张凤春，邵甄胰，廖婷婷，杨璐霏
（成都工业学院，材料与环境工程学院，成都，611730）
摘要：本文依据成都工业学院材料科学与工程专业的应用型人才培养目标，结合《材料科学与工程基础》课程的性质与特点，从理论教学内容、教学方法与手段、实践教学等方面探讨了课程建设与改革实践的做法，以期为应用型人才的培养提供一定的借鉴。
关键词：应用型人才培养；材料科学与工程基础；改革实践
1 引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》中明确指出，要不断优化高等教育结构，优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合，并重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模［1］，这反映出应用型人才培养已然成为高校顺应国内发展形势的需求。应用型人才的培养，既要求学生具有扎实深厚的专业知识素养，又要求学生具备运用所学知识解决工程实际问题的能力。而课程作为人才培养过程的重要载体，是推动人才培养模式转变的主要抓手与落脚点，在应用型人才培养中具有举足轻重的作用。因此，本文以成都工业学院《材料科学与工程基础》课程为例，探讨应用型人才培养背景下的课程建设与改革实践。
2 《材料科学与工程基础》的课程性质与特点
《材料科学与工程基础》是面向材料科学与工程专业开设的一门专业必修课，也是连接公共基础课和专业课的桥梁课程，更是应用型人才培养的基本知识和基本能力的重要组成部分。该课程将材料科学和材料加工的基础理论融为一体，是材料科学与工程专业一门同生产实际有密切联系的重要专业基础课，为学习后续专业课程以及解决材料科学领域的复杂工程问题打下一定的专业基础。然而，《材料科学与工程基础》，作为材料科学与工程专业的第一门主干核心课程，涉及到物理、化学、金属学、高分子、力学等多个相关学科，具有内容繁杂、抽象难记、概念性强等特点，这导致学生在有限的学时内很难充分理解与消化教学内容，更谈不上运用所学理论知识真正解决工程实际问题[2]。因此，如何在有限的教学学时内，优化基于应用型人才培养的教学内容，改革基于应用型人才培养的教学方法，激发学生对枯燥知识的学习兴趣与热情，提高学生运用所学知识分析与解决工程实际问题的能力，确保应用型人才培养目标的实现，是本课程与教学改革中必须要解决的关键性问题。
3 《材料科学与工程基础》的课程改革实践
围绕上述关键性问题，成都工业学院《材料科学与工程基础》课程教学团队在教学内容、教学方法与手段、实践教学等方面开展了一系列探索与改革，取得了明显成效。
3.1 基于应用型人才培养的理论教学内容改革
根据本校应用型人才培养的办学定位和本专业的人才培养目标，采用了蔡珣编著的“十二五”国家级规划教材《材料科学与工程基础》第二版。该教材融合材料科学和材料加工的基础理论为一体，覆盖面更广，强调工程应用，拓宽了专业口径，有助于学生工程思维的培养。但鉴于课程教学学时有限，这对理论教学内容的深度与广度带来了极大挑战。为此，针对上述问题，本课程教学团队主要实施了三方面的改革。
一是精选教学内容。一方面，在充分分析《材料科学与工程基础》的课程定位，正确处理好本课程与先修课程（大学化学、大学物理、物理化学）、后修课程（材料分析测试技术、材料力学性能、金属材料学、凝固原理等）之间的关系。对于课程之间存在重叠与交叉的内容，适当略讲或调整为自学。另一方面，在教学内容的选择上，按照“厚基础、宽口径”的教育理念[3]，以本专业的金属材料方向为主线，辅以介绍陶瓷、高分子及复合材料，突出材料的共性与个性特点，帮助学生逐渐建立大材料、大工程、大社会的观念。
二是整合教学内容。结合学校的办学定位和本专业的人才培养目标，将精选的教学内容进一步重组与优化，形成不同的教学模块。同时，梳理各个模块的相互关系，弄清教学内容的主次，构建起科学的、有序的、结构性的本课程知识框架体系，让学生在学习过程中始终做到心中有数。这不仅有利于减轻学生的学习负担，更有助于学生更加有效地掌握本课程的核心知识点。
三是更新教学内容。在教学过程中，通过精心设计将学科前沿内容与工程实际问题融入授课内容中，增大教学内容的信息量，突出教学内容的新颖性和时代性，在拓宽学生知识架构的同时，注重学生工程思维与能力的培养。例如，在绪论中介绍材料的分类时，以近年来研究较热的纳米材料、生物医用材料、超材料等为典型案例，增加教学内容的趣味性。再如，在介绍钙钛矿的结构时，引入钙钛矿的最新科研成果，既激发了学生的学习兴趣，又开阔了学生的视野。还有，在讲解材料的制取时，补充介绍3D打印技术及3D打印材料领域的最新进展，激发学生的好奇心，调节课堂的氛围，促进教学效果的提高。
3.2 基于应用型人才培养的教学方法与手段改革
《材料科学与工程基础》课程本身内容多、概念多、理论强，学生普遍反映学习难度较大。若采用传统以教为中心的“注入式”教学方法，学生的注意力恐怕很难集中，这既严重影响了课堂教学效果，也不利于应用型工程技术人才的培养。因此，本课程在教学方法与手段方面进行了探索与改革。
一是融入多种教学方法，将学生地位主体化。为了满足应用型人才培养的专业目标，在教学过程中，我们改变了传统的“注入式”“填鸭式”教学模式，积极探索了多种适应于应用型人才培养的教学方法与手段。将情景教学法、问题探究法、任务驱动法等多种教学方法相结合，激发学生的求知欲，提高学生的参与度，充分突出学生的主体地位。例如，在讲授新的知识点之前，以工程实例进行导入，提出工程实际背后亟待解决的科学问题，再以此引出要解决科学问题所需用到的理论知识，进而导出新的教学内容。通过将理论知识与工程实际相结合，有助于培养学生的工程思维，加深学生对材料科学理论知识的理解。再如，在讲授完基本知识后，针对部分章节所涉及的理论知识，提供多个不同主题的研究方向，要求学生通过分组协作的方式，查阅与总结文献资料，并以PPT形式进行汇报。在这一过程中，既培养了学生的自主学习能力、文献检索能力和团队协作能力，又提高了学生运用所学理论知识分析与解决工程实际问题的能力，这为应用型人才的培养提供了强有力的支撑。
二是运用现代教学手段，将抽象概念形象化。本课程中抽象化的教学内容较多，如固体结构、晶体缺陷、固态扩散、相平衡等，若采取传统的板书+静态PPT形式，学生往往很难理解相应的教学内容，这必将影响教学质量与教学进度。因此，本课程针对晶体排列、点缺陷、位错、扩散、相平衡等较为抽象的教学内容，辅以实物模型、动画、flash、视频等多种形式，将抽象概念形象化，培养学生的抽象思维能力，帮助学生理解课程基础知识与理论，提高课堂教学质量。同时，在课堂教学中，通过引入“雨课堂”这一集“教学、交流、辅导”于一体的网络化教学工具，辅以“板书+动态PPT”传统教学方法，探索传统教学与网络教学相融合的混合式教学模式。在教学组织过程中，借助雨课堂开展课前自学、课中互动、课后作业、章节测验等环节，成功构建起“线上+线下”充分融合的教育教学新生态，大力促进课堂教学效果的提高。对教师而言，可以通过雨课堂中关于学生参与各个教学环节的统计分析数据，及时了解学生对所学知识点的掌握情况，从而适时调整教学方法与教学进度。对学生而言，既可以通过雨课堂进一步巩固所学理论知识，又可以针对尚未理解的知识点及时与老师沟通交流。
3.3 基于应用型人才培养的实践教学改革
培养应用型人才的关键在于培养学生的工程思维、创新能力与动手能力，而实践教学环节正是培养上述能力的重要途径，在应用型人才培养过程中占据不可比拟的地位[4]。因此，本课程依托实验教学、科研项目和学科竞赛等多种手段对实践教学环节进行了改革，构建了基于应用型人才培养的实践教学模式。
一是依托实验教学。为了培养学生的实践动手能力，我们专门单独开设了与本课程理论教学相配合的材料科学与工程基础实验，设置了演示性、验证性、综合性、设计性及创新性实验等多种实验类型。同时，我们还增大了综合性与创新性实验的比例，如开设金相分析综合实验、金属塑型变形与回复再结晶综合实验等，引导学生主动思考、大胆创新，提高学生的创新能力与工程应用能力。
二是依托科研项目。以学院的本科生导师制为抓手，以教师科研项目、校企合作项目以及大学生创新创业计划等为载体，引导与鼓励学生在课后积极参与各类科研实践活动。通过学生在具体项目的实施中，不断开展科研能力素质训练，让学生逐步形成工程思维与意识，循序渐进地培养学生的科学研究素养与创新实践能力，提高学生的综合素养与就业竞争力。
三是依托学科竞赛。积极鼓励与支持学生参加互联网+创新创业大赛、全国大学生金相技能大赛、全国大学生材料综合技能大赛、全国大学生热处理创新创业大赛、全国大学生焊接创新大赛等各类学科竞赛，加强对学生创新实践技能的培养。近年来，我院材科学子在各类学科竞赛中都取得了非常优异的成绩，屡次斩获特等奖、一等奖等奖项。
4 结语
基于成都工业学院的办学定位和材料科学与工程专业的实际情况，《材料科学与工程基础》课程以应用型人才培养为目标，开展了教学改革与研究探索，取得了一定的成效。学生的学习兴趣不断激发，主观能动性得以提高，课堂氛围更加活跃，教学效果有效提升。在2020年硕士研究入学考试中，我校有学生的材料科学基础考试成绩高达149分，该门课程的平均分达117分。同时，本专业的考研录取人数在毕业生总人数中占比25%，其中65%的学生被双一流建设高校录取，45%的学生被四川大学、重庆大学、西南交通大学等985、211高校录取。
参考文献
[1] 吴中江, 黄成亮. 应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J]. 高等工程教育研究, 2014, (2) : 66-70.
[2] 卢新坡, 陈丽霞, 徐三魁, 等. 基于“以学为中心”的《材料科学与工程基础》课程改革研究[J]. 山东化工, 2019, 48(12) : 134-135.
[3] 王永东, 王振廷, 李柏茹, 等. 应用型本科材料科学基础课程建设与改革实践[J]. 中国冶金教育, 2013, (3): 44-46.
[4] 孟君晟，史晓萍，王永东，等. 应用型本科材料科学与工程专业实践教学改革与实践[J]. 黑龙江教育（理论与实践）, 2020, (2): 63-64.