发布时间：2024-03-19 15:03:30
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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）22-0034-02
“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革项目。武汉理工大学材料科学基础为材料学院所有专业必修的学科基础课程。该课程是在一级学科办学的基础上阐述了组成与结构、制备与加工、性质、使用性能等材料科学与工程主要要素之间的相互关系及其制约规律。经过这几年的教学实践，我们在理解“卓越人才”培养目标，提高学生工程应用能力和创新能力的基础上，对该课程教学方法探究等方面开展了积极的探索，积累了一定的实践经验。
一、材料科学基础课程的特点和实施“卓越计划”的意义
1998年以前，国内高等学校普遍按照二级学科模式办学，材料类专业有无机非金属材料工程、金属材料工程等二级学科专业，其学科基础课为无机材料物理化学、硅酸盐物理化学、金属学原理等。1998年以后，根据学科发展规律，国内高等学校相继进行专业结构调整，逐步按照一级学科模式办学，武汉理工大学设立材料科学与工程专业，其学科基础课是材料科学基础课程。随着办学层次不断提高，材料科学基础课程在知识体系构造方面也逐步揉和了金属、无机非金属、高分子等材料共同的科学原理及技术基础，配合课程建设，开设了具有特色的实验教学环节。由于材料科学基础是土木工程专业学生培养计划里最先开设的学科基础课程，所以材科科学领域的一些基本概念、材料设计的一般研究思想和方法都随内容编排在该课程中，使得该课程显得知识点比较庞杂和零碎，由于原课程内容的编排缺乏具体的实践应用，学生难以在短时间内建立起整个课程的系统框架和掌握章与章之间的联系，有学生称该课程的课程体系正如玻璃的结构“近程有序、远程无序”这一特点给学生的学习带来不少的困扰。同时，该课程也为2005年的国家精品课程和2012年的湖北省精品资源共享课程。建立理论联系实际的课程体系，提高学生学习的积极性，进而对其他材料类专业课程进行“卓越计划”的改革可以起到示范和指导作用，具有重要的现实意义和长远价值。
二、“卓越计划”背景下的材料科学基础课程体系改革与实践
1.课程内容的改革与编排。在教学的过程中，我们大量的引用Wiley出版社出版的“Materials Science and Technology”中的图片对教学内容进行补充和诠释。同时，优化教学内容，强化理科基础，并在理科基础课中体现工程设计的思想，拓宽学科基础，夯实专业基础。近年来，由于材料学科发展迅速，不断有新材料及新性能报道出来且获得了广泛的应用，极大地推动了社会的发展。在课程体系中加入这些材料的介绍，从而引入相关的基础知识，使学生在学习的过程中开阔了视野并加深了对授课内容的理解。比如：在讲到Kirkendall效应的时候，我们除了解释该效应所造成的电子器件在接头焊接过程中出现的“紫灾”现象外，针对现在的研究热点之一――空心纳米材料合成，把Kirkendall效应应用在该空心结构的形成机理中，并对空心结构的形成机理进行引申归纳。在烧结这一章节内容的讲解中，我们对目前国内外出现的新材料的新烧结工艺进行了总结，对各类烧结工艺的优劣进行了对比分析。并针对具体的材料，让学生根据材料的结构和性能的要求，模拟设计其烧结工艺。我们的这些对课程体系和内容的调整，都是根据“卓越计划”实施的目的而进行的。内容的重新编排不但坚持了课程原有内容和体系，并且从社会实际需求出发，以工程实践能力创新能力和国际化能力的培养为目标来设计的。因为，为适应卓越工程师培养，固有的教学内容必须做适当调整。
2.课程教学方法的设计与改革。如前所述，材料科学基础课程是材料类学生必修的专业基础课程，是学生在本科阶段所学习的第一门系统的专业基础课程，该课程设计了材料的热力学、动力学及结构化学等方面的相关基础内容。如何在传授这些材料学科知识的同时培养学生的工程应用能力是保证“卓越计划”有效实施的关键。教学方法的改革和其他教学环节的实现方式不仅要保证学生有效地掌握教学计划所要求的教学内容，确保学生的工程实践能力得到培养和提高，而且是保证课程的教学目标得以实现的重要手段。在材料科学基础的课程教学中，根据教学内容的性质和“卓越计划”的要求，我们改革了实验及实践环节，突出了实验及实践的重要性。过去的80个学时的材料科学基础教学中包含有16个学时的实验教学。把材料科学基础实验作为一个单独的实验课程独立出去，保留72个学时的材料科学基础理论教学课程是该课程为适应“卓越人才”教育进行的一项改革措施。材料科学基础实验课程为一周的实验课程，内容包括材料的密度、吸水率的测试、差热分析、淬冷法研究相平衡、固相反应、粘土―水系统的ξ电位的测试、玻璃的热膨胀系数等七个综合性实验，这些实验的设计及安排基本都是模拟工厂实验室的分析测试设备，独立出一周的实验课程分散在理论课程的传授过程中进行，这样的安排加深了学生对所学理论内容的直观认识，建立起了理论与实践的联系，加强了学生实践能力的培养。同时，我们加大了课程网站的建设，结合本课程的特点，网站上拥有“课程简介”、“教学大纲”、“教学日历”、“考评方式与标准”、“学习指南”，这些内容使学生明确了课程学习的目的、内容、方法和学习要求；同时，在网站上上传内容丰富的电子教案和制作精良的电子课件，可以很好地帮助学生在课下巩固课堂学习内容。除此之外，网站上还拥有练习题、自测题、试卷、考研辅导，可以让学生通过学校精品课程网站、网络学堂在线测试，通过在线交流可以课程通知，可以在线答疑和课程留言。每周课程组老师在规定的时间上网在线回答学生的问题，并批改学生的电子作业，这样安排激发了学生的学习兴趣，相对于课件提问，学生更倾向于网上答疑，这些措施有效地调动了学生学习的积极性。
3.重视师资的培养和交流。作为我校第一排获批的国家精品课程，材料科学基础课程组定期举行教学经验交流和青年教师教学竞赛，不断提高教师教学水平。每学期举行4次以上校内教学经验交流，每学年骨干教师参与校际间、校企间教学及学术交流不少于2次。青年教师积极参加各级教学竞赛，将竞争激励机制引入整个教学环节，激发青年教师不断学习、提高自身业务能力的主动性。同时，该课程组的老师已有30%已到国外进修一年以上，提高了课程组老师的工程国际化能力。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究，2100，（4）：11-17.
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）11-0030-03
一、课程现状分析
塑料成型工艺与模具设计课程是模具专业必修的一门核心技能课程，它不仅具有较强的理论性，同时具有较强的实用性，有利于增强学生的模具设计理论基础，提高学生对模具设计工作的适应性，培养学生分析解决问题能力和创新能力。由于该课程安排在大二第一学期，学生刚学习过机械基础类课程，本课程是他们接触的第一门专业课，学生对于学习这种偏理论的课程，尤其是在当前重实践和动手能力的大环境下，普遍感觉学习困难。当前，许多高职院校对该课程进行项目化的课程改革的探索，对于传统的教学模式有了很大的改善，但同时存在着很多需要改善的环节。
1.概念和原理枯燥难懂
当前，许多“重实践，轻理论”的思想对学生的学习存在一定的影响，尤其是课程讲解的内容与实际案例衔接的少，课程内容零散，没有贯彻始终的案例和作业，使学生没有成就感，往往对课程丧失兴趣。
2.课程内容陈旧
目前塑料模具设计的教材中，大多数是按照传统的知识讲解方式，没有相关的项目案例。教材只针对知识的讲解，并没有讲解知识的应用。如教材只讲解注塑机的类型、参数等信息，没有讲解如何选用注塑机，更没有列举出实际案例。这让学生的学习过程变成一个被动的接受知识的过程。
3.项目案例复杂，不便于学生掌握
在当前教学改革的浪潮中，出现了为数不多的按照项目案例讲解的教材。但案例大多是来自工厂的复杂形状的案例，学生在学习时，往往花费很多时间在研究塑件产品的形状和参数上，而应重点学习的模具结构反而无法及时掌握。由于案例复杂，部分学生自暴自弃，对课程丧失信心。
4.项目案例多变，没有贯彻项目始终
传统教学中的案例往往是每个小的章节提出一个案例，或针对某一个知识点提出一个案例，并没有针对一个塑件去对应一副模具。这种多变的案例，需要学生用自己所学的知识和理解去衔接，加大了学生学习的难度。
二、CDIO工程教育理念
CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）4个英文单词的缩写，它是“做中学”原则和“基于项目的教育和学习”（Project based education and learning）的集中体现。它以工程项目（包括产品、生产流程和系统）从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动实践、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO的理念继承和发展了欧美2O多年来的工程教育改革理念，提出了系统的能力培养、全面的实施指导、完整的实施过程和严格的结果检验的12条标准见表1，具有很强的可操作性。[1]
三、基于CDIO的课程改革实施方案
塑料成型工艺与模具设计课程的教学改革参照CDIO的“做中学”原则和“基于项目的教育和学习”，对教学模式进行“教学做一体化”和“项目式教学”的改革尝试。以能力培养为主线，以任务做驱动，项目考核实行过程监控，理论实践一体化。通过项目的构思、设计、实现、运作的过程，实现课程的“做中学，做中教”。[2]
1.构建基于CDIO的主动实践项目
CDIO的核心体现是“做中学”原则和“基于项目的教育和学习”。CDIO的方法论中，关联原则是非常重要的。该原则强调工程实践全生命周期的教育，应着眼于能力、知识的教、学、做过程的关联，而不是专注于具体工程项目的知识内容。[1]根据课程标准要求，在课程教学的教学项目设计上，根据塑料模具结构特点，重构课程内容和序化知识体系，以项目内容由易至难重构课程，把理论知识融合在项目学习过程中，确定以大水口简单模具设计、带侧抽芯机构的模具设计、具有复杂分型面的模具设计、带自动脱螺纹机构的模具设计四类典型模具作为教学项目。
2.构建基于CDIO的教学模式
CDIO教育理念是要学生由知识的被动接受者转变为获取信息的主体，教师由知识的传授者转变为引导者。课程团队与企业深度合作，结合CDIO理念，开发来自于企业的实践教学项目载体。针对每一个教学项目，课堂设定一个企业典型案例作为教学载体，贯穿教学项目的始终。学生在模仿学习的基础上，以大量的类似的塑料产品作为习题作业，学生可以根据自己的喜好，以小组为单位，任选一个产品作为自己的作业项目载体，针对作业项目载体，编写模具设计说明书、手工绘制模具总装图、零件图。学生自选的产品作为课后作业，贯穿于该教学项目的始终。在设定项目载体时，首先要保证该载体能够融入课程所要传授的知识点，其次是要求教师的教学项目载体尽量简单，学生的作业项目载体难易有别，尽量做到教师教简单的项目，引导学生做复杂的项目，激发学生学习的兴趣。以CDIO为基本环境，将知识、能力的教学过程关联，见图1。[3，4]
3.构建基于CDIO的教学方法和手段
学做合一。CDIO教育理念的教学重点不是知识内容的传授，而是面向实践，使学生在“做中学”。塑料成型工艺与模具设计课程的每一个项目，都安排相应的教学载体和学生作业载体，让教师在“做中教”，让学生在“学中做，做中学”。
分组设计模具。CDIO培养大纲明确地将人际团队能力作为工程毕业生必须具备的四项能力之一，要求以综合的培养方式使学生达到预定的目标。[3]在课程的设计中，学生可以根据自己的情况进行分组，小组讨论选择课后作业项目。利用学校的教学工厂、模具展示实训室、模具拆装实训室等资源进行模设计。
手工绘制模具图、编写模具设计说明书。由于课程采用“做中学”的项目案例的教学方法，每一堂课讲解的知识，都需要学生针对自己的作业载体完成设计。采用手工绘制图纸和编写模具设计说明书的方式，更重视每堂课质量。而且手工绘图很难拷贝复用，所以手工绘制的图纸比较"充实"。学生小组通过构思、设计、实现和运作，不仅能强化理论知识的学习，也锻炼了自己的实践动手能力，通过基于项目的学习，培养了学生团队意识和人际沟通的精神，增强了学生的创新和创业能力。[4]
成立自主学习工作室。学生仅仅依靠教师讲授去掌握知识是不够的，CDIO方法鼓励学生进行自主学习，课堂在设置课后作业载体时，制定课堂外教学指导和学习工作室安排。课堂上不当场告知学生答案，使学生在心理上形成一种不完满的状态，引导学生对这些问题的兴趣。鼓励学生通过小组讨论、自己思考和课后自主动手等形式，使学生不断拓展自己的知识领域，让他们在解决问题的过程中体验学习的乐趣和对自己未来的自信心。[5]
4.构建基于CDIO的教学评价体系
CDIO的评价方法重在能力培养，对学生来说，教师的表扬、鼓励、作业的及时点评、学习成就感等都可以提高学习的积极性和学习效果。
分阶段的技能考核。针对教学项目的教学载体，每节课的知识点讲解完后，学生就要针对自己的作业载体进行模具设计，并撰写模具设计说明书，最后绘制模具总装图和零件图。由传统教学的期末考核方式，转化为每次课程后的作业考核。让学生主动用已有的知识和技能，按照预定的目标搜索实施方案，充分利用课堂和课后的时间，激发大多数学生学习的主动性。[6]
小组讨论点评。学生在规定的时间节点完成一个作业项目后，每个小组对自己的设计图纸和设计说明书进行讲解和展示，其他小组和教师进行点评，并邀请企业兼职教师列席点评。在小组讨论点评和讨论时，每个学生都有机会参与和展示自己，提高了学生的学习热情。
四、结语
CDIO教育理念的应用对于塑料成型工艺与模具设计课程的改革起到了积极的推动作用，受到学生的普遍认可。学生的绘图水平、模具设计和创新设计能力有了很大的提高。同时，由于小组协作的方式，增强了学生的团队合作意识和吃苦耐劳的精神。
参考文献：
[1]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）.
[2]方蓉.以CDIO为理念的《大学计算基础》课程改革与实践[J].西江月，2011，（26）.
[3]李辛沫，袁丽娜.CDIO理念对设计制图课程改革的启示[C].2009全国工业设计教育讨论会论文集，2009.
【中图分类号】G64 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）27-0039-01
“材料研究方法”课程是一门具有多学科交叉性、发展性和前沿性的课程，同时又具有很强的实践性，课程包含许多学科的基础理论知识。目前，材料研究方法课程已经成为高校材料科学与工程专业、应用化学专业、高分子专业等的专业必修课和主干课，可见，材料研究方法课程日益受到重视。
关于材料研究方法的教学改革措施各个学校都在认真考虑和研究，根据自己的具体情况及学科专业发展的需要进行相应的调整。如何使学生在较短的时间内掌握这门课程，并能够在将来的工作和研究中应用自如，是本课程教学改革的首要问题。先后有不少人提出了关于材料研究方法课程的教学改革思路，如采用项目实例进行仪器讲解的创新课堂教学与设计型实验和虚拟型实验相结合的实践教学[1]；在教学内容中穿插科研工作（即项目实例）的思路[2]；综合实验课程的设置[3]，等等。总之，“材料研究方法”课程改革的趋势是培养具有“创新能力”的人才，而“创新能力”即具有“创新思维”或“研究性思维”。
1.材料研究方法课程教学现状及存在的问题
近年来，关于“材料研究方法”课程的教材出版了很多[4-5]，每本都有自己的特色。但纵观各校的材料研究方法课程及出版的教材，在内容、形式和目的上基本一致，均以仪器为主，以讲解各种仪器的原理、用途及仪器实验课程为主要形式，让学生更好的掌握和利用材料现代测试技术。
本人从事材料研究方法课程教学7年，带领材料化学专业和材料专业大学本科毕业设计近10年，以及担任公司研发部负责人工作2年、项目合作公司研发部研究人员辅助培训2年，在这些专门的课程教学和工作经历中，遇到了很多关于材料研究方法的问题。具体体现在：①单纯的理论授课和单纯的实验课，对学生的自主能力激发有限，学生没有发挥的空间；②课程考试或考核完全合格，但在本科毕业论文设计中依然不知道如何开展一个课题，如果进行材料的设计、研究和分析；③公司的研发部门所招人员均为国内不同高等院校材料专业研究生或本科生，本科阶段或研究生阶段已修过材料研究方法课程，但真正从事材料研究工作的时候缺乏研究性思维，不利于工作的开展。
2.材料研究方法教学改革的措施
基于以上分析，本论文从理论教学内容、大型仪器上机实验、材料研究方法的综合实验及分析三个方面研究和改进材料研究方法课程教学，以“培养研究性思维”为目标，以“材料分析为中心、仪器为依托、引入材料设计与分析的研究性课题相结合的课堂讲授、仪器实践、研究性课题贯穿始终”为教学模式，构建材料研究方法课程的基本框架，通过拓宽理论教学内容、引入材料设计及分析综合实验，提高学生的材料研究设计能力，最终实现研究性思维的培养。
（1）课堂教学内容改革
①加深理论基础教学
作为一个材料专业的学生，首先要对材料进行全面的了解。对材料的化学成分、结构、性能、形态的理解不能仅仅浮于表面，各自孤立起来理解，材料的性能是与其结构、成分、形态等密切联系的，这需要扎实的基础知识，因此在材料研究方法课程教学中，遇到相关的理论基础，及时学习和复习。
②以理论为基础，拓宽应用
每种检测仪器附带的附件可有几类，因此检测信息也有多种。
③以项目为实例，贯穿整个材料研究方法课程
材料研究方法虽说是一门实践性很强的学科，但是单纯的把教学与实践分开来，可能更有利于培养检测人员，而不利于培养具有“研究性思维”的人才。
（2）课程的实践探索
①理论教学与实践教学完全分开
本次教学改革中，将理论课程与实践教学课程完全分开，即单独开设纯粹的理论课程和实验课程。而且实验课以专门的实验教师为主讲授，理论授课教师为辅助。
②辅助课题
在理论课程开始前，每个学生或者每组学生设计一个课题，通过自己查阅资料、设计实验方案、实验、样品检测、结果分析等一系列的过程，到课程全部结束，完成该课题。这样的课题更有助于加深对材料研究方法的理解，培养“研究性”思维。能够在更深层次上理解材料研究方法，为以后进一步深造或工作打好基础。
3.材料研究方法课程改革实践的初步成效
2013年上半年，我们在本校化学专业的材料研究方法课程中部分实施了新的教改内容。其中将理论课与实习课完全分开，课程教学结束后，由专门的实验教师进行实践课程教学。
4.结论
“材料研究方法”课程对于材料学科的学生至关重要，是一门既需要扎实的基础理论知识，又有很强的实践性的学科，因为，如何提高教学效果，体现其学科特点，尤为重要。本次教学改革试点取得了初步成效，以后可进一步加强和贯彻。但是也存在一些缺陷，比如学生人数众多，教学资源不足，老师的工作量加大。因此为了保障课程教学改革的进行，培养出具有“研究性”思维的人才，学校需加大教学资源的投入。
参考文献
[1]吕春菊，舒康颖，司平占等，《材料现代研究方法》课程建设与教学实践[J].科技信息，2011（16）： 109.
[2]雷彩虹， “高分子材料研究方法”课程教改初探[J].广东工业大学学报（社会科学版），2008：127-128.
