关于材料物理性能课程的教学改革研究

　　武汉科技大学无机非金属材料工程专业是在原耐火材料专业的基础上形成的。耐火材料专业创办于1961 年，是国内高等院校最早设立的耐火材料专业之一，是国家重点(培育)学科、原冶金部及湖北省重点学科、优势学科，是湖北省楚天学者首批设点学科，是国家特色专业建设点、湖北省品牌专业。进入新世纪，国家教育部提出厚基础、宽专业面的人才培养原则，与此同时，随着钢铁工业的快速发展，对耐火材料的功能化要求和国家提出节能减排基本国策。为适应新形势下，社会和企业对人才知识、能力等方面的要求，我们对材料物理性能这一专业基础课教学进行了改革。
　　一、本科生培养模式改革
　　21 世纪是高科技的世纪。材料技术是现代高科技与经济的三大重要组成部分之一，而材料又往往是高新技术的突破口。在工业经济时代，尤其是以高科技为主要特征的知识经济时代，世界各国在材料产业政策、科学研究、教育与人才培养等方面都给予重点支持、优先发展。材料与材料科学的高速发展，不仅推动了高科技和经济的进步，而且还不断改变人类的思维方式。同时，随着社会经济形势的飞速发展，各种材料的生产和销售以及与之相关的企业对具有材料背景的人才的需求越来越大，从而出现了很多对口的材料专业人才供不应求的局面。
　　因此，必须改变过去过分依赖于行业背景的课程设计，改变原来以无机材料的热、力学性能为重点的授课原则，以培养学生大材料思想为目标，开阔学生视野，提高学生的综合能力。具体说来，要培养学生在材料领域宽广的知识面，使其理论知识不仅只局限于耐火材料所涉及的力学、热学性能，还应扩展到功能材料及高新材料的理论知识领域，建立大材料的思想。使学生树立不仅能够从事耐火材料的相关工作，还能从事其他功能材料等高新技术产业工作的意识。学生眼界的扩大，必然会使理论知识宽广，就业面扩大。
　　二、教材建设
　　教材建设是教学改革的重要内容，是教学思想与教学内容的重要载体，是教学方法与经验的结晶，也是提高教学质量的重要保证，具有广泛的辐射作用。因此，课题组在充分调研国内外最新的同类教材基础上，结合多年的教学研究与实践，立体化建设电工电子系列教材。教材建设在纵向按课群进行系列化建设，在横向按纸质教材和电子教材等进行立体化建设，并提出四个体现的教材建设思想。在教材概念上，体现教材不仅是人类知识的载体，更是人类思维方法和认知过程的载体;在教材体系上，体现课程内知识点间的内在联系以及课群间相互关系;在教材内容上，体现基础性、时代性和先进性，正确处理经典与现代的辩证关系;在辅助工具上，体现现代信息技术的运用，注重仿真软件和最新器件的作为。
　　目前使用的教材是1992 年关振铎、张中太和焦金生主编、清华大学出版社出版的《无机材料物理性能》。近20 年来，无机材料领域发生了巨大变化，特别是近来新科技的发展，对无机材料提出了更高更新的要求。根据国家教育部人才培养原则，对培养方案进行调整，在课程设置上对专业理论和特色课程有所侧重，同时兼顾新材料及功能材料。本课程追踪国际国内在无机材料领域的发展动态，将新型结构材料、光电材料、磁光材料、薄膜及纳米功能材料等内容补充进来，扩展了课程领域。
　　三、课程内容及教学方法改革
　　根据行业需求进行课程设置。课程的安排是从社会实际需求出发，与用人单位合作，以能力培养为基础来设计的。在进行社会行业的调查中，首先考虑学生毕业后从事何种职业，根据工作的要求对教学中的课程进行专项的能力和综合能力的培养。将课程学时压缩到46 学时，加强应用背景和理论概念讲授，强调无机材料在社会生活及国家科技中的重要性。选择性的将新能源材料、光电材料与技术、电磁材料、纳米材料与技术等新兴领域研究的成果引入课堂，拓宽学生视野，扩大学生知识面。同时以耐火材料为特色学科，将耐火材料前沿与理论课程有机结合起来。确定课程中无机材料热、力学性能部分占60%的课时量，其他功能材料部分占40%这一原则。实行多元化教学,推行全方位自主学习理论。在材料物理性能教学中，努力把素质教育与创新精神和创新能力的培养贯穿到教育实践中，让学生能够掌握材料物理性能的基本理论、基本知识和基本研究方法;充分调动学生学习的积极性，使学生树立起终身学习的目标，建立积极主动的学习态度;在介绍材料物理性能的基本知识和研究方法的基础上，引导学生学会解决相关问题的方法和技巧，采用研究、整合、师生互动、反思等多种教学法,并适宜地采用多媒体辅助教学,努力实现教学效果的最大化;采用课堂报告、网上答疑、E- mail 通信、课下问卷调查等多种方式，营造有利于创新教育的教学环境。改变课堂教学形式,引导学生进行专题小讲座、小讨论活动,鼓励学生积极参加课堂讨论,勇于质疑发问。在教学过程中,注重材料物理性能的历史演化的讲授,突出创新能力、科学素质的培养,使学生在掌握材料物理性能基本知识和理论的同时, 能够掌握材料物理性能的研究方法及其具体应用。
　　坚持科研促进教学、理论联系实际的理念，采用启发式教学、研究性教学及实践性教学相结合的三段式教学体系，培养学生多思、多想、多做、多探索的四多精神。
　　四、加强国际合作，提高国际化教学水平
　　高等教育国际化是世界教育发展的必然趋势，是推进高等教育现代化的重要手段，也是加快学校发展的迫切需要。为了提升材料物理性能的国际化特色，提高教学水平，推动研究的学术水平，加快与国际接轨的步伐，课程组教师数次到香港中文大学物理系从事合作研究。积极引入国外和港澳台地区高校先进的办学理念、管理模式和优质教学资源，提高材料物理性能课程的国际化教学水平。借鉴香港中文大学在材料物理领域的教学方法，在教案、讲义、幻灯片、学生交流等方面进行改革，形成了集中备课、资源共享、师生交流的局面。加强双语教学，训练学生的国际化思维方式和语言能力。加大教师国外培训、培养的力度，提高专任教师的专业能力和外语水平。一方面使教师队伍趋于国际化，另一方面也促使教育思想、教学观念、教学内容和教学方法向着国际化方向发展。