、“马克思主义基本原理概论”、“思想和中国特色社会主义理论体系概论”、“形势与政策”、“大学生就业指导”、“大学生健康教育”、“高等数学”、“线性代数”、“大学物理”、“大学英语”、“大学计算机基础”、“大学体育”、“大学语文”等。
第二,专业必修课主要包括“无机及分析化学”、“有机化学”、“物理化学”、“材料概论”、“工程力学”、“工程制图”、“化工原理”、“材料科学基础”、“材料测试方法”、“材料制备原理”、“热工基础”等,目的是培养学生具有扎实的材料化学专业知识,具有较强的分析问题和解决问题的能力。
第三,根据企业实际和市场需求以及地方区域经济发展情况,专业限选课设置两个专业方向:陶瓷材料方向和能源材料方向。陶瓷材料方向开设“陶瓷工业机械设备”、“陶瓷工艺学”、“无机材料物理性能”、“特种陶瓷”等课程;能源材料方向开设“现代新能源材料”、“化学电源基础与应用”、“化学电源设计与制造工艺学”、“新能源材料与器件发展动态”等课程。
第四,专业任选课包括“金属材料概论”、“复合材料概论”、“专业外语”、“材料工厂设计”、“粉体工程”、“信息检索与应用”、“纳米材料”、“标准化概论”、“材料科学新进展”、“计算机在材料科学中的应用”等课程,学生从中任选6门课程学习。这些专业任选课的开设可使学生更多了解材料化学专业的理论前沿、最新发展动态及应用前景,了解与本专业相关的学科和边缘学科现状及发展趋势,从而可拓展学生的专业视野,为今后就业打下坚实而宽广的专业基础。
第五,公共任选课由学校其他系部开设,包括中华传统文化类、艺术素养类、科学素养类、应用技术类、教师教育类、其他类别类等六大系列课程,学生从中任选5门课程学习。通过该类课程的学习,可使学生实现文理科相关知识的交叉渗透,也是大学教育的努力方向。
为了突出专业培养特色,增强学生对企业实践知识的了解和熟悉程度,在材料化学专业人才培养方案中,我们从专业课程中选择其中6门体现专业特色的课程,组建校企联合授课模块,包括“材料测试方法”、“热工基础”、“材料工厂设计”、“材料科学新进展”、“材料产品技术概论”、“标准化概论”等。
2.合理构建实践课程类型
材料化学专业是一个与生产实际联系非常密切的应用性非常强的专业,在对理论课程整体调整和优化的同时,也必须重视实践教学课程,以提高学生动手能力以及分析和解决问题的能力。该专业的实践教学课程主要设置为校内和校外两个实践模块。校内实践教学模块主要包括公共实践必修课、专业基础实验课、专业实验课等。公共实践必修课主要包括“大学计算机技能训练”、“军事理论与训练”、“素质拓展教育”、“就业实践”等。专业基础实验课主要包括“无机化学实验”、“分析化学实验”、“有机化学实验”、“物理化学实验”、“化工原理实验”、“材料测试方法实验”等。专业实验课主要有“陶瓷制备与性能实验”、“化学电源综合实验”等。材料化学专业的实验教学内容要充分考虑其科学性和系统性,既要强化基础实验课必须掌握的各项理论知识和基本实践技能,同时又要多设置一些综合性实验和设计性实验,减小验证性实验的比重,鼓励学生大胆创新,提高学生的综合设计能力、实践创新能力以及分析问题与解决问题的能力。校外实践课程主要包括“校企合作教育(一)”、“校企合作教育(二)”、“校企合作教育(三)”以及“生产实习”等,这些课程的开设可扩大学生的专业知识面,增加实践技能,同时可将所学专业知识应用到生产岗位,提升学生解决实践问题的能力,使学生得到系统的工程训练,成为更符合社会需求的应用型人才。
(三)加强师资队伍建设
材料化学专业应用性强,与企业生产实践联系紧密,因此要培养出高素质的材料化学专业人才,就必须拥有一支高素质的教师队伍。针对应用型本科院校目前的师资队伍现状,有必要重构师资素质,既要重视教师专业理论知识与学术水平的提高,也要注重在新形势下专业教师创新能力与实践知识的培养。笔者认为,可从以下几个方面考虑来加强师资队伍建设:一是鼓励教师进修攻读硕士和博士学位,进一步增强教师专业知识,全面提升教学理论水平和能力;二是加强青年教师的教育教学培训工作,重点对新进教师进行教学方面的长期培训,建立考核机制,同时完善老教师指导制度,以帮助青年教师过好教学关;三是确定2―3个专业带头人培养对象,通过3年左右时间的培养,遴选出本专业的带头人;四是可考虑选择5―7门专业主干课程进行重点建设,每门主干课程的建设周期为2―3年,加强教学团队建设,整体提升教师队伍的专业能力和教学水平;五是鼓励和遴选专业教师分期分批到相关企事业单位进行短期挂职锻炼(3―6个月),拓宽教师视野,增强实践知识与理论知识的结合,使教师的知识结构与能力结构得到进一步调整和充实,从而提高专业教师的实践动手能力和知识更新能力;六是聘请校外相关企事业单位的“双师型”人才为专职教师或兼职教师,充实到教学团队中,参与校内专业人才培养方案制订、专业课程教学等工作,提高教师实践能力的整体水平。此外,学校还可定期通过举办讲座等形式,邀请国内著名高校、科研院所的专家学者以及有实践经验的企业老总或者技术开发人员来校讲学,让相关教师能够更多地了解和熟悉本专业的最新研究进展,及时更新自己的专业理论知识和实践知识。
(四)改革课程考核评价机制
逐步建立“考核内容综合化、考核形式多样化、考核过程全程化”的多元型课程考核模式,以考核方式改革促进教学模式改革。首先,对于“材料科学基础”、“材料制备原理”、“工程力学”、“化工原理”等专业理论课程,改变期末考试的单一考核方式,可采取课程教学的过程性考核(如增加平时考核、期中考核等方式)和期末考核相结合,实行课程考核方式多样化;而对于专业性比较强的理论课程(如“复合材料概论”、“材料工厂设计”、“化工制图”、“专业英语”等),可实行半开卷或开卷考试,在考试内容上尽量多采用综合性试题来衡量学生对该门课程的掌握程度,侧重学生思维能力和专业知识综合应用能力的考核。其次,对于专业实验课程(如“无机化学实验”、“分析化学实验”、“化工原理实验”、“材料测试方法实验”等)的考核,如果单纯地以每次实验报告的成绩为依据进行考核,容易出现高分低能现象。可考虑采用平时成绩(占30%,包括出勤情况、实验课堂表现、实验报告等综合考评)、期末实验操作考试(占30%,包括对所随机抽中的实验项目的实验过程熟悉程度、操作规范度、实验结果等综合考评)以及期末笔试测试(占40%,包括对平时所有实验项目内容进行考评)等多样化考核对学生学习情况进行综合评价。最后,对“毕业论文”、“校企合作教育”、“生产实习”等实践课程,要细化考核指标体系,实行实践课程的全过程考核评价机制,加大平时考核的成绩比重,把对学生的平时考核与期末总结性考核有机结合,科学评价该类课程的实际教学效果。
参考文献:
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关键词:复合材料概论;教学改革;教学方法
随着中国社会经济的快速发展,对综合素质人才的需求越来越多,高校为了满足社会发展需求,设置了选修课制度,给学生提供多重的选择,以培养综合素质的人才。《复合材料概论》是我校材料学院材料物理,材料工程等非复合材料专业本科生的专业选修课之一。此课程作为材料学科专业选修课的一个重要组成部分,涉及到多个专业课程,如高分子化学与物理、高分子成型加工等,涵盖材料学科的许多专业知识,如材料测试方法、材料界面科学、金属材料、陶瓷材料及力学等。因此,此课程具有内容丰富、实用性强的特点[1]。但本课程涵盖的知识体系宽广,涉及多个领域,内容繁琐,与许多选课学生所学专业差异较大,因此,在教学中存在许多问题。首先,学生普遍对选修课重视不足,而该课程名称又是“概论”,导致学生更加无法对其认真看待;其次,选修课通常课时较少,而该课程内容繁多,导致教师无法将知识点一一阐述,且大部分学生在学习该课程前没有形成完善的知识体系,缺乏相应的基础知识,难以进行深入的学习;再次,与其它课程相比,该课程多为陈述性内容,缺少以核心理论、定理、公式等作为佐证的推理性和计算性的内容,导致教师在授课过程中很容易陷入乏味的陈述之中,间接导致学生无法对课程提起兴趣。因此,针对以上问题,本课程组结合其他教育工作者的教学经验[2],在教学过程中进行了改革,并收到了较好的效果,笔者在前面的报道中也对该课程的教学改革进行了初步的探讨[3]。在此,笔者在前面的基础上,就这门课程中进行的教学改革的内容和形式做出进一步的总结。
一、调整教学内容,确定复合材料概论的教学重点
教学过程是为教学目标服务的,为了更好地实现教学目标,必须对教学内容进行调整,确定教学重点。课程本身被设计为40学时,在这个指定的教学时效内很难完成原有教材17章的教学任务[4]。因此,课程组经过对教材的分析,对其结构进行了合并,并对其内容进行了归纳优化。合并和优化后的内容仅包括原教材的绪论、复合材料的基体材料、复合材料的增强材料、复合材料的界面、聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、碳/碳复合材料和混杂纤维复合材料共10章框架。秉着实用、实际、实效的原则,摒弃过时的、落后于目前材料发展水平的内容,添加一些复合材料领域的最新研究成果,优化教学内容。经过优化的章节,彼此间好像相互独立,其实保持着紧密的内在联系,使得如何突出其内在联系成为本课程的教学重点。复合材料概论课程中介绍的所有的复合材料类型,都可以衍生成基体材料、增强材料、加工方法、界面及性能五个方面,前四个方面决定材料的性能,而性能则决定材料的具体用途。因此,在讲授每一种材料时,教师要注意强调各方面与性能的关系,始终将各方面与性能相联系,分析相关的内容,将复合材料的各方面融合成一个有机整体,便于学生把知识“吃透”。众所周知,大学课堂教学具有信息量大、内容抽象的特点,这就要求教师主动发掘学科本身的魅力来激发学生的求知欲,重视非智力因素在教学中的作用[5]。为了达到这样的目的,就需要教师在授课的同时,深入钻研本课程的理论、应用以及学科的发展历史和现状。教师只有深入钻研课程,对课程有感情,才能够深入揭示并领会到学科的思想魅力和理论力量,并通过一定的表达方式来感染学生,使得学生能够积极主动地接受学科知识。
二、改革教学方法
为了激发学生对本课程的求知欲,提高学生对本课程的学习兴趣,实现最终的教学目标,必须对教学方法和教学手段进行改革。首先,帮助学生对知识脉络进行整理,使得学生形成正确的知识结构。如在本课程的绪论部分,告诉学生本课程中的每种材料都有一定的知识结构,包括材料的成分、结构、性能、生产工艺、技术性质及应用。而在分章节中讲授每种材料的具体内容时,要有意识地提醒学生按照知识结构对材料进行理解。经过对几种材料的认知后,学生就基本能够形成正确的知识结构体系,从而在对后面材料的内容讲授时能够快速认知和掌握。其次,在教学环节设置上采用循序渐进的形式,即理论讲述、实例分析、参观考察及课题实践。具体如下:①理论讲述:讲授基本内容,例如材料的组成、结构、复合机理、性能及用途等。②实例分析:分析所收集的资料,通过实例解析材料的组成、结构与性能用途之间的关系。③参观考察:在学生对不同复合材料的性能和应用有初步了解后,教师带领学生对材料市场进行实地考察,让学生对材料本身和由材料制造出的产品有感性认识,进一步深化学生对材料的认知。④课题实践:在学生对不同复合材料有深刻的认识后,教师引导学生确定一到两个课题,让学生从材料的角度进行独立地思考,通过查阅文献撰写出内容详实的科学论文。通过课题实践,使学生的主观能动性得到发挥,变被动学习为主动探索,既深化了对材料的认知,也让学生学到了一定的科学研究方法,培养了科研素质,为以后从事科学研究工作打下了良好的基础。最后,与化学学科相同,材料学同样是一门以实验为基础的学科,实践证明,实验教学可以激发学生的学习兴趣,学生在理论的基础上可以对材料的认知实体化,获得更多的对材料的认知,同时也提高了学生的实验技能。教师通过开展复合材料制备方面的实验,能够利用实验操作课程的形象、直观的特点,达到提升教学效果的目的。如在讲解不饱和聚酯树脂基复合材料时,教师可以开设模压成型实验课程,让学生亲手制造一些模压成型的片状模塑料,学以致用的同时,提高了学生分析问题和解决问题的能力。
三、丰富教学手段
运用丰富的教学手段,如利用课件、视频和教具等教学工具,能够使得教学变得直观形象,将抽象的知识理论具体化、形象化。在教学过程中,教师可以根据教学需要和学生兴趣搜集合适的素材,利用科学的人机互动教学模式,运用具有直观效果的动画、图片来进行理论的讲解,使学生能够融入到轻松愉悦的课堂环境中[6]。例如,在上绪论课之前,精心搜集一些关于复合材料应用的图片和视频,运用多媒体技术,介绍复合材料的概念、实例和发展历史,展示复合材料在日常生活、休闲、体育、工业甚至军事等多个领域的应用,让学生对复合材料有初步的了解,并认识到它们的先进性。同时制作相关动画,引导学生思考复合材料的结构和特点,了解与传统单一材料的区别。为了使学生对课程内容的印象更加深刻,教学中要适当穿插小故事和工程应用实例,同时也能起到吸引学生注意力的目的。在笔者的教学中发现,教师通过运用实物、视频等教学媒体能够明显提高教学效果。同时,开设“第二课堂”也能够加深学生对复合材料理论的理解和认识。目前,笔者所在课程组在“第二课堂”中主要使用以下形式:①企业课堂:将教学理论融入到生产实际中,由教师带领学生走进企业,使理论与工业化生产相结合。②举办学术讲座:课程组不定期邀请国内外知名专家做课程相关的专题报告,与学生交流,提高学生的学习兴趣。③综合性创新实验:由教师指导、教师和学生共同设计复合材料相关的综合性创新实验,制备出新型的复合材料,培养学生的科研素质。
四、拔高教学层次
洪堡关于大学教育的核心思想之一为教学与科研相结合,倡导大学以科研为主导、以科研促教学的办学方针[7]。讲授《复合材料概论》的课程组成员,均为博士以上学历,在教学的同时,也进行此领域内的科学研究,这就为拔高此课程教学层次提供了有力的前提。在教学过程中授课教师积极介绍自己的研究项目,拓宽学生的学习思路,从而实现教学与科研相互促进,不仅使学生学到了课本上的知识,也提高了学生把握复合材料领域中新技术,新知识的水平。不仅如此,在讲授过程中,授课教师把国家的产业政策动向主动介绍给学生,比如,早在2009年《“十二五”规划前期重大问题选题指南》中已经指出材料为关键领域之一,但同时也应看到,目前我国材料发展存在能耗高、环境污染严重、资源消耗大等问题,这点在国家材料发展战略中明确指出[8]。因此,在教学过程中,教师除了将复合材料知识讲授给学生外,还应有意识地培养和加强学生的环保意识,使学生将可持续发展的理念印入脑海。在以后的工作中,能够根据产品的实际用途,以性能为依据,合理选用基体材料、增强材料和加工方法,在满足需求的基础上尽量设计低污染、可回收、环境友好型的复合材料。这样一来,教学层次有效地被提升了一个层次。
五、改进考核办法
考核是教学质标管理的一个重要环节。考核不仅是对学生学的效果的评定,也是对教师教的质量的检验,更是加强教学反馈,促使教师改进教学方法,提高教学质量的重要措施之一。在传统考核中,考试是成绩评定的重要依据,但往往学生只关注成绩,而不注重综合能力的提高。并且,考试的一个重要弊病是无法全面评估学生对这门课程的掌握情况。最近几年,笔者所在课程组采用综合考核、灵活应试的办法,通过期末考试、课堂发言和讨论、书面作业和科研小论文等多种方法对学生进行综合考核。具体包括以下考核手段:①加强课堂提问。②加强平时考核。③在科研实践活动中,采取抽查的方式。④教师要求学生通过阅读最近两年的专业书籍及期刊,找出最新的复合材料概念和专业技术,或者对最新技术进行总结成科研报告,或者从实务中选择一个综合案例进行研究分析。⑤加强期末考试的科学性、客观性和有效性。总之,教学要以培养适合社会发展需求的人才为目的,通过本课程有望培养具有丰富专业知识、熟练专业技能及敏锐专业意识的材料专业人才,为学生以后从事技术或研发工作打下了良好的专业基础。
综上,在以学生为主体的基础上,本课程组对复合材料概论课程进行了教学改革。通过教学改革,该课程的教学活动呈现出新特点:一是加强了学生学习的主体地位,二是提高了学生的学习积极性和主观能动性,三是培养了学生的思维、研究及表达等多种能力。通过教学改革实现了教学相长,取得了良好的教学效果,也受到了学生的欢迎和好评。
参考文献:
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[6]唐鑫,钟胜奎.探讨多媒体手段在物理化学教学中应用[J].广东化工,2009,(36):237-238.
关键词:材料化学 专业实验 科研结合
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)05(a)-0045-01
材料化学专业是一个在我国多所高校都设立的本科专业,这个专业研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用,具有明显的交叉学科、边缘学科和应用型学科的性质。同时,材料化学专业是一门应用型理工科专业,实验教学在此专业的教学活动中占有重要的地位。实验教学开展的好坏将直接影响本专业毕业生的水平。另一方面,实验教学是高等院校理工科专业教学体系的重要一环,在培养学生创新精神和实践能力方面具有举足轻重的作用。从大的方面讲,高等院校人才培养的结果将直接影响我国的国际竞争力,因为国家间的竞争是人才的竞争,高素质的人才是一个国家创新的根本,因此,培养创新型人才就成为摆在我国高等教育面前最紧迫的任务。针对上述观点,为更好的培养我校材料化学专业本科生的实验探索能力和创新精神,结合我校在化学与材料科研方面的特点,经过多年的实验教学探索,我们建立了以前沿科学研究融入材料化学专业实验的新型实验的教学方式,以科研骨干力量作为实验指导老师,一方面强化学生的基础动手能力,强调基本功;另一方面带领学生紧跟学科发展方向,突出以学生为中心的实验教学模式,形成依托科研方向和科研项目的研究式为主的实验教学方式。
1 专业实验的基本构成
我们将专业实验课程分为材料合成、结构及性能测试实验和材料加工与设计实验两大部分,这两部分专业实验贯穿两个主旨,一个是加强学生对专业知识的理解和掌握,同时,提高学生的基本动手能力和基本实验素养,学生在学习完成无机化学、结构化学、电化学、物理化学以及其它前导课的理论课及实验课的基础上,进一步学习材料化学方面的相关理论及实践知识。这一部分包括的实验有:(1)LaCeCoNiO3钙钛矿超细粉末的制备;(2)电沉积法制备ITO/TiO2/CdS半导体复合薄膜;(3)X射线衍射粉末法物相分析;(4)染料敏化二氧化钛纳米晶薄膜电极的光电流测试;(5)TiO2/CdS半导体膜电极光电性能的测试;(6)采用比表面分析仪测定改性纳米TiO2的比表面积;(7)钙钛矿型汽车尾气三元催化剂性能的测试;(8)以SBA-16为模板电沉积Fe;(9)CVD法制备碳纳米管;(10)气敏传感器件的加工、组装及测试;(11)偶氮苯的电子结构和光谱性质的理论计算;(12)金红石相TiO2的晶体结构及相关性质的计算;(13)压力对金红石相TiO2的带系的调控作用等。通过该课程的学习,使学生对功能材料及纳米材料的制备原理、方法有深刻的理解和认识,并使学生能将化学的基本理论与功能材料有机结合起来,培养学生独立思考和创新能力来解决材料化学问题,使学生对现代材料化学的研究现状和发展趋势有所了解。另一方面,是学生科学研究能力的培养和创新能力的培养,利用实验教师的紧跟时代的科研课题,激发学生的学习热情,同时,让学生体会到在科学探究过程中的乐趣。包括有:(1)基于纳米结构TiO2光电池的组装及其性能;(2)TiO2纳米粒子的制备、表征及其光催化性能;(3)功能复合微球设计合成及性质研究等实验,这些实验的结果并不是唯一的,学生可以选择自己感兴趣的方向选择其中一个。通过材料化学实验,使学生了解无机化合物功能材料领域的最新进展,系统掌握无机纳米粒子、超微粉体的制备、分离、表征以及性质研究等方法,培养学生的综合创新能力。
2 专业实验与科研相结合
依托功能无机材料化学教育部重点实验室、光电与能源环境材料省级重点实验室、功能材料省高校重点实验室,我院教师在新型石墨烯材料、半导体光电转换电极材料、光催化材料、化学传感器、光存储材料和有机光电功能材料及器件等方面的研究已经达到了国际前沿水平,同时,承担材料专业化学专业实验教学的老师全部承担参与了国家自然科学基金项目,并且绝大多数老师都是国家自然科学基金项目的项目主持人,这些资源为给学生开展优质的材料化学专业实验提供了保证。学生根据每一位指导教师的研究方向和课题并结合学生自己的兴趣,设计和执行实验方案。在各科研团队老师的指导下,分析实验结果,对存在的问题提出解决方案,最后得出实验结论。随着科研团队研究方向的发展,实验内容每隔三、四年即会调整更新,让学生始终能跟踪材料科学发展的方向,体会到创新的乐趣,自然增加了学生的积极性。
3 为学生创造条件继续深入科研
对一些学有所长,并且有时间和精力的同学,我们对他们开放实验室,为学生创造条件。有兴趣的同学可以在课余深入到教师的科研实验室,在相关教师的指导下,进行科学探索研究。因为专业实验的老师绝大部分都是科研骨干,所以学生在上专业实验课程的时候,能够了解各个老师的研究方向并找到自己感兴趣的方向,在课余时间,学生就可以找到相关的老师,继续自己感兴趣的研究,为他们日后打下基础。进几年来,已经有几位本科生在专业实验之后,走进实验室进行科学研究,并凭借其本科阶段的研究经验成功申请到奖学金,到发达国家的大学继续攻读研究生学位。
经过这些专业实验课程的改革之后,学生的上课热情高涨,学习的积极性也极大的提高起来,而且还有一些学生迸发了进一步进行科学研究的热情。这样又倒过来推动了学生对理论课程的学习,从总体上改善了学生的学习效果,能够更好的培养创新型人才。
参考文献
[1] 杨琼芬.材料化学专业实验课程体系和教学方法改革探索[J].四川职业技术学院学报,2011,21(3):90-91.
[关键词]工作过程;路基路面;试验检测;教学
中图分类号:H311 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)45-0125-01
中职教育初始阶段是以学科知识作为系统化开发的课程,只是把学科体系的课程进行简单的组合和删减,但随着中职教育的发展,学科体系课程已不适合职业教育,随着就业为导向的人才培养模式的要求,人们探索出一种新的课程开发模式――以工作过程系统化开发课程,目前已成为国家精品课程评审的标准,本论文结合实际经验,论述了道路与桥梁工程施工专业《路基路面试验检测》课程的开发过程及内容。
一、 构建工作过程系统化课程体系
构建工作过程系统化课程体系是工作过程课程开发的前提,我们主要从以下几个方面进行:1.进行广泛调研,确定道路与桥梁工程施工专业的培养目标是面向路桥施工企业、工程监理公司,培养“懂技术、会施工、能管理”生产一线技术人员和管理人员,明确了学生就业的岗位群。2.通过召开企业实践专家座谈会,对专业对应的职业进行分析,确定出本职业的典型工作任务。3.进一步归纳出行动领域,进行教学论加工,将行动领域转换配置为学习领域课程,实现课程体系的重构。
二、 试验与检测课程内容的选取
《路基路面试验检测》课程的内容选择主要以路基路面试验检测工作过程为导向,按照专业职业能力培养目标,对工程材料送检工作任务进行排序,构建学习情境,并在每个学习情境下以真实工作任务作为教学内容。教学的内容秉承“学习的内容是工作,通过工作完成学习内容”的原则,每个项目教学内容,打破原来学科系统化知识,把筑路材料、材料检测、材料验收等课程内容重新按照材料送检的程序整合、序化,形成若干个子任务,通过各子任务的学习,使学生熟悉常用的筑路材料质量标准,具备正确验收和保管材料,能进行路基路面检测,并能根据检测数据正确判断筑路材料的质量。
三、 试验与检测课程教学内容的组织
以水泥试验检测为例。
(一)任务布置:由教师给出一个具体的工作任务。工作任务来源于实际工作载体中的某个学习情境中的某个具体工作内容。
(二)教师导学:在每次布置任务后,老师用多媒体课件讲解水泥的性质、种类、应用和选择,给出现行的水泥试验规程、规范,播放水泥检测的试验录像,引导学生自觉、自主地学习,完成任务。
(三)现场检测:分组实施检测任务。具体包括:取样、检测、记录试验数据、处理数据、分析结果、填写检测报告并得出结论等,实施过程严格按照规范要求分步骤进行。
四、 试验与检测课程的教学方法
(一) 任务驱动教学方法:根据企业实际筑路材料送检的工作过程,整合课程内容成为若干个学习情境。在进行每一个项目授课前,先根据某一实际工程提出具体任务,以完成施工企业施工过程中材料试验检测的项目为驱动目标,实现理论、实践一体化的教学模式,让学生以试验员、质检员的角色完成课程的理论学习和技能训练,最后又以综合性任务来考核学生掌握专项技能的程度和水平。
(二) 教师导学的环节教学方法:中职学生不仅要掌握材料试验、检测的技能,同时还应掌握材料的理论知识,这样学生才能针对试验结果判断材料的质量。在组织该课程的教学时,设立了教师导学的环节,在这一环节主要的教学方法有以下几种:1.案例分析教学法,以实际工程中出现的案例为载体,针对实际工程施工过程中出现的关于该工程材料的工程问题,引出问题、分析问题和解决问题。2.材料展示教学法,工程材料种类多,老师上课讲解及学生观看一些图片后,对材料有了基本的认识,但学生对实际的材料还是分不清,为了增加学生对材料的直观的了解,学生直接观看实际材料。如:石材,石材的种类很多,有人造石材、花岗岩、大理岩等,水泥,硅酸盐类水泥按混合料多少和种类分,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥,钢筋,钢筋有光圆钢筋和带肋钢筋。学生分不清有何区别,通过观看实物,对石材、水泥、钢筋有了更进一步的认识。
(三) 模拟检测环节教学方法:为了让学生能更好的完成工作任务,根据实际工程材料检测流程要求,通过将某一项材料检测工作过程以详细的引导文列出,制成材料检测报告单形式,让学生到学校的工程材料检测中心进行取样、送样、检测、填写报告,将课程学习与工作实践相融合,使学生感受真实的工作环境,增长学生的实践经验。
(四) 试验结果的评定环节教学方法:在实际的施工过程中,材料取样送检后,作为试验员、质检员应能根据试验结果判断材料是否合格,能否用于工程中,为了培养学生正确判断的能力,在这一环节主要采取小组讨论、老师点评的教学方法。小组讨论是在材料检测后,根据检测报告中的试验数据,讨论分析检测结果是否符合材料的国家标准,为了能验证学生的判断的是否正确,老师最后进行点评。
五、 开展岗前对接培训
根据专业的现状和发展趋势,有针对性地对学生进行岗前培训。学生前期的学习主要以有共性的岗位进行训练为主,与之相对应企业的种类多,如建设单位、监理单位、施工单位、设计单位等,但就业的岗位也各不相同。因此,学生毕业前可以根据企业需要和个人意愿,选择一个专门模块进行有针对性的培训,也可以由系部根据地区经济发展特点对道桥人才的需求,选择专门模块进行教学与培训,整个培训过程与生产过程相对接。通过岗前培训使学生成为一合适人才。突出岗位技能培养是我校道桥专业教育的主要特色,通过改革,学生的适应性强,就业率高,改革取得了很大的成功,但学生的自主学习能力和创新能力仍有一定的差距。因此,还需加大课程改革建设力度,完善以提高学生综合素质和培养岗位技能为目的课程教学体系,使中职教育培养的人才能够适应一线高素质劳动者和技术技能型人才的需要。
摘要:“材料科学基础”是本科院校材料类专业较为重要的专业基础课程,是专业课和公共基础课之间的桥梁。为适应高等教育改革的要求,本文根据安徽建筑工业学院材料类专业的培养目标和方案,对“材料科学基础”大平台教学进行了探讨,坚持加强基础、拓宽专业、注意理论体系的贯通融合、与专业课的衔接等原则,对材料类专业“材料科学基础”的教学内容进行了优化重组。
关键词:材料科学基础;课程体系;优化
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)09-0119-03
随着现代科学技术的高速发展,自然科学之间更加相互渗透、融合和交叉。陈旧的基础课教学内容和体系与新的科学前沿理论的矛盾日益突出,因此,有必要对现有的知识体系和专业格局进行调整和重组,建立综合性材料科学与工程专业,以适应未来知识经济的发展对材料类专业人才的需求。“材料科学与工程”专业在教育部1998年正式颁布的本科专业目录中作为引导性专业提出,体现了材料科学与材料工程相互交叉与相互渗透综合的发展趋势,也符合社会所需复合型人才成长的要求。“材料科学基础”是该专业的一门重要的专业基础课程,担负着公共基础课和专业课程之间的衔接作用,也是研究生入学的必考课程。该课程对材料科学与工程专业人才运用理论知识解决实际问题的能力的培养、创新能力的培养、科学的思维方法的培养和整体知识结构的构建具有奠基作用。因此,我们在教学内容方面进行了改革与优化整合。
一、教学内容优化的动因
根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路及1997年国务院学位办颁发的新专业目录中提出的引导性专业——材料科学与工程专业,部分高校材料类的专业设置不再分为无机非金属材料工程、高分子材料与工程和金属材料,而是按照材料科学与工程一级学科进行重新设置,“材料科学基础”作为材料科学与工程专业的专业基础课,其教学内容和教学体系也进行了相应的改革。安徽建筑工业学院作为建筑类一般本科院校,其材料类专业是按二级学科进行课程设置,设高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术(电子材料方向)三个材料类专业,各成体系。其中关于材料科学基础的教学从各专业课程的安排上看,无机非金属材料工程专业和电子科学与技术(电子材料方向)专业开设“无机材料科学基础”,其重点是无机材料的结构、组成和性能之间的关系及其变化规律,内容相近;而高分子材料与工程专业未单独开设材料科学基础课程,材料科学基础中大部分相关的理论分散在专业基础课程“高分子化学”和“高分子物理”中,其中涉及较多的是制备科学而关于高温烧结、扩散、固相反应和相变过程及晶体结构和缺陷理论则涉及的较少。然而,社会需要的人才正向着复合型人才发展,材料也正在向着功能型和复合型发展,因此为了满足社会对材料类人才的要求,培养人才应具有大材料专业的理论基础,故必须对无机材料科学基础的教学内容进行合理的优化和整合,同时考虑安徽建筑工业学院的特色,构建具有自己特色的“材料科学基础”一级学科平台课程体系。
二、教学内容的优化原则
围绕材料科学与工程专业培养目标和人才培养规格构建具有建筑类一般本科院校办学特色的材料科学基础学科基础平台课程,其重点是“厚基础、宽口径”,夯实学生的学科基础知识,强化实验技能的培养,增强学生对社会的适用能力;加强相关课程的综合,一起考虑高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术(电子材料方向)三个专业的相近课程,根据无机材料科学基础、高分子物理和高分子化学课程在人才培养中的作用,对其重新定位,整体优化课程体系;同时坚持先进性原则,突出高、新、精、实的特点,紧跟学科发展前沿。
三、课程教学内容的优化
1.理论教学内容的优化。材料科学的核心内容是对结构的认识以及结构对性能的影响。性能是由结构决定的,而外界条件则控制着结构的形成,因此,研究过程是理解结构的重要环节。搭建一个合理的材料科学与工程的知识平台,达到突出共性教学的目的,根据制定的本专业培养目标、要求及培养方案,对教学内容进行了优化整合,将课程教学内容分为三部分:①相图及其应用部分。包括一元、二元、三元相图及其应用等内容。主要从热力学方面介绍物相的形成及转变的条件和规律,为材料设计和制备过程中工艺条件的确定奠定科学基础。②材料动力学部分。包括扩散、固态反应、相变及烧结等内容。该部分涉及的是高温下材料的动力学过程,是材料在生产、加工及使用过程中所必须掌握的物理化学理论基础,该部分四个过程的控制对材料的结构形成及材料性能的控制起着决定性作用。③材料的结构与性质部分。包括结晶学基础、晶体结构和晶体结构缺陷、非晶态结构与性质及固体的表面与界面,全面介绍材料的内部结构及与性能的关系。我们在课程体系的构建方面注意了如下几点:加强基础、拓宽专业、注意理论体系的贯通融合、与专业课的衔接、课程内容的先进性。充分体现宽基础,打破三大材料的原有界限,从材料科学与工程专业的角度优化整合教学内容。从各种材料的共性规律和材料科学与工程一级学科的基本原理出发,同时兼顾不同材料的个性特征,从理论范畴和科学体系层面上进行整合贯通。从固体物质的内部与表面,微观与宏观,静态与动态过程等不同角度不同层面,阐述固体材料质点的空间排列规律,晶态、结构缺陷和非晶态结构,固体的表面与界面,以及相平衡、扩散、相变、固相反应及烧结等理论基础知识,使学生掌握材料的结构,了解材料结构、组成与性能间关系的基本规律,为今后专业知识的学习和研究打下扎实的宽专业口径的理论知识基础。另外教学内容突出高、新、精、实的特点,紧跟学科发展前沿开阔学生视野。如在讲金刚石和石墨的晶体结构后补充讲解碳纳米管和石墨烯的结构;在“烧结内容学习中,简单讲述微波烧结、热等静压烧结等新型烧结工艺等。通过介绍这些科学前沿研究成果,增大学生的学习兴趣,更深的了解和认识材料专业的地位。在教学中,教师可以讲授自己的科研成果和相关领域当前的科研发展动态,将教学和科研结合起来能很大程度地激发学生的学习兴趣,拓宽学生的知识视野,提高学生的创新动力。
关键词:高分子材料与工程;特色化;人才培养模式;林业院校
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2015)10-0066-02
随着科技的不断进步,各国都在不断创新和研发新的材料,而每一种新材料的使用,都能够引起一次技术上的重大变革,而这种变革可能是世界性的。现代人类社会的“三大支柱”领域分别为材料、能源和信息。正是在这种背景下,高分子材料与工程专业在短短的二十年时间内发展迅速。1998年,教育部调整了高等学校本科专业目录,将与高分子材料相关的工科类专业统一为高分子材料与工程专业。教育部出台的专业建设指导精神明确指出,要重点发展高分子材料产业[1]。
东北林业大学高分子材料与工程专业,始建于2000年10月,专业的建立基于东北林业大学木材科学与技术学科在天然高分子材料的加工与利用等条件成熟的基础上,由我国木材胶黏剂领域知名专家顾继友教授组织创办。在十几年的不断实践探索中,建立了具有自己特色的人才培养模式,并依托东北林业大学的发展平台,明确培养目标,凸显了林业院校的特色和优势,培养了一大批兼具知识、能力和实践动手能力的高素质人才。
一、依托院校优势,打造品牌专业
东北林业大学创建于1952年,是国家“211工程”和“优势学科创建平台”项目重点院校。学校是以林科为发展优势,以林业工程为办学特色的综合性大学。高分子材料与工程专业在建立之初就显示出专业的优势,它是在天然高分子开发利用、生物质复合材料、高聚物合成、合成树脂胶黏剂的开发等领域都较成熟完备的基础上发展起来的,具有厚基础的专业优势。专业发展迅速,于2003年获批建立“生物材料工程”博士点学科,2006年该学科被评为黑龙江省重点学科,2010年进入“985”优势学科平台建设行列,目前是东北林业大学的重点专业。专业涵盖了胶黏剂、生物质复合材料、天然与合成高分子材料和生物质功能材料四个具有学科优势和特色的方向。其中胶黏剂是本专业的主要特色,尤其是木质基材料用胶黏剂的研究、开发和推广方面处于世界先进、国内领先的行列;专业的另一个特色是生物质复合材料的研究,尤其是在木塑复合材料、木质素、蛋白质、淀粉等生物质材料的开发利用方面具有较大优势。
高分子材料与工程专业为黑龙江省重点专业,教学理念先进,师资力量雄厚,具有丰富的教学管理经验,本专业有三门课程“胶黏剂与涂料”、“生物质材料”和“材料科学与工程基础”入选东北林业大学重点课程建设项目。东北林业大学作为林业院校的领跑者,有着林业院校的优势。为此,东北林业大学高分子材料与工程专业在人才培养模式的制定上以林业院校优势为依托,支撑学科“生物材料工程”在科研方面以天然高分子为核心,以生物质复合材料、胶黏剂、天然与合成高分子材料以及生物质功能材料四个特色研究方向为重点。与之相适应的专业人才培养模式既注重高分子材料与工程专业的基础,更体现林业院校相关专业的优势特色。在近十几年的人才培养过程中,专业也在不断的调整修订人才培养方案,既重基础,又宽口径,注重素质和能力培养,突出林业院校品牌专业的特色和优势。
二、特色化人才培养模式的构建
人才培养模式作为高等院校人才培养活动的实践规范和基本样式,是高等院校对本科人才培养目标、培养过程、培养途径以及培养方法等要素的综合概括。随着目前人才市场化程度的日益高涨,如何造就适应社会需要的应用创新型人才是亟待解决的难题[2]。不同的学校、专业应根据人才需求、本身专业特色以及学校优势等方面探索一条适合自己的人才培养模式,并且要经过一定的实践检验,千万不能照搬照抄、生搬硬套。
在人才培养目标的定位上,我们总结了一些地方院校人才培养的偏差,积极探索出“强化基础、因材施教、分类培养”的指导思想,考虑到学生的基础水平,发展方向、内在潜质,按照发展方向和个人选择的不同对学生进行分类,大致分为就业、继续深造、出国深造等几种类型,以此为前提在课程设置、实践动手能力、毕业论文和设计、教师培养等方面进行适当的改革,使培养出的学生知识结构广泛,基础扎实,动手能力强,能在聚合物合成、胶黏剂、生物质复合材料等领域从事生产、开发研究、管理的工程技术人才,探索出一种具有特色的人才培养模式。
三、特色化人才培养的具体措施
(一)规范培养过程,提升教育实力
学科之间的相互影响与渗透逐渐成为发展趋势,通过各学科之间的彼此渗透,相互关联成更大的、完整的学科体系[3]。这就要求现代大学教育要有更广博的知识背景,更敏捷的思维创新能力及开阔的学科视野。只有在大学科平台上和开放的学习氛围中采用灵活创新的教育模式,才能完成创新人才培养的目标要求[4]。
为满足国家林业科技的战略需求、学校建设高水平特色大学的要求以及社会对不同人才的需求,东北林业大学重点突出“林产”特色,构建相关的学科课程体系。本着厚基础、宽专业的主导思想,构建学科基础课;结合专业方向的特色,构建专业基础课和特色课程;同时完善交叉学科的渗透,构建开放性的选修课程,学生可自由选修,实现资源共享。学校和学科带头人广泛听取学生意见,制定了一系列切实可行的专业管理制度,加快重点专业建设步伐;加强教师队伍建设,构建专业教师团队;聘请国内外专家教授、学者定期在学院及学校范围内进行专题讲座;鼓励学生进行创新思维训练,以专业教师牵头,鼓励学生自主开发,大胆创新,认真观察;创建具有自己学科发展特色的高分子材料与工程创新实验室,建立以专业教师牵头,本科生为主体的创新训练团队,在保证验证性和设计性实验教学的基础上,增加本科生专业技能综合训练;从大一新生开始实行“导师制”,提倡因人施教,对学生进行启发式教育,鼓励学生开展批判式学习,用与时俱进的思想运用知识,用发散的思维研究知识[5]。
(二)产学研相结合
“产学研结合”是东北林业大学高分子材料与工程专业培养创新型人才的重要途径。“产学结合”是指学生的毕业设计和毕业论文来自于生产实际,学生通过走进工厂、校企合作单位帮助解决生产实际问题。一方面锻炼了学生实际解决问题的能力,培养了独立解决问题的意识,凡事不再依赖教师、依赖课本,是完全意义上的实践;学生通过实习较早地熟悉了工作岗位,积累了工作经验,对待就业问题不再盲目,缩短了学生适应工作岗位的时间。另一方面,工厂在实际生产中也遇到各种各样的问题,新鲜血液的注入也为企业解决了遇到的实际问题,节约了用人成本,并在经济效益方面有所收获。“研学结合”是学生的毕业论文或毕业设计选题大部分来源于指导教师的研究课题,导师的课题研究具有前瞻性及实践性,学生通过参与导师课题,导师指导学生更直接、更具体,锻炼了学生的科研能力,对于继续深造或是出国留学的学生来说锻炼了他们的创新思维能力和科学素养。结合科研实践培养专业人才是专业建设大力提倡的,专业教师积极以科研带动教学,以教学促进科研,学生积极参与教师课题研究工作对学生未来的发展大有裨益。
(三)突出专业实践特色建设
高分子材料与工程专业的特色是培养学生的实践能力和较强的创新意识,实践能力的培养不仅仅在课堂和实验室,高质量、充分的专业实践是人才培养必不可少的重要环节。在实践教学中,学生可以到企业现场观摩,根据企业现有的生产条件将理论和生产结合,学生将学习的书本知识融会贯通到实践中,同时在理论的指导下,学生撰写实习报告反馈实习内容。学校非常重视实践教学,出台了一系列的制度方案,健全实习质量保障体系。为此,专业积极拓展实践基地,依据指导教师的特长进行分工指导,邀请具有培训经验的一线工程技术人员进行现场讲解和模拟。学生的整个实践环节与毕业论文和设计紧密结合,实践过程为论文的撰写提供第一手资料,也锻炼了学生解决实际问题的能力。总之,不断探索高等学校专业与社会实践有机结合的长效机制,建立健全校外实践基地,是学生磨炼意志、增长才干、理论与实践相结合的重要载体。
无论是林业院校还是各类地方高校,都在努力地积极探索高分子材料与工程专业特色化人才培养的模式,东北林业大学在特色化人才培养方面也在不断实践中,既结合了传统的专业优势,又不断挖掘新思路、新方法、新观念,这是知识经济时代对人才培养的需要,也是林业院校人才培养的需求。
参考文献:
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专业目录和专业介绍(1998年颁布)[Z].北京:高等教
育出版社,1998.
[2]周泉兴.人才培养模式的理性思考[J].高等理科教育,
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[3]曹赛先.一流大学的大学科观[J].当代教育论坛,2004,(1).
[4]陈峥滢,秦毅红.大材料学科研究性学习和创新能力培
养研究[J].理工高教研究,2010,(1).
[5]熊建辉,付刚.林业特色学校的世界一流大学建设之路
关键词:材料性能学;课程改革;实践
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)29-0085-02
一、课程现状与发展趋势
《材料性能学》是为适应科学技术发展对知识交叉融合的需要,综合和优化了《金属力学性能》、《金属物理性能分析》、《无机材料物理性能》、《高分子力学性能》、《金属腐蚀与防护》等课程的相关内容,诞生的一门材料科学与工程专业基础课程。随着高等教育改革与发展的深化,材料科学与工程专业迫切需要一本兼顾三大材料共性及各自材料特性的“材料性能学”课程教材及其实验指导书,以适应材料科学与工程专业教学的需要。目前国内多所高等院校如哈尔滨工业大学、西安交通大学、西北工业大学等单位都相继编写出相关教材或讲义。我院本着“体现材料性能共性,突出石油特色”的原则,选用由北京工业大学王从曾教授主编的“面向21世纪”优秀教材――《材料性能学》为主要教材,增加具有石油特色材料的辅助教材,比如油气井水泥、石油管杆材料、油田腐蚀行为等方面的性能指标的物理意义、工程意义以及测试标准、测试装备的介绍,自编了实验指导书。
二、改革思路与实践
按照高等教育改革与发展的基本要求,对材料科学与工程一级学科专业本着加强基础、拓宽专业面的原则,我们在分析三大材料结构与性能的基础上,试图总结归纳出它们之间力学性能的共性与个性,实现多学科知识的交叉与渗透。具体的做法如下:
1.调整教学体系,优化教学内容。材料性能学是学生在学完“材料科学概论”、“材料科学基础”等有关课程之后的一门专业主干课程,通过“材料性能学”的学习,让学生将材料工程理论与实践相结合,充分理解材料化学成分、组织结构及性能之间的关系。因此在本课程的开始部分增加了一个学时绪论的内容,主要介绍材料的性能在材料的发展历史、材料科学、材料工程、工程材料中的作用与地位;该门课程在整个专业课程学习中承前启后的作用,以及在本门课程中将要学到哪些内容,让学生对材料的性能有一个整体的了解,引起学生的兴趣,为后面课程的学习打下良好的基础。传统的材料性能学教材由于专业的不同而分散在不同的课程中,如《金属材料力学性能》、《金属材料物理性能》、《无机材料物理性能》、《高分子物理》、《高分子材料力学性能》、《材料的腐蚀与老化》等课程,这些关于金属材料、陶瓷材料和高分子材料各自性能方面的教学内容对象单一、知识零碎割裂,缺少不同材料性能间的相互联系,对同一性能的产生机理不同专业也会出现不同的解释。在新的教学体系中,我们力求有较广的知识涵盖面、足够的信息量和适当的理论深度,在满足教学要求的基础上,给学生提供必要的自学素材,为学生毕业后在专业岗位上的再学习打好基础。因此在本门课的教学内容上,我们主要讲述三大材料力学性能的基本原理及共性,保留部分特性,同时将三大材料有机结合起来。比如在讲材料拉伸应力应变曲线时,突出以塑性特征为主的金属材料、脆性特征为主的陶瓷材料和以弹性特征为主的高分子材料间的联系与区别;在讲材料的硬度时通过高分子材料、金属材料、陶瓷材料硬度顺序递增的事实,要求学生理解材料的键合特征对材料性能的影响;根据三大材料间性能的互补性特点,使学生认识到现代材料的发展趋势。不管是单一材料的改性还是不同材料的复合,都力争发挥材料各自的优势而又避免其缺点,由此而产生了各种新材料、新工艺。但最终都离不开各种材料性能的重新调整和匹配,从这个思路出发,引起学生的研究兴趣,激发他们的创新思维[1]。另外,结合本院石油特色,增加了部分油气井水泥、管杆材料的力学性能以及管杆材料腐蚀行为的内容。由于课程内容繁多、课时有限,在前期课程中学过的内容在本课程中跳过,避免重复讲解;采取学术报告的方式将新材料、新技术融入课堂教学,扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖,激发学生学习兴趣;开发网络课件《材料性能学》,完善课后学习延伸环节,使一部分教学内容转移到课外进行,加强学生个性化培养,适应学生对信息量需求增加的要求。通过这些内容的调整,使本课程真正成为公共基础课与材料学专业课程的桥梁与纽带,达到用较少的课时获得最佳教学效果的目的。
2.加强教法改革,突出启发式、讨论式教学方法的应用。兴趣是学习一门课程最好的老师,在介绍新内容之前激发学生的兴趣,使之达到最佳的学习状态,需要有精彩的导入方法,对枯燥乏味工科专业课来说尤为重要[2,3]。所以在教学设计过程中,我们重视案例式教学[4,5],以灵活多样的方式导入新内容,引发学生浓厚的学习兴趣,为新课程内容的教学奠定良好的基础。如讲到应变硬化时,我们可以提问:为什么一根细铁丝你不可能把它拉断,但你却可以用很小的力把它折断?由此引发学生思考材料内部组织与性能之间的关系。如在讲到材料的低温脆性时,可介绍比利时阿尔拜特运河上威廉德式桥梁的断裂,引发学生思考环境温度对材料性能的影响。总之,要使每节课都有一个良好的导入,给予学生启发式的思考,还必须依据教学内容、教学目的和要求及学生的实际情况选择适应的导入方式。如果导的恰到好处,就会激起千层浪,不仅使学生能够化难为易,还能使学生终身难忘。另一方面,课堂上重在对基础理论的讲解,课后要求学生收集、整理相应资料,找到各种评价方法的工程示例,举出相应的解决方案。教学中积极鼓励学生参与讨论,一方面在有限的课堂上提出讨论主题,引发学生思考,另一方面以网络课程以及精品课程提供的平台开展大讨论,学生将收集的资料共享,通过讨论认清课本知识的工程意义。
3.注重理论联系实际,学以致用。书本上所学的知识大多是理论知识,对材料的各种性能有什么用,用在什么地方学生学完了也并不是很清楚。所以在上课时需要把抽象的理论知识具体化,找到一个学生熟悉的实际列子作为切入点,使深奥的道理通俗化,帮助他们对知识的理解与掌握,引发他们的学习兴趣和求知欲。如课程中讲到缺口材料的三个缺口效应,由于缺口造成材料应力、应变集中,应力状态发生改变,缺口得到强化,此时列举生活中的例子,包装袋上制作缺口,方面开启;讲到应力松弛时,让学生思考自来水管接头处时间久了为何会渗水;讲到疲劳损伤时,对比分析人体的疲劳特点与材料的疲劳特性等等。这样,把抽象、枯燥的理论同实践联系起来,不仅提高了学生的学习兴趣,还有助于学生对知识的理解、消化、提高及应用。
4.理论教学与实践教学相结合,提高学生实践动手能力。材料的性能是需要用一个具体的指标来评价,而这个指标的大小是需要实验来测量的,因此在讲授材学性能理论的同时,必须重视材料性能的测试技术,让学生学会操作相应的仪器设备、培养他们的观察、研究能力。因此《材料性能学》的一个重要教学内容是材料性能的测试方法,故实践教学是其重要的教学环节,通过实验教学可以将教学中重点、难点进一步讲解,让学生实践与理论部分相结合,加深对课程认识,提高学习的积极性;让学生了解实验各种原理,认识各种实验设备,拓展学生知识面;提高学生自主动手能力,培养实验能力,为以后走上工作岗位奠定基础。在课堂实验的基础上,单独开课的56学时《专业基础实验》以及32学时的《专业方向实验》,内容涵盖三大材料的组织结构和性能的典型测试和表征方法。另外课程建设队伍的教师将自身科研课题与实践教学融合,开设出开放实验项目,让学生有更多的实践和动手机会,以培养学生实践技能和创新能力。
5.采用多媒体课件、网络课堂进行辅助教学。本门课程教学总课时为48学时,由于课程知识点较多、内容涉及面较广,并且很多知识点需要用图、表来描述,如低碳钢拉伸过程的变化、断口形貌、金相组织等,这些内容很难通过语言来描述,因此我们制作出了课程配套的多媒体课件。上课过程中利用多媒体课件不仅增加了教学内容、减少授课学时还丰富了教学过程、提高教学效果。另外,还建立网络课堂。在网络课堂上有上课用的多媒体课件,学生可在课后在网络课堂上复习或完成上课时没完成的笔记,给学生提供了很大的方便,还可完成课后答疑、问题讨论、网络实验、布置作业、提交作业、批改作业、在线测试等工作。学生对于这种新的教学方式都表现了较为欢迎的态度。
三、效果与体会
通过本门课程的学习,学生对三大材料的力学性能有一个基本的整体认识,不仅掌握了材料共有的力学行为及机理,而且理解了各类材料特有的力学性能特点,培养了学生的动手能力和创新能力,对后续课程也产生了浓厚的兴趣。在课程讲授的过程中,坚持采用启发式、讨论式的教学方式、理论知识与实际联系、理论课与实验课相结合、多媒体与网络课堂辅助教学等形式和原则,学生的学习兴趣与热情得到大大提高。
参考文献:
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