《材料工程基礎(chǔ)》課程教學的思考

1、材料工程基礎(chǔ)課程教學的思考材料工程基礎(chǔ)課程教學的思索9324202121-0209-03 人才培育是大學的主題和根本，一流的教學應當始終圍繞人才的培育目標來進行。在新時代背景下，當前教育改革的主要目標是培育和造就一批高素養(yǎng)的創(chuàng)新人才。國家中長期教育改革和進展規(guī)劃綱要2021-2021年提出的“提高高等教育人才培育質(zhì)量，是對當今高校人才培育的要求與責任。材料工程基礎(chǔ)作為教育部21世紀高等本科教育教學改革項目“材料科學與工程專業(yè)人才培育方案及教學內(nèi)容體系的改革討論中的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程。長期以來，始終備受材料相關(guān)專業(yè)各高校和學院的重視，他們都在著力構(gòu)建與新時代材料專業(yè)人才培育方案及教學體系相適應的教

2、學內(nèi)容，并發(fā)掘出高效的教學方法?；诖?，湖南大學材料科學與工程學院的材料工程基礎(chǔ)課程教學團隊也始終在進行不斷的探究與創(chuàng)新，并取得了相應的成效。一、材料工程基礎(chǔ)的課程特點材料工程基礎(chǔ)是材料科學與工程相關(guān)專業(yè)本科生由基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課轉(zhuǎn)變的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是材料類基礎(chǔ)課程系列中重要的先導課。與其相對的姐妹篇課程材料科學基礎(chǔ)側(cè)重于闡述材料結(jié)構(gòu)、組織與性能之間的關(guān)系，表征和發(fā)覺材料的基本結(jié)構(gòu)和性能屬性，是一種發(fā)覺規(guī)律的學問點學習;而材料工程基礎(chǔ)側(cè)重于討論材料金屬、非金屬、高分子和復合材料的合成、制備、加工與失效分析的基本方法和技術(shù)，進行材料的剪裁和設計，是一種關(guān)于技術(shù)創(chuàng)新的學問點學習。因此，通過材

3、料工程基礎(chǔ)課程的學習，可以使學生對材料工程的概念和內(nèi)涵有一個比較清晰的認識，對材料工程涉及的材料制備原理和傳質(zhì)傳熱原理等有一個較系統(tǒng)的了解。同時，通過該課程的教學互動，將有助于進一步穩(wěn)固材料科學基礎(chǔ)的學問，培育學生良好的規(guī)律思維和正確分析、解決材料工程實際問題的能力，為學生進一步學習材料專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。二、材料工程基礎(chǔ)的課程現(xiàn)狀一課程教材內(nèi)容迥異目前，全國大多數(shù)高校的材料科學與工程專業(yè)均開設了材料工程基礎(chǔ)或類似名稱的課程，且均作為各學院的專業(yè)基礎(chǔ)課程或核心課程。然而，當前材料工程基礎(chǔ)的課程教材內(nèi)容迥異，不同編著者所編寫的教材內(nèi)容存在很大的差異性。例如：徐德龍主編、武漢理工大學出版的材料

4、工程基礎(chǔ)整合了以動量、能量和質(zhì)量傳遞的基本規(guī)律為主線，以物料的燃燒和枯燥過程的綜合應用為單元的內(nèi)容體系;謝希文主編、北京航空航天大學出版的材料工程基礎(chǔ)全書圍繞金屬、陶瓷、高分子三大材料成材過程的技術(shù)原理、工藝和方法，論述了材料制備合成、材料加工成形、材料改性與外表加工以及材料復合過程中的基本科學原理和技能;谷臣清主編、機械工業(yè)出版的材料工程基礎(chǔ)一書主要以粉體材料的加工，有機高分子材料的變形，無機非金屬材料的生產(chǎn)、制備，金屬材料的冶金、成形加工及熱處理為主線，詳盡地商量了各工程領(lǐng)域所涉及的基本專業(yè)技術(shù)學問與工程技術(shù)基本原理;師昌緒主編、化學工業(yè)出版的材料工程基礎(chǔ)要覽主要涉及各類材料及其產(chǎn)品設計選

5、材、制造加工成形以及失效分析等方面的基礎(chǔ)，涵蓋材料科學與工程概論、材料成形的基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬和優(yōu)化設計方法、材料的強度設計以及材料的失效分析等方面的內(nèi)容。因此，對于不同高校所開設的材料工程基礎(chǔ)課程，其所選的教材來源不同，教學內(nèi)容也就千差萬別。二章節(jié)學問點關(guān)聯(lián)薄弱依據(jù)兩院院士師昌緒先生的定義：材料是人類制造生活和生產(chǎn)用的物品、器件、構(gòu)件、機器或其他產(chǎn)品的物質(zhì)。材料除了具有重要性和普遍性以外，還具有多樣性。例如：從物理化學屬性來分，可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和不同類型材料所組成的復合材料;從行業(yè)來分，可分為電子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等;從應用

6、來分，又可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料等。因此，由于材料的多樣性，各種材料的制備、加工方法千差萬別，材料工程問題就顯得更為錯綜冗雜，很難從這多種多樣的工程問題中提煉出涉及各種材料制備與加工的共同基礎(chǔ)問題，導致材料工程基礎(chǔ)這門課的教學內(nèi)容的學問點綜合性太強、跨學科學問點太多、章節(jié)之間沒有很強的關(guān)聯(lián)性和規(guī)律性?；诖?，關(guān)于材料工程基礎(chǔ)的課程教學，很難由一個教師獨立承當并完成好這門課程的教學，因此需要不斷梳理材料工程基礎(chǔ)的學問體系，并組建課程的教學團隊，才能更好地完成教學任務。三、湖南大學材料工程基礎(chǔ)的課程教學材料工程基礎(chǔ)始終是湖南大學材料科學與工程學院的核心類課程，在課程負責教師肖漢寧教授的帶著下，針對

7、材料工程基礎(chǔ)的課程特點與教學現(xiàn)狀，始終在不斷摸索，以優(yōu)化其教學質(zhì)量。一優(yōu)化教學內(nèi)容、凝練教學重點基于湖南大學材料科學與工程學院開設的專業(yè)特點，以及依據(jù)專業(yè)培育打算和目標的要求，材料工程基礎(chǔ)課程教學團隊經(jīng)過充分的調(diào)研與分析得出現(xiàn)今的出版書籍并不適合單獨作為材料工程基礎(chǔ)的教學教材。因此，為了使教學內(nèi)容更為豐富，學問體系更為完善，確定選用了北京航空航天大學出版社1999年出版的材料工程基礎(chǔ)和武漢理工大學出版社2021年出版的材料工程基礎(chǔ)作為輔導教材。在此基礎(chǔ)上，為了實現(xiàn)新時代本科高等教育的人才培育目標，為了符合學院的人才培育打算，課程教學團隊編寫了適合學院專業(yè)特點和符合專業(yè)設置要求的教材講義與教學大

8、綱。該課程分為材料制備原理和傳輸原理兩大部分。第一部分：材料制備原理，共36學時。首先講解并描述材料工程的概念與內(nèi)涵，在此基礎(chǔ)上分別講解并描述氣態(tài)、液態(tài)、可塑態(tài)和固態(tài)制備金屬、無機非金屬、高分子和復合材料的原理，主要包括材料的氣態(tài)生長原理、凝固原理、流變學理論、固相反應和燒結(jié)理論等，最終介紹材料的強度設計和失效分析。第二部分：傳輸原理，共26學時，包括流體力學基礎(chǔ)、兩相運動現(xiàn)象、傳熱學基礎(chǔ)、質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)、物料枯燥、燃料及燃燒等內(nèi)容?？倧土暣鹨桑?學時。另外，針對每一章節(jié)的教學內(nèi)容，編寫了相應的習題和思索題，進行資料補充。從而形成了自身特色的材料工程基礎(chǔ)課程教學內(nèi)容與課程設計。同時，課程教學團隊

9、打算在近兩年努力編寫、出版自己教學體系的教學教材。 二組建教學團隊、更新教學學問點材料工程基礎(chǔ)的課程內(nèi)容涵蓋了四大類材料的加工和制備的相關(guān)學問點，各章節(jié)之間關(guān)聯(lián)性較差，而且學問點跨度較大，很難由一位老師獨立完成其課程教學以及把各章節(jié)的內(nèi)容講得深入、清晰。因此，本著“最合適的教師講授最合適的課程的理念，組建了具有較合理的年齡梯隊和科研背景的課程教學團隊。依據(jù)課程設置、大綱內(nèi)容要求，由具有金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復合材料四個方面學問結(jié)構(gòu)和科研背景的老師，分別講授相關(guān)方面的基礎(chǔ)理論學問。同時，老一輩的教授們可以結(jié)合多年的科研閱歷，特殊是工業(yè)實踐閱歷，將與各部分內(nèi)容相關(guān)的工業(yè)實踐案例與閱歷講授

10、給學生。另一方面，由于現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進展，材料的相應制備技術(shù)也在不斷地拓展與更新，為了讓學生了解最新的材料制備進展、進展趨勢等學問，課程教學團隊吸納了具有海外留學背景的年輕教師融入教學團隊，從而形成了這門課程的講授內(nèi)容，除了書本上的基礎(chǔ)理論學問以外，同時可以不斷地更新各相關(guān)領(lǐng)域的新發(fā)覺、新技術(shù)以及科學思維方法等學問點，并傳授給學生。三豐富教學方式、激發(fā)學習效率由于不同年月的學生存在著不同的學習特點，所以除了在教學內(nèi)容上的學問需要不斷更新之外，其教學方式也需要不斷豐富。調(diào)動學生的學習主動性，改良教學方法和教學手段，始終是眾多教學改革的關(guān)鍵點和切入點。本課程在豐富與梳理教學內(nèi)容，組建與完善教學

11、團隊的同時，努力創(chuàng)新了教學方法與教學手段，以便激發(fā)學生的學習主動性、提升學生的學習效率。充分利用現(xiàn)代的教學手段是提高教學效果的有效途徑之一。因此，課程教學團隊制作和完善了與課程配套的電子教學大綱、教案、習題、課件、動畫和視頻文件等教學資料。課堂以多媒體教學為主、以板書為輔，同時在課件中穿插大量的相關(guān)案例、圖片、動畫、視頻資料等，具有信息量大、條理清晰、圖文并茂等特點。從而使得教學內(nèi)容更加豐富，更能吸引同學們的留意力，增加了學生的學習興趣，加深了學生對講授內(nèi)容的理解。課后適當?shù)夭贾昧讼鄳牧曨}與思索題，以催促學生主動參加到學習中來，培育學生的自學能力以及運用學問思索、解決問題的能力。在此基礎(chǔ)上，

12、利用現(xiàn)今的網(wǎng)絡資源，不斷推送一些相關(guān)的精彩博文以及工業(yè)、科教的相關(guān)視頻，擴展和加深學生對相關(guān)學問點的把握和理解，引導學生去理解不同材料的制備原理、特點和應用領(lǐng)域。同時，注重接受啟發(fā)式、商量式的教學方式，建立良好的師生互動，從而關(guān)心學生穩(wěn)固所學的理論學問，引導學生學會從不同的角度去思索、分析和解決問題。四融入創(chuàng)新試驗、理論聯(lián)系實踐為了促進學生基本學問的領(lǐng)悟，激發(fā)學生創(chuàng)新意識的建立，使學生充分將從課堂上所學的相關(guān)學問運用到實踐當中，進一步加深對這門課程的理解。課程教學團隊主動引導和鼓舞學生參加到相關(guān)導師的科研活動中、開展創(chuàng)新試驗。例如：SIT項目、互聯(lián)網(wǎng)+、挑戰(zhàn)杯等一系列創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)試驗項目。從而使學

13、生更深入地把握各部分的理論學問，更好地培育學生的自學能力、科研意識和綜合素養(yǎng)。課程學問點與試驗操作技能的互相結(jié)合，更好地突出了理論聯(lián)系實踐的課程教學特點。在此基礎(chǔ)上，不斷充實學科前沿內(nèi)容，將學科進展中新的學術(shù)思想、討論方法和試驗技術(shù)等融入到教學中，有利于培育學生的自學和動手能力，有利于提升學生思索與解決實際問題的能力。同時，鼓舞學生撰寫課程小論文，培育了學生把握學科最新進展動態(tài)和開拓學問的能力，鍛煉了學生快速有效地獵取與分析材料信息資源、綜合運用材料學問撰寫科技論文的能力。從而全面激發(fā)了學生的學習主動性和主動性，全面提升了學生的能力和素養(yǎng)。五完善考核細則、反饋教學效果課程的考核對學生起著特別重

14、要的引領(lǐng)和催促作用。通過課程考核不僅能對學生所把握的學問和分析解決實際問題的能力進行評價，且能引導學生的學習看法向最正確方向進展。同時，課程考核也是對教學效果的準時反饋，有利于促進教學工作的進一步改善。因此，該課程的考核實行由筆試和平常成果兩部分組成的方式?？傇u成果=平常成果1考勤、課程表現(xiàn)+平常成果2課后作業(yè)及期中考試+期末考試成果，其中平常成果1占15%，平常成果2占35%，期末考試成果占50%。本課程每章設計有思索題，分別以課堂提問和課后作業(yè)的方式完成，以檢查學生的學習效果?？荚嚪桨笧榘腴_卷考試限帶2張手寫的A4紙，與試卷一同一交，以檢查學生整理課程學問點的能力?？荚囶}型分為名詞解釋20分、簡答題30分、計算題15分和綜合分析題35分。主要考查學生對材料工程基本概念的了解、材料制備原理及技術(shù)的把握程度和綜合運用的能力。總之，形成了較完善的考核細則與較全面的教學反饋體系，從而可以不斷把握學生對于本課程的學習狀況與教師的教學效果，以不斷改良本課程的教學質(zhì)量。四、結(jié)束語課程建設與