孫琳琳 盧國(guó)鋒 劉展晴 焦更生 鄭 博

成為國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》正式會(huì)員意味著經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)認(rèn)證過(guò)的高等院校畢業(yè)生獲得進(jìn)入該專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域國(guó)際市場(chǎng)的工作資格[1]。中國(guó)是工程教育大國(guó)，其中工科生人數(shù)的比例接近40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他發(fā)達(dá)國(guó)家大體上在10%左右[2]。截至2018年底，我國(guó)共227所高校1 170 個(gè)專(zhuān)業(yè)包括機(jī)械、材料、化工與制藥等21 個(gè)工科專(zhuān)業(yè)類(lèi)通過(guò)了工程教育認(rèn)證。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作的開(kāi)展同時(shí)為我國(guó)高等院校人才培養(yǎng)提供了明確的目標(biāo)和方向，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的革新及提高。近年來(lái)，以成果導(dǎo)向教育理念、以學(xué)生為中心及持續(xù)改進(jìn)理念等專(zhuān)業(yè)工程教育的三大基本理念的教學(xué)改革已經(jīng)在我國(guó)許多高等院校課程中推廣和應(yīng)用[3]。

普通地方應(yīng)用型本科院校的材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)旨在培養(yǎng)為適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，可從事材料科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理等方面工作，培養(yǎng)具有較強(qiáng)理論知識(shí)、工程實(shí)踐能力、勝任行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用技術(shù)型人才。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先需要解決課程建設(shè)問(wèn)題，而專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的改革最為重要。其中，《材料分析測(cè)試方法》課程是一門(mén)材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修專(zhuān)業(yè)課程之一，是材料科學(xué)研究和工程技術(shù)人員了解材料微觀結(jié)構(gòu)和改進(jìn)性能的不可缺少的工具。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可具備正確選用現(xiàn)代分析技術(shù)方法開(kāi)展不同類(lèi)別材料組織、結(jié)構(gòu)鑒別的能力。而成果導(dǎo)向理念可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考以及創(chuàng)新能力，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到具體的工程實(shí)踐中。因此，本文基于成果導(dǎo)向理念對(duì)《材料分析測(cè)試方法》課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面進(jìn)行初步改革。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

《材料分析測(cè)試方法》課程的培養(yǎng)目標(biāo)是要求學(xué)生熟悉晶體結(jié)構(gòu)的特征、空間點(diǎn)陣以及晶向和晶面等晶體結(jié)構(gòu)理論知識(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)課程中基本概念和分析測(cè)試方法的掌握。同時(shí)，由于本課程知識(shí)理論性強(qiáng)、深度深，傳統(tǒng)教學(xué)基本上以講授為主，理論知識(shí)成為授課的重點(diǎn)，工程實(shí)踐案例少，課堂參與度不高，易造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足等現(xiàn)象。此外，科研經(jīng)費(fèi)不充足、硬件條件落后，無(wú)法安排大量的實(shí)踐教學(xué)并保證實(shí)踐與理論的同步。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，無(wú)法保證每位學(xué)生都能實(shí)際操作測(cè)試儀器，導(dǎo)致該課程的教學(xué)效果普遍較差。雖然在教學(xué)內(nèi)容上也安排了實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，但絕大多數(shù)實(shí)踐均以驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏綜合設(shè)計(jì)性實(shí)踐內(nèi)容。此外，教材不同章節(jié)之間的內(nèi)容有較強(qiáng)的獨(dú)立性，缺乏連貫性，知識(shí)點(diǎn)零散，學(xué)生往往難以抓住重點(diǎn)，學(xué)習(xí)難度較大。雖然教學(xué)目標(biāo)最終希望學(xué)生通過(guò)對(duì)不同材料的表征測(cè)試方法和儀器設(shè)備和綜合分析選擇合適測(cè)試方法，具備對(duì)材料的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征的能力。但在整個(gè)傳統(tǒng)教學(xué)中忽視了對(duì)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)分析和解決具體實(shí)際問(wèn)題以及復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

對(duì)于地方應(yīng)用型本科院校，教師們應(yīng)該基于成果導(dǎo)向理念轉(zhuǎn)變教學(xué)思想觀念，深入企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，對(duì)于材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)后可能會(huì)從事的工作進(jìn)行梳理，反向設(shè)計(jì)教學(xué)，確立課程學(xué)習(xí)成果[4]。根據(jù)成果導(dǎo)向理念重構(gòu)課程，把學(xué)生在工作中最需要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，重新編寫(xiě)適應(yīng)學(xué)生的項(xiàng)目化教材，把教材中煩瑣的理論知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化。由于材料分析測(cè)試方法各個(gè)章節(jié)之間的連貫性不好掌握，各種分析方法易混淆，因此按照材料分析設(shè)備的類(lèi)別將課程內(nèi)容分成四個(gè)模塊：

（1）晶體學(xué)及X射線的衍射原理部分。

（2）微觀組織形貌及結(jié)構(gòu)分析，觀察材料的形貌組織，主要設(shè)備為掃描電鏡和透射電鏡等。

（3）化學(xué)成分分析，判斷材料內(nèi)部組織及相關(guān)成分，包括了定量和定性分析，主要儀器為X 射線衍射儀、電子探針、俄歇普、XPS 等。

（4）材料熱物性能分析，分析材料熔點(diǎn)及相轉(zhuǎn)化溫度等，主要設(shè)備為熱分析儀DSC、DMA 等。

3 課堂教學(xué)方法的變革

（1）基于成果導(dǎo)向理念，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。成果導(dǎo)向教育強(qiáng)調(diào)注重將學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和生活實(shí)踐部分與理論教學(xué)相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生在教學(xué)中產(chǎn)生新思想及新觀點(diǎn)，重建知識(shí)結(jié)構(gòu)。此外，在課程教學(xué)中教師要實(shí)施靈活性的教學(xué)模式，采用引入相關(guān)材料零部件失效或斷裂發(fā)生事故的熱點(diǎn)新聞視頻或?qū)嶋H案例圖片等吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)思考。對(duì)于理論性、邏輯性較強(qiáng)的基礎(chǔ)內(nèi)容，對(duì)不同講授內(nèi)容的分析采用多種授課方式和方法，如電子束與固體樣品作用時(shí)產(chǎn)生的背散射電子、二次電子、吸收電子、透射電子等信號(hào)時(shí)，使用剖視動(dòng)態(tài)圖向?qū)W生展示儀器工作原理動(dòng)畫(huà)、視頻等方法幫助同學(xué)理解抽象概念及難懂的理論，然后由淺入深，通過(guò)提問(wèn)、討論等“互動(dòng)式”教學(xué)將材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與測(cè)試分析內(nèi)容有效銜接。針對(duì)應(yīng)用性的知識(shí)，對(duì)不同類(lèi)別材料如金屬材料、高分子材料及無(wú)機(jī)化合物等測(cè)試表征等內(nèi)容，采用“分組討論教學(xué)”“案例教學(xué)”及“比較教學(xué)”等方法，調(diào)節(jié)課堂氣氛，讓學(xué)生在討論中領(lǐng)會(huì)不同測(cè)試方法的區(qū)別及聯(lián)系[5]，最后通過(guò)思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生建立各個(gè)章節(jié)之間的聯(lián)系。

（2）以學(xué)生為中心。處于互聯(lián)網(wǎng)+ 教育時(shí)代，為了方便學(xué)生和教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電子資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，教師可將課程知識(shí)重、難點(diǎn)提前錄成的微課，或者將實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)況錄制成視頻及動(dòng)畫(huà)，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)。讓不同層次的學(xué)習(xí)者獲得資源和幫助，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，為學(xué)生獲得知識(shí)提供新途徑。同時(shí)也可以利用手機(jī)雨課堂及學(xué)習(xí)通等方式進(jìn)行點(diǎn)名和做題互動(dòng)，大大節(jié)省了課堂時(shí)間，調(diào)節(jié)課堂氣氛。當(dāng)每個(gè)模塊學(xué)完之后，教師提出工程實(shí)踐問(wèn)題，教師引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)校圖書(shū)館、網(wǎng)上教學(xué)資源平臺(tái)查閱相關(guān)資料，啟發(fā)學(xué)生思考提出解決方案，始終貫徹“以學(xué)生發(fā)展為中心”的理念，培養(yǎng)學(xué)生具有終身自主學(xué)習(xí)的能力以及理論聯(lián)系實(shí)際、分析解決問(wèn)題能力。此外，讓大多數(shù)大三學(xué)生通過(guò)參與國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，讓學(xué)生們自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)制備樣品，進(jìn)行基本分析儀器操作與數(shù)據(jù)整理分析。在課堂上通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂互動(dòng)式，讓學(xué)生自己根據(jù)在科研過(guò)程中涉及的檢測(cè)方法進(jìn)行分析，準(zhǔn)備PPT 進(jìn)行講解匯報(bào)，增加學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)能力，同時(shí)加深理論知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的共贏。

4 考核方式轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)課程考核方式基本上以卷面成績(jī)（70%）+ 平時(shí)成績(jī)（30%）為主，這種考核對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果難以評(píng)價(jià)。而成果導(dǎo)向教育理念下的評(píng)價(jià)是面向產(chǎn)出即學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)。因此，在教學(xué)過(guò)程中需采用多維角度評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果。根據(jù)本課程特點(diǎn)，教師要掌握各種課程教學(xué)評(píng)價(jià)方法。開(kāi)課前，制定考核環(huán)節(jié)，如課堂提問(wèn)、問(wèn)卷調(diào)查、作業(yè)評(píng)閱、翻轉(zhuǎn)課堂小組合作、總結(jié)分析報(bào)告等；然后制定量化標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向的教學(xué)過(guò)程[6]。因此，為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際問(wèn)題解決能力，考核方式由傳統(tǒng)的閉卷轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊己耍唤處煾鶕?jù)學(xué)生表現(xiàn)給出每一環(huán)節(jié)成績(jī)，使學(xué)生積極參與其中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，強(qiáng)化教學(xué)過(guò)程考核并考查學(xué)生綜合學(xué)習(xí)情況，從而提高學(xué)生自學(xué)能力。

5 總結(jié)

基于成果導(dǎo)向?yàn)榻逃砟?，針?duì)應(yīng)用型本科院校《材料分析測(cè)試技術(shù)》課程存在的問(wèn)題進(jìn)行全面變革。從培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，教師在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，反向設(shè)計(jì)課程教學(xué)，以學(xué)生為中心采用翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目化教學(xué)、互動(dòng)討論等靈活性的教學(xué)模式以及多樣化的考核方式，提高學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新以及解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。