《材料工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)的思考

1、材料工程基礎(chǔ)課程教學(xué)的思考材料工程基礎(chǔ)課程教學(xué)的思索9324202121-0209-03 人才培育是大學(xué)的主題和根本，一流的教學(xué)應(yīng)當(dāng)始終圍繞人才的培育目標(biāo)來進(jìn)行。在新時(shí)代背景下，當(dāng)前教育改革的主要目標(biāo)是培育和造就一批高素養(yǎng)的創(chuàng)新人才。國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和進(jìn)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(duì)當(dāng)今高校人才培育的要求與責(zé)任。材料工程基礎(chǔ)作為教育部21世紀(jì)高等本科教育教學(xué)改革項(xiàng)目“材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培育方案及教學(xué)內(nèi)容體系的改革討論中的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程。長(zhǎng)期以來，始終備受材料相關(guān)專業(yè)各高校和學(xué)院的重視，他們都在著力構(gòu)建與新時(shí)代材料專業(yè)人才培育方案及教學(xué)體系相適應(yīng)的教

2、學(xué)內(nèi)容，并發(fā)掘出高效的教學(xué)方法?；诖?，湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的材料工程基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)也始終在進(jìn)行不斷的探究與創(chuàng)新，并取得了相應(yīng)的成效。一、材料工程基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)材料工程基礎(chǔ)是材料科學(xué)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(dǎo)課。與其相對(duì)的姐妹篇課程材料科學(xué)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(xué)問點(diǎn)學(xué)習(xí);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(fù)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(jìn)行材料的剪裁和設(shè)計(jì)，是一種關(guān)于技術(shù)創(chuàng)新的學(xué)問點(diǎn)學(xué)習(xí)。因此，通過材

3、料工程基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生對(duì)材料工程的概念和內(nèi)涵有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)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(gè)較系統(tǒng)的了解。同時(shí)，通過該課程的教學(xué)互動(dòng)，將有助于進(jìn)一步穩(wěn)固材料科學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)問，培育學(xué)生良好的規(guī)律思維和正確分析、解決材料工程實(shí)際問題的能力，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)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(guó)大多數(shù)高校的材料科學(xué)與工程專業(yè)均開設(shè)了材料工程基礎(chǔ)或類似名稱的課程，且均作為各學(xué)院的專業(yè)基礎(chǔ)課程或核心課程。然而，當(dāng)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(xué)出版的材料

4、工程基礎(chǔ)整合了以動(dòng)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(yīng)用為單元的內(nèi)容體系;謝希文主編、北京航空航天大學(xué)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(fù)合過程中的基本科學(xué)原理和技能;谷臣清主編、機(jī)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(jī)高分子材料的變形，無機(jī)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(xué)問與工程技術(shù)基本原理;師昌緒主編、化學(xué)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(shè)計(jì)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(xué)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(shè)計(jì)方法、材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及材料的失效分析等方面的內(nèi)容。因此，對(duì)于不同高校所開設(shè)的材料工程基礎(chǔ)課程，其所選的教材來源不同，教學(xué)內(nèi)容也就千差萬(wàn)別。二章節(jié)學(xué)問點(diǎn)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(jī)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(xué)屬性來分，可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和不同類型材料所組成的復(fù)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(yīng)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(wàn)別，材料工程問題就顯得更為錯(cuò)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(dǎo)致材料工程基礎(chǔ)這門課的教學(xué)內(nèi)容的學(xué)問點(diǎn)綜合性太強(qiáng)、跨學(xué)科學(xué)問點(diǎn)太多、章節(jié)之間沒有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性和規(guī)律性。基于此，關(guān)于材料工程基礎(chǔ)的課程教學(xué)，很難由一個(gè)教師獨(dú)立承當(dāng)并完成好這門課程的教學(xué)，因此需要不斷梳理材料工程基礎(chǔ)的學(xué)問體系，并組建課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，才能更好地完成教學(xué)任務(wù)。三、湖南大學(xué)材料工程基礎(chǔ)的課程教學(xué)材料工程基礎(chǔ)始終是湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的核心類課程，在課程負(fù)責(zé)教師肖漢寧教授的帶著下，針對(duì)

7、材料工程基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)與教學(xué)現(xiàn)狀，始終在不斷摸索，以優(yōu)化其教學(xué)質(zhì)量。一優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、凝練教學(xué)重點(diǎn)基于湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院開設(shè)的專業(yè)特點(diǎn)，以及依據(jù)專業(yè)培育打算和目標(biāo)的要求，材料工程基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)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(dú)作為材料工程基礎(chǔ)的教學(xué)教材。因此，為了使教學(xué)內(nèi)容更為豐富，學(xué)問體系更為完善，確定選用了北京航空航天大學(xué)出版社1999年出版的材料工程基礎(chǔ)和武漢理工大學(xué)出版社2021年出版的材料工程基礎(chǔ)作為輔導(dǎo)教材。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)新時(shí)代本科高等教育的人才培育目標(biāo)，為了符合學(xué)院的人才培育打算，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫了適合學(xué)院專業(yè)特點(diǎn)和符合專業(yè)設(shè)置要求的教材講義與教學(xué)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(xué)時(shí)。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(jī)非金屬、高分子和復(fù)合材料的原理，主要包括材料的氣態(tài)生長(zhǎng)原理、凝固原理、流變學(xué)理論、固相反應(yīng)和燒結(jié)理論等，最終介紹材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和失效分析。第二部分：傳輸原理，共26學(xué)時(shí)，包括流體力學(xué)基礎(chǔ)、兩相運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象、傳熱學(xué)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?fù)習(xí)答疑：2學(xué)時(shí)。另外，針對(duì)每一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，編寫了相應(yīng)的習(xí)題和思索題，進(jìn)行資料補(bǔ)充。從而形成了自身特色的材料工程基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容與課程設(shè)計(jì)。同時(shí)，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)

9、打算在近兩年努力編寫、出版自己教學(xué)體系的教學(xué)教材。 二組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)、更新教學(xué)學(xué)問點(diǎn)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(xué)問點(diǎn)，各章節(jié)之間關(guān)聯(lián)性較差，而且學(xué)問點(diǎn)跨度較大，很難由一位老師獨(dú)立完成其課程教學(xué)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(duì)和科研背景的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。依據(jù)課程設(shè)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(fù)合材料四個(gè)方面學(xué)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(xué)問。同時(shí)，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(shí)踐閱歷，將與各部分內(nèi)容相關(guān)的工業(yè)實(shí)踐案例與閱歷講授

10、給學(xué)生。另一方面，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)展，材料的相應(yīng)制備技術(shù)也在不斷地拓展與更新，為了讓學(xué)生了解最新的材料制備進(jìn)展、進(jìn)展趨勢(shì)等學(xué)問，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)吸納了具有海外留學(xué)背景的年輕教師融入教學(xué)團(tuán)隊(duì)，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(xué)問以外，同時(shí)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(xué)思維方法等學(xué)問點(diǎn)，并傳授給學(xué)生。三豐富教學(xué)方式、激發(fā)學(xué)習(xí)效率由于不同年月的學(xué)生存在著不同的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，所以除了在教學(xué)內(nèi)容上的學(xué)問需要不斷更新之外，其教學(xué)方式也需要不斷豐富。調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，改良教學(xué)方法和教學(xué)手段，始終是眾多教學(xué)改革的關(guān)鍵點(diǎn)和切入點(diǎn)。本課程在豐富與梳理教學(xué)內(nèi)容，組建與完善教學(xué)

11、團(tuán)隊(duì)的同時(shí)，努力創(chuàng)新了教學(xué)方法與教學(xué)手段，以便激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。充分利用現(xiàn)代的教學(xué)手段是提高教學(xué)效果的有效途徑之一。因此，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)制作和完善了與課程配套的電子教學(xué)大綱、教案、習(xí)題、課件、動(dòng)畫和視頻文件等教學(xué)資料。課堂以多媒體教學(xué)為主、以板書為輔，同時(shí)在課件中穿插大量的相關(guān)案例、圖片、動(dòng)畫、視頻資料等，具有信息量大、條理清晰、圖文并茂等特點(diǎn)。從而使得教學(xué)內(nèi)容更加豐富，更能吸引同學(xué)們的留意力，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對(duì)講授內(nèi)容的理解。課后適當(dāng)?shù)夭贾昧讼鄳?yīng)的習(xí)題與思索題，以催促學(xué)生主動(dòng)參加到學(xué)習(xí)中來，培育學(xué)生的自學(xué)能力以及運(yùn)用學(xué)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(luò)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(kuò)展和加深學(xué)生對(duì)相關(guān)學(xué)問點(diǎn)的把握和理解，引導(dǎo)學(xué)生去理解不同材料的制備原理、特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，注重接受啟發(fā)式、商量式的教學(xué)方式，建立良好的師生互動(dòng)，從而關(guān)心學(xué)生穩(wěn)固所學(xué)的理論學(xué)問，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從不同的角度去思索、分析和解決問題。四融入創(chuàng)新試驗(yàn)、理論聯(lián)系實(shí)踐為了促進(jìn)學(xué)生基本學(xué)問的領(lǐng)悟，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的建立，使學(xué)生充分將從課堂上所學(xué)的相關(guān)學(xué)問運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，進(jìn)一步加深對(duì)這門課程的理解。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)主動(dòng)引導(dǎo)和鼓舞學(xué)生參加到相關(guān)導(dǎo)師的科研活動(dòng)中、開展創(chuàng)新試驗(yàn)。例如：SIT項(xiàng)目、互聯(lián)網(wǎng)+、挑戰(zhàn)杯等一系列創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目。從而使學(xué)

13、生更深入地把握各部分的理論學(xué)問，更好地培育學(xué)生的自學(xué)能力、科研意識(shí)和綜合素養(yǎng)。課程學(xué)問點(diǎn)與試驗(yàn)操作技能的互相結(jié)合，更好地突出了理論聯(lián)系實(shí)踐的課程教學(xué)特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，不斷充實(shí)學(xué)科前沿內(nèi)容，將學(xué)科進(jìn)展中新的學(xué)術(shù)思想、討論方法和試驗(yàn)技術(shù)等融入到教學(xué)中，有利于培育學(xué)生的自學(xué)和動(dòng)手能力，有利于提升學(xué)生思索與解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，鼓舞學(xué)生撰寫課程小論文，培育了學(xué)生把握學(xué)科最新進(jìn)展動(dòng)態(tài)和開拓學(xué)問的能力，鍛煉了學(xué)生快速有效地獵取與分析材料信息資源、綜合運(yùn)用材料學(xué)問撰寫科技論文的能力。從而全面激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和主動(dòng)性，全面提升了學(xué)生的能力和素養(yǎng)。五完善考核細(xì)則、反饋教學(xué)效果課程的考核對(duì)學(xué)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(duì)學(xué)生所把握的學(xué)問和分析解決實(shí)際問題的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，且能引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)看法向最正確方向進(jìn)展。同時(shí)，課程考核也是對(duì)教學(xué)效果的準(zhǔn)時(shí)反饋，有利于促進(jìn)教學(xué)工作的進(jìn)一步改善。因此，該課程的考核實(shí)行由筆試和平常成果兩部分組成的方式。總評(píng)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(shè)計(jì)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(xué)生的學(xué)習(xí)效果。考試方案為半開卷考試限帶2張手寫的A4紙，與試卷一同一交，以檢查學(xué)生整理課程學(xué)問點(diǎn)的能力?？荚囶}型分為名詞解釋20分、簡(jiǎn)答題30分、計(jì)算題15分和綜合分析題35分。主要考查學(xué)生對(duì)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(yùn)用的能力。總之，形成了較完善的考核細(xì)則與較全面的教學(xué)反饋體系，從而可以不斷把握學(xué)生對(duì)于本課程的學(xué)習(xí)狀況與教師的教學(xué)效果，以不斷改良本課程的教學(xué)質(zhì)量。四、結(jié)束語(yǔ)課程建設(shè)與