王彩輝 付華 吳紅亞 于剛 秦國強(qiáng) 孫國文

摘要：專業(yè)基礎(chǔ)課是大學(xué)生整個培養(yǎng)計(jì)劃中，非常重要的環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)的培養(yǎng)質(zhì)量直接影響到學(xué)生的綜合素質(zhì)的提高。為了進(jìn)一步提高大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)效果，采用“貫穿式”教學(xué)方法有利于學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)課先關(guān)知識的掌握與運(yùn)用，并為學(xué)生繼續(xù)深造、直接了解學(xué)科前沿成果奠定基礎(chǔ)。本文以石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料類專業(yè)基礎(chǔ)課為例，以教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)、教學(xué)效果與評估以及教師培養(yǎng)等問題為指標(biāo)，探索“貫穿式”教學(xué)方法如何有效實(shí)施。

關(guān)鍵詞：專業(yè)基礎(chǔ)課；貫穿式；本科；材料類

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0189-03

一、引言

教學(xué)改革已成為有效提高教學(xué)水平的必經(jīng)之路，如東南大學(xué)的陳堅(jiān)，張亞梅展開了專業(yè)基礎(chǔ)課在雙語教學(xué)方面改革與探索；大連理工大學(xué)的王立秋等展開了無機(jī)非金屬材料專業(yè)基礎(chǔ)課的探索與實(shí)踐。大學(xué)本科生（含高職）基礎(chǔ)課一般包括兩部分的內(nèi)容，即某一專業(yè)或?qū)W科學(xué)生必修的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課。其中，專業(yè)基礎(chǔ)課是指該專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)課程，專業(yè)課程按其性質(zhì)又可分為專業(yè)理論課、專業(yè)技術(shù)課和專業(yè)實(shí)踐課，專業(yè)理論是專業(yè)技術(shù)課的基礎(chǔ)，專業(yè)實(shí)踐課一般包括專業(yè)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。專業(yè)基礎(chǔ)課是大學(xué)生基礎(chǔ)課的基本運(yùn)用之一，又是專業(yè)課的基礎(chǔ)，因此，專業(yè)基礎(chǔ)課在整個大學(xué)課程中起著承前啟后的作用，整個教學(xué)效果的優(yōu)劣直接影響大學(xué)生自身素質(zhì)的培養(yǎng)。

一般大學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課都分布在大二、大三階段，學(xué)生學(xué)習(xí)完專業(yè)基礎(chǔ)后，緊接著開始專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。但目前，存在的主要問題是專業(yè)基礎(chǔ)的連貫性，即“貫穿性”。以石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為例，該學(xué)院包含無機(jī)非金屬專業(yè)、金屬專業(yè)、高分子專業(yè)、功能材料專業(yè)四個專業(yè)。首先，橫向來講，每個專業(yè)有各自的專業(yè)特點(diǎn)，對于專業(yè)基礎(chǔ)課的側(cè)重點(diǎn)不盡相同；其次，縱向來分析，學(xué)院內(nèi)的專業(yè)基礎(chǔ)有多門課程構(gòu)成，并由不同的老師來承擔(dān)，但各個老師之間的協(xié)調(diào)性存在不一致性。

因此，針對專業(yè)基礎(chǔ)課的特點(diǎn)及存在的主要問題，以國家一級學(xué)科材料科學(xué)與工程為背景，以學(xué)院專業(yè)方向的構(gòu)成為出發(fā)點(diǎn)，將系統(tǒng)展開專業(yè)基礎(chǔ)課“貫穿性”的研究。專業(yè)基礎(chǔ)課的“貫穿性”能有效提高學(xué)生對知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)、高效的掌握；能夠?qū)?shí)際問題進(jìn)行綜合性分析，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。為了實(shí)現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課的“貫穿式”教學(xué)，本文從師資構(gòu)成、教學(xué)內(nèi)容與方式、實(shí)踐教學(xué)及考核形式等6個方面進(jìn)行了探討與分析。

二、措施與探討

（一）師資方面

任何一門學(xué)科，最終的教學(xué)效果，很大程度上依賴于師資力量的構(gòu)成。為了能以較高的水準(zhǔn)完成學(xué)院專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)任務(wù)。本教研室（材料科學(xué)系）從師資構(gòu)成做起，在職6位專業(yè)老師，其中具有博士學(xué)位比例為100%，具有1人具有教授職稱，3位具有副教授職稱，2位為講師，且團(tuán)隊(duì)帶頭人獲得校級“教學(xué)標(biāo)兵”稱號，這就從師資實(shí)力上得到了保證；并且均畢業(yè)于全國不同的名校，主要為清華大學(xué)、山東大學(xué)、東南大學(xué)及燕山大學(xué)，這有利于將各個高校關(guān)于專業(yè)基礎(chǔ)方面的優(yōu)勢加以綜合利用，有效促進(jìn)專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)改革。

（二）教學(xué)內(nèi)容與方式

1.學(xué)生參與理論教學(xué)方式的改進(jìn)。在理論教學(xué)方面，為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，改變以往“講課只是老師的任務(wù)，而聽課只是學(xué)生的任務(wù)”的習(xí)慣，改革要點(diǎn)是將知識點(diǎn)分類，將重點(diǎn)、難點(diǎn)的知識點(diǎn)由老師重點(diǎn)講解，學(xué)生參與為輔；相對簡單的內(nèi)容，學(xué)生為主（學(xué)生上講臺），老師參與為輔，這樣就逐漸加大了學(xué)生在課堂上的主動性，改變學(xué)生以往學(xué)習(xí)的被動局面，有效提高了學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)效果。如：同樣作為專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)位課，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》以結(jié)構(gòu)為核心，理論深，是材料類學(xué)生極難學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)位課，在教學(xué)上就以教師的引導(dǎo)和詳細(xì)講解為主；而《材料性能學(xué)》以材料的固有性能和使用性能為核心，以成分、組織、結(jié)構(gòu)和制備工藝為前提和基礎(chǔ)，串起材料構(gòu)成的五要素，教學(xué)內(nèi)容多而散，涉及基本概念、物理本質(zhì)、變化規(guī)律、測試原理及實(shí)際應(yīng)用等理論和實(shí)踐內(nèi)容。

材料科學(xué)與工程一級學(xué)科的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料性能學(xué)》等專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)位理論課的教學(xué)任務(wù)，需要對原來針對各不同專業(yè)方向的課程體系進(jìn)行重新構(gòu)建與優(yōu)化，教學(xué)內(nèi)容廣泛，理論性強(qiáng)，需要教師具有多學(xué)科方向的知識儲備量，教學(xué)難度大。大量的時(shí)間和精力都投入到了備課中，“每課必備，每課必新”，課前進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容更新和設(shè)計(jì)，課后根據(jù)課堂教學(xué)效果及時(shí)調(diào)整內(nèi)容和方法。

2.淺-深-淺的教學(xué)引導(dǎo)思路。雖說深入淺出，但在理論課教學(xué)中，淺-深-淺的問題分析思路更利于激發(fā)學(xué)生興趣和思考。首先，在教學(xué)中設(shè)計(jì)引入了大量案例和工程應(yīng)用，使理論分析更易理解。如：“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)失事，賽艇的彈簧失效，可以變形的太空天線，雙相鋼在汽車中的應(yīng)用，二戰(zhàn)期間“自由輪”的斷裂失效，一汽大眾速騰斷軸原因，美橫跨密西西比河公路大橋坍塌，半導(dǎo)體制冷車載冰箱，德國ICE884高速列車脫軌事故，“斯皮菲爾”式戰(zhàn)斗機(jī)的失事，“鳥巢”的用鋼，自然界熱電效應(yīng)，剪毛機(jī)刀片磨損，歷史上的量子力學(xué)論戰(zhàn)，解理斷裂與大自然中的解理，李政道BCS超導(dǎo)機(jī)理漫畫，金屬玻璃和準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)，我國古代的凝固技術(shù)之精品等。

其次，材料學(xué)科是從礦業(yè)、冶金、機(jī)械、土木、能源、電子等其他學(xué)科中獨(dú)立出來的新型學(xué)科，兼具理科—工科—文科的學(xué)科特性，首要的是建立學(xué)科分析思路。此外，在理論教學(xué)中，注重科學(xué)與哲學(xué)的相通性，啟發(fā)學(xué)生從多學(xué)科理解某一問題，引入科學(xué)理論思想與生活中的案例，引入材料的微觀機(jī)理與宏觀世界規(guī)律之類比，如：位錯結(jié)構(gòu)與玉米生長結(jié)構(gòu)，位錯的運(yùn)動與毛毛蟲爬行，“五馬分尸——酷刑”與應(yīng)力機(jī)理，片狀珠光體組織三維生長形態(tài)與卷心菜形態(tài)，工業(yè)純鐵的室溫組織與干裂的大地，非均勻形核與水沸騰時(shí)氣泡位置，炒鋼與炒菜，金屬疲勞與人的疲勞，疲勞貝紋與貝殼紋，相圖與地圖等，使學(xué)生感受材料的微觀組織與宏觀世界之美。引入相關(guān)材料學(xué)家性格和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)（如：Griffith、杜隆、布拉格父子、帕爾帖、湯姆遜、塞貝克、鮑林、朗道、德拜、師昌旭、葛庭燧等），樹立學(xué)生積極向上的人生態(tài)度。

3.變靜態(tài)為動態(tài)，變抽象為具體。課題組制訂了統(tǒng)一的多媒體課件標(biāo)準(zhǔn)，要求課件的整體色調(diào)、風(fēng)格要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，文字、圖片、動畫等素材合理搭配。限制要點(diǎn)與文本數(shù)量，采用相對較大的字號和醒目的字體（黑體）。插入符合課件主題的清晰的圖片、適當(dāng)?shù)膱D表（圓餅圖、柱狀圖、條形圖、曲線圖、表格）及動畫、視頻或音頻等素材，重點(diǎn)突出。如：晶體結(jié)構(gòu)、位錯結(jié)構(gòu)、位錯運(yùn)動、晶體生長過程的動態(tài)演示。制作結(jié)構(gòu)模型和簡單的教具，讓學(xué)生動手又動腦，如：用黃瓜演示螺/刃位錯的產(chǎn)生及應(yīng)力場特點(diǎn)。利用Material Studio軟件進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)三維動態(tài)演示。PPT課件和板書合理結(jié)合，對較難的理論推導(dǎo)和過程分析采用以板書為主的上課方式，如：勻晶相圖、二元共晶相圖、鐵碳相圖結(jié)構(gòu)與結(jié)晶分析等難點(diǎn)。讓學(xué)生積極參與基礎(chǔ)課教學(xué)，學(xué)生課堂練習(xí)，學(xué)生講解作業(yè)。

4.特色鮮明的教材編寫。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年的教學(xué)積累，2009年出版的《現(xiàn)代材料概論》結(jié)合課題組多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和石家莊鐵道大學(xué)的具體專業(yè)，形成了發(fā)展歷史與學(xué)科前沿相結(jié)合，理論基礎(chǔ)與應(yīng)用特點(diǎn)相結(jié)合，知識體系與思維模式相結(jié)合，科普與引領(lǐng)相結(jié)合的特點(diǎn)。2010年編寫出版了新版《材料性能學(xué)》教材，受到多所高校的歡迎，四年來，該教材已在第三次印刷?！恫牧闲阅軐W(xué)》作為材料類最為重要的專業(yè)基礎(chǔ)之一，在其新版教材的編寫過程中，將原先分屬不同類二級學(xué)科課程內(nèi)容即近年來一些有關(guān)材料性能方面的研究成果進(jìn)行綜合優(yōu)化，突出各類材料性能的基本概念和共性特點(diǎn)，有效促進(jìn)學(xué)生對知識點(diǎn)的理解與掌握。并且在《材料性能學(xué)》中，采用較新的編排形式，即每章章首設(shè)置一個“本章教學(xué)要點(diǎn)”表，添加一個和該章內(nèi)容相關(guān)的“導(dǎo)入案例”，每章中添加一些閱讀材料，拓展閱讀量，介紹相關(guān)的前沿研究技術(shù)方法等，這就將教學(xué)方法適當(dāng)引入了課本當(dāng)中，一步步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生易于抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，逐步實(shí)現(xiàn)單個課程的貫穿性。在上課過程中同樣采取這種引導(dǎo)式教學(xué)。2014年，新版《材料科學(xué)基礎(chǔ)》作為北京大學(xué)出版社重點(diǎn)支持教材已在出版中?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》打破常規(guī)排版模式，結(jié)合教材和筆記、ppt講稿的排版特點(diǎn)和各自的有點(diǎn)，便于學(xué)生快速閱讀和查找。目前，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還在探索規(guī)劃《材料現(xiàn)代分析方法》教材內(nèi)容和編排模式與特色。

以優(yōu)化教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，培養(yǎng)綜合分析問題能力。為了進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)際問題的綜合分析能力，打破常規(guī)課本對理論知識的堆積，而在教材中特意添加了關(guān)于實(shí)際問題的描述與解決方法，并針對不同內(nèi)容系統(tǒng)補(bǔ)充了相應(yīng)的具體測試方法，有利于學(xué)生對知識的系統(tǒng)掌握，增強(qiáng)其綜合分析問題的能力。如：結(jié)合所上的課程《材料概論》、《材料性能學(xué)》和《工程材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》，綜合理解金屬和非金屬材料的力學(xué)性能曲線；通過對材料組成、實(shí)驗(yàn)參數(shù)的差異，從宏觀和微觀來分析不同材料間性能產(chǎn)生差異的原因。并將老師承擔(dān)的實(shí)際課題進(jìn)行分解、具體化，引入課堂，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)的知識去進(jìn)行綜合分析，具有重要的意義。

（三）實(shí)踐教學(xué)與考核

實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)是相輔相成關(guān)系。理論教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)，實(shí)踐教學(xué)能很好地反饋理論教學(xué)，兩者相互促進(jìn)相互制約。通常學(xué)生在大學(xué)期間的實(shí)踐教學(xué)包括認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)三個階段。但這三個階段的實(shí)踐相對獨(dú)立，延續(xù)性及貫通性相對較差，對于學(xué)生系統(tǒng)實(shí)踐的培養(yǎng)效果相對較差。為了改變這種結(jié)果，通過分析與研究，在三個實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確立了大學(xué)生盡早根據(jù)自己的專業(yè)愛好進(jìn)入相應(yīng)老師的課題組（本科生導(dǎo)師制），參與老師的實(shí)際課題，并由系主任統(tǒng)一組織定期匯報(bào)實(shí)踐成果，這就形成了“系主任—導(dǎo)師—學(xué)生”這樣三位一體的實(shí)踐教學(xué)模式，并且直到學(xué)生畢業(yè)（包括畢業(yè)設(shè)計(jì)），均連續(xù)性地跟隨同一導(dǎo)師進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)。這一方面，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在管理與培養(yǎng)上的細(xì)化，有利于改變學(xué)生在學(xué)習(xí)上的惰性，提高學(xué)生的積極性；另一方面，學(xué)生具有充分的時(shí)間，保證了學(xué)生實(shí)踐的貫穿性和深度，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)踐的貫穿性。

（四）考核形式綜合化

考核內(nèi)容側(cè)重基礎(chǔ)理論和實(shí)踐應(yīng)用兩大模塊的考核。主要體現(xiàn)在考核形式的多樣化、連續(xù)化及綜合化方面。在多樣化方面，主要是打破以通常的理論考試為主的形式，在此基礎(chǔ)上增加了給導(dǎo)師的綜合評價(jià)；在連續(xù)化方面主要考核學(xué)生在對同一問題進(jìn)行長時(shí)間持續(xù)研究成果的評價(jià)；綜合化方面主要針對理論考核過程中加大實(shí)踐應(yīng)用內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用和分析問題的能力。

依課程目標(biāo)改革考試方法。在教學(xué)中增加學(xué)生自己動手的作業(yè)量，要求自己動手查閱有關(guān)材料生產(chǎn)、性能開發(fā)與應(yīng)用的視頻和動畫，提交作業(yè)，協(xié)助教師進(jìn)行視頻的下載和篩選工作，調(diào)動學(xué)生的積極性?！笆谥詽O”一直是教學(xué)中堅(jiān)持的基本原則?？荚嚪椒ㄈ诤险n程知識點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，課題（問題）專項(xiàng)研究，對知識點(diǎn)進(jìn)行分級整理：本課程要求掌握的和應(yīng)用的，考研深造等提高的?？碱}形式突出實(shí)踐應(yīng)用，增加科技文獻(xiàn)閱讀及選題分析，以實(shí)踐應(yīng)用帶動對基礎(chǔ)理論的理解，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用和分析問題能力。如：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》以結(jié)構(gòu)和相圖的分析為重點(diǎn)，考核知識的靈活應(yīng)用?！恫牧闲阅軐W(xué)》考試方式從閉卷改為閉卷+開卷，增加了斷口形貌特征分析題與案例分析，提高學(xué)生綜合分析問題能力。使學(xué)生真正學(xué)到知識和能力，而不僅僅是考了多少分。

（五）教師的互通性

學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課在結(jié)構(gòu)組成具有完整性，即各個專業(yè)基礎(chǔ)課之間應(yīng)具有較好的相互補(bǔ)充即銜接性。但往往承擔(dān)各個專業(yè)基礎(chǔ)課的老師之間缺乏必要的溝通，而使學(xué)生所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課的知識在內(nèi)容、重點(diǎn)、相互補(bǔ)充性及貫穿性方面，呈現(xiàn)不足，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果的下降。為了改善上述情況，課采取以下幾點(diǎn)措施：（1）專業(yè)基礎(chǔ)課老師共同制定課程的主要內(nèi)容。（2）定期組織討論。即主要討論這段時(shí)間內(nèi)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題，以便改進(jìn)。（3）專業(yè)基礎(chǔ)課之間的貫穿性。將同一問題在不同專業(yè)基礎(chǔ)課中進(jìn)行延伸，有效提高學(xué)生對整體知識的理解。

（六）效果與評估

效果與評估是各個學(xué)科整個教學(xué)環(huán)節(jié)必不可少的部分。為了從整體上體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)效果，評估方式采用校內(nèi)和校外相結(jié)合。校內(nèi)主要包括學(xué)生在學(xué)校期間的理論與實(shí)踐；校外主要針對學(xué)生畢業(yè)后，由單位工作對學(xué)生進(jìn)行評估，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果與實(shí)際工作效果的對接。其中，校外評估主要采取問卷調(diào)查與實(shí)際走訪相結(jié)合的形式。

三、結(jié)語

通過本科材料類專業(yè)基礎(chǔ)課“貫穿式”教學(xué)的探索，我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某晒?，這表明貫穿式專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)方式，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并為學(xué)生繼續(xù)深造、直接了解學(xué)科前沿成果奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，將材料類專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)好，學(xué)扎實(shí)，不僅是必要的，而且是可行的。

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