高 錢，于 漫，周曉麗

（吉林大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130022）

推行本科大類招生培養(yǎng)是國內(nèi)高等學(xué)校教育改革的趨勢，是深化本科教育教學(xué)改革、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要途徑?！安牧涎芯糠椒ㄅc測試技術(shù)”是材料專業(yè)學(xué)生必須掌握的學(xué)科基礎(chǔ)課程。傳統(tǒng)課程培養(yǎng)通常局限于知識與技術(shù)的傳授，因此將理論知識與實踐能力培養(yǎng)相融合，構(gòu)建人才全面培養(yǎng)的課程新模式，能夠有效提升課程質(zhì)量。此外，實施大類招生及培養(yǎng)新模式后，如何通過課程教學(xué)改革，促使“材料研究方法與測試技術(shù)”課程能夠?qū)崿F(xiàn)材料類分流后各專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，并通過課程目標(biāo)的達成對各專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求的達成情況起到有力的強支撐，是本門課程亟待解決的問題［1］。特別是在國際工程教育認(rèn)證理念的指引下，“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，挖掘課程潛能，加強課程內(nèi)涵建設(shè)，利用好大類招生的人才培養(yǎng)優(yōu)勢，是本門課程教學(xué)質(zhì)量提升的重要方向［2-3］。

一、課程目標(biāo)的設(shè)置

“材料研究方法與測試技術(shù)”課程重點講授有關(guān)材料物相分析和結(jié)構(gòu)分析的基本測試分析方法的基本原理、解析理論及實踐方法。此外，由于現(xiàn)代測試方法發(fā)展迅速，因此本課程力求在講授以上幾種常規(guī)測試方法的同時，對該領(lǐng)域的一些新型測試方法做適當(dāng)介紹。本課程目的在于，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握材料科學(xué)中物相和結(jié)構(gòu)的基本分析手段，明晰各類測試技術(shù)的分析特點，初步形成材料測試分析知識體系與框架，能夠運用相關(guān)儀器解決實際工作學(xué)習(xí)中有關(guān)材料的問題，并通過實踐環(huán)節(jié)提高學(xué)生實際動手能力，以及分析、解決問題的綜合能力。具體課程目標(biāo)設(shè)置如下。

課程目標(biāo)1：熟練掌握材料領(lǐng)域主要現(xiàn)代分析測試方法的基礎(chǔ)知識、測試原理和操作方法；掌握各測試分析方法對應(yīng)的分析測試軟件的使用方法，以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理軟件。理解每種材料測試方法的分析特點和適用范圍，了解并掌握各類現(xiàn)代測試分析儀器在材料學(xué)中的應(yīng)用，能夠根據(jù)實際工程背景，選擇適合的材料測試分析方法。

該課程目標(biāo)主要支撐了工程教育認(rèn)證中對“使用現(xiàn)代工具”的畢業(yè)要求，即“能夠針對復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性”。

課程目標(biāo)2：掌握現(xiàn)代材料測試分析手段在材料工程中的應(yīng)用方法。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠具備針對不同工況需求下的材料選擇適合的一種或多種現(xiàn)代測試儀器進行分析，并通過數(shù)據(jù)庫比對、文獻資料查閱等方法進行較為深入分析的能力；能夠基于材料領(lǐng)域工程專業(yè)的理論知識，掌握材料的物相和結(jié)構(gòu)組成與其性質(zhì)之間的關(guān)系，理解其中的構(gòu)效關(guān)系，對材料性能進行預(yù)測。

該課程目標(biāo)同樣支撐了工程教育認(rèn)證中對“使用現(xiàn)代工具”的畢業(yè)要求，但在能力要求上較課程目標(biāo)1有所進階。

課程目標(biāo)3：學(xué)生能夠運用多種測試分析方法解決復(fù)雜的材料領(lǐng)域工程問題。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠根據(jù)材料特性和實際工況需求，提出合理的材料測試分析研究方案，展開實驗，通過數(shù)據(jù)采集、處理，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫、文獻、網(wǎng)絡(luò)資源等進行歸納、分析和解釋；學(xué)會運用材料分析測試結(jié)果發(fā)掘材料制備環(huán)節(jié)的技術(shù)問題并提出優(yōu)化方向，學(xué)會運用測試結(jié)果對材料的應(yīng)用性能進行預(yù)測、分析。

該課程目標(biāo)主要支撐了工程教育認(rèn)證中對“研究”的畢業(yè)要求，即“能夠給予科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論”。

課程目標(biāo)4：掌握專業(yè)材料測試分析報告的撰寫方法，能夠就材料測試分析相關(guān)問題與同行或其他領(lǐng)域人士進行溝通，為其提供專業(yè)報告，并從材料分析角度提出專業(yè)意見。

該課程目標(biāo)主要支撐了工程教育認(rèn)證中對“個人與團隊”的畢業(yè)要求，即“能夠在多學(xué)科背景下的團隊中承擔(dān)個體、團隊成員及負(fù)責(zé)人的角色”。

二、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

在課程目標(biāo)的指引下，具體期望學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)能夠掌握材料領(lǐng)域現(xiàn)代技術(shù)、設(shè)備、儀器儀表的分析原理和操作方法；能夠針對不同的材料類型、不同的應(yīng)用領(lǐng)域和實際工況需求，選擇適合的現(xiàn)代測試分析工具，并獲得分析數(shù)據(jù)；能夠?qū)ΜF(xiàn)代材料分析工具的測試數(shù)據(jù)進行科學(xué)描述、分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論；能夠利用互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等信息技術(shù)工具進行檢索、信息收集、信息比對、整理歸納。

通過課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生能夠基于材料專業(yè)理論知識，掌握材料的物相和結(jié)構(gòu)組成與其性質(zhì)之間的關(guān)系，理解其中的構(gòu)效關(guān)系，對材料性能進行預(yù)測，理解每種材料測試方法的分析特點和適用范圍，理解材料研究方法的多樣性，以及每種方法的差異性，具有根據(jù)實際工程背景，選擇適合的材料測試分析方法的能力，從而有助于樹立正確的科學(xué)發(fā)展觀；通過教學(xué)使學(xué)生掌握牢固的專業(yè)知識，培養(yǎng)基本學(xué)術(shù)思想、思維方法，培養(yǎng)學(xué)生思考、分析、解決問題的能力和素質(zhì)，并增強探索、質(zhì)疑、創(chuàng)新意識；通過教學(xué)使學(xué)生將材料領(lǐng)域?qū)I(yè)理論知識、材料測試原理、設(shè)備操作、實驗室安全防護等要素有機結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)，具有從材料測試研究角度分析、解決材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力，并具備終身學(xué)習(xí)的能力；通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，對于一部分實驗，可安排學(xué)生以組為單位完成教學(xué)活動，在此過程中鍛煉學(xué)生在多學(xué)科背景的團隊中獨立工作或開展合作，以及組織、協(xié)調(diào)和指揮團隊展開工作的能力。

因此，基于“理論與實踐相融合”的綜合能力培養(yǎng)模式，設(shè)計了以下具體教學(xué)內(nèi)容。

（一）理論課程教學(xué)環(huán)節(jié)

“材料研究方法與測試技術(shù)”課程的理論課為30學(xué)時，占總學(xué)時的62.5%，教學(xué)內(nèi)容共分為6章，具體教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容、支撐的課程目標(biāo)和學(xué)時分配如表1所示。

表1 “材料研究方法與測試技術(shù)”教學(xué)安排與教學(xué)內(nèi)容

本門課程在大類招生的背景下，在國際工程教育認(rèn)證理念的指引下，調(diào)整了課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容以適應(yīng)新工科建設(shè)。一方面，并沒有因為課程面向的學(xué)生專業(yè)背景寬泛而減弱課程的理論深度，降低課程教學(xué)要求，以保證課程目標(biāo)的達成情況。相反，本門課程改革后加強課程理論深度，鼓勵學(xué)生開展課前預(yù)習(xí)，通過自主學(xué)習(xí)預(yù)先掌握基礎(chǔ)知識點，將節(jié)省下來的授課時間用于深入的理論剖析部分，通過舉例、研討等方式幫助學(xué)生深入理解各類材料研究方法的內(nèi)涵。分別從研究方法的檢測能級與材料物質(zhì)內(nèi)部對應(yīng)能級的角度，解析各類測試方法的意義和預(yù)期研究目標(biāo)。通過采用“基礎(chǔ)知識點—理論剖析—規(guī)律總結(jié)—應(yīng)用實例—知識拓展”的五步走理論教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生良好扎實的科學(xué)素養(yǎng)。另一方面，在強化理論深度的基礎(chǔ)上，增加各材料研究方法在各專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的具體應(yīng)用方法與實例，將理論知識置于不同的具體情景中，幫助學(xué)生更好地理解、消化、吸收。并在線上組織學(xué)生按照專業(yè)方向開展自主學(xué)習(xí)，通過貼近學(xué)生專業(yè)的應(yīng)用實例夯實理論知識。

（二）實踐課程教學(xué)環(huán)節(jié)

“材料研究方法與測試技術(shù)”課程的實驗課為16學(xué)時，占總學(xué)時的33.3%。但由于實施大類招生后，本門課程需要同時為材料類金屬專業(yè)、高分子專業(yè)、無機非金屬專業(yè)和材料加工專業(yè)近300名學(xué)生開設(shè)實驗課程，需要克服巨大的困難。

首先，從實驗課程內(nèi)容設(shè)置上既要滿足專業(yè)多元化的特點，同時還要符合本門課程統(tǒng)一的課程目標(biāo)和教學(xué)要求。因此，我們在具體實驗內(nèi)容安排上采取了“必修+限選修”的兼容模式。對于共通性的材料研究方法，本門課程開設(shè)了相同的實驗課題目，但在具體檢測樣品方面則根據(jù)學(xué)生的不同專業(yè)背景進行調(diào)整；對于非共通性或側(cè)重性比較強的材料研究方法，本門課程則將實驗課程進行分類，例如“光譜分析類”和“熱分析類”，讓學(xué)生在類別內(nèi)部根據(jù)專業(yè)特點進行限選。

其次，加強實驗課程硬件環(huán)境的建設(shè)。由于“材料研究方法與測試技術(shù)”課程的主要教學(xué)內(nèi)容涉及的均是重要的大型材料分析測試儀器，因此不可能單獨為一門課程建立一個單獨的測試教學(xué)中心，這就需要課程組充分調(diào)動可利用的全部實驗資源。在學(xué)院的大力支持下，本門課程在授課期間征用了全院各系、所、實驗室的相關(guān)材料測試設(shè)備，并聘請了各專業(yè)經(jīng)驗豐富的教師為本專業(yè)學(xué)生進行實驗課教學(xué)。以期在實驗教學(xué)過程中，通過具體的實踐將理論課所學(xué)知識應(yīng)用到實處，并在與專業(yè)任課教師交流過程中，充分了解各材料研究理論在其專業(yè)中的具體應(yīng)用與延伸，令知識在實踐過程中得以升華。

通過上述“理論+實踐”的教學(xué)模式，在為學(xué)生精心設(shè)計的貼合專業(yè)特點的教學(xué)情境中，依據(jù)學(xué)生的實際經(jīng)驗和認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)欲望，激起學(xué)生的積極思考，鼓勵師生、生生思維碰撞，實現(xiàn)本課程教學(xué)的高階目標(biāo)。

（三）拓展教學(xué)環(huán)節(jié)

“材料研究方法與測試技術(shù)”課程拓展內(nèi)容為2學(xué)時，主要以線上自主學(xué)習(xí)的模式進行，占總學(xué)時的4.2%。由于課程面向不同專業(yè)的材料類本科生，部分仍待深入探討和拓展的高階教學(xué)內(nèi)容就呈現(xiàn)出了非共通性的特點。因而，針對這部分內(nèi)容，本門課程嘗試將部分拓展內(nèi)容轉(zhuǎn)為線上教學(xué)，按照學(xué)生的專業(yè)特點，設(shè)計更易產(chǎn)生共鳴的教學(xué)情境，選擇更為貼合學(xué)生學(xué)習(xí)既往經(jīng)驗和認(rèn)知的研討題目和拓展方向，并充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自驅(qū)力，為未來本門課程所授內(nèi)容能夠更有力地幫助學(xué)生在實踐中有效解決復(fù)雜工程問題做好銜接和過渡，為高素質(zhì)復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)達成做出貢獻。

三、改進措施

本門課程經(jīng)教學(xué)改革后，通過調(diào)研問卷與學(xué)生能力測評發(fā)現(xiàn)仍存在需要持續(xù)改進的方面。第一，本門課程應(yīng)增大研討型、拓展性課程內(nèi)容的比例，但因受限于授課對象體量大，故要求進一步加強課程教師團隊建設(shè)，吸引更多各專業(yè)優(yōu)秀專業(yè)教師加入課程團隊，將更多的教學(xué)力量投入研討課教學(xué)。第二，進一步改進考核模式，逐步增加形成性評價的占比，降低期末試卷成績占比，選擇更為有效的方式對學(xué)生能力進行合理考查。第三，對實驗課教學(xué)內(nèi)容進行深化改革，引入創(chuàng)新性、開放性實驗內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的探索精神，引導(dǎo)學(xué)生提升學(xué)習(xí)自驅(qū)力，從而更好地通過本門課程實現(xiàn)實踐能力的培養(yǎng)。第四，堅持開展對課程的教學(xué)情況進行問卷調(diào)查，并分別在不同的時間點對調(diào)研對象進行問卷調(diào)查。在課程結(jié)束后，對學(xué)生開展問卷調(diào)查，了解課程教學(xué)情況與學(xué)生學(xué)習(xí)需求之間的平衡關(guān)系。在學(xué)生完成本科畢業(yè)論文后，對其指導(dǎo)教師開展問卷調(diào)查，了解課程教學(xué)對于學(xué)生長期能力培養(yǎng)的效果。

“材料研究方法與測試技術(shù)”課程分別從課程目標(biāo)、課程內(nèi)容和課程考核等方面進行了階段性教學(xué)改革，較好地滿足了大類招生背景下各專業(yè)學(xué)生的相關(guān)能力培養(yǎng)，并順利完成了各專業(yè)在國際工程教育認(rèn)證中所要求本門課程完成的學(xué)生能力培養(yǎng)。