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淺析《材料科學基礎》實踐環(huán)節(jié)中的項目教學實踐設計與應用論文
對高等學校材料類相關專業(yè)的學生來說，《材料科學基礎》是最主要的專業(yè)技術基礎課。該課程以金屬材料、陶瓷材料、高分子材料及復合材料為對象，主要研究材料的成分、結(jié)構(gòu)、性能和應用之間的關系及其變化規(guī)律，為后繼材料性能測試和材料加工等有關課程的學習奠定必要的材料學基礎。它是學生在學完基礎課程(包括高等數(shù)學、大學物理、普通化學等)后，進入專業(yè)課程(如材料力學性能、材料物理性能、鋼的熱處理原理及工藝等)學習前必須學習的一門課程。它教會學生如何分析、解決實際問題，建立基本的工程思維方式，從而使其初步具備合理選擇材料和使用材料、正確選擇加工方法及安排制訂加工工藝路線的能力。
《材料科學基礎》課的實踐環(huán)節(jié)配合課堂理論知識講授，主要作用是幫助學生鞏固和加深理解課堂上學到的知識，培養(yǎng)學生初步具備金屬材料試樣制備、組織觀察與分析等實際工作的能力。實驗主要是以金相分析方法為手段，對金屬與合金的成分、組織、性能間的內(nèi)在聯(lián)系進行研究。目前，該環(huán)節(jié)采用傳統(tǒng)實踐教學方式獲得的教學效果不夠理想，學生反映實驗課隨便聽聽看看，學了沒什么用，學習積極性低。
分析上述問題產(chǎn)生的原因包括：低年級學生理論知識相對薄弱，對材料學基本研究方法不熟悉，上實驗課時雖然也能跟著做，但無法深入理解，似懂非懂;實驗課安排較零散，前一次課上掌握的方法間隔一段時間后容易忘記;每次分散的實驗課之間相互銜接不暢，難以實現(xiàn)遞進的學習效果;傳統(tǒng)考核方式主要考察學生的實驗報告，無法反映學生真實學習狀態(tài)，更不能獲知學生實際操作技能水平，起不到激勵學習的作用。
在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010 - 2020 年)》中強調(diào)，高校教育要以“提高自主創(chuàng)新能力為核心，鼓勵深入開展應用型研究和跨學科交叉綜合研究，培養(yǎng)學生的實踐能力”。項目化教學起源于德國，在我國近年大學課程改革中已經(jīng)有人做了很多的探索，但主要集中在職業(yè)教育領域。對高校《材料科學基礎》課的實踐環(huán)節(jié)進行“項目化”設計，有利于提高學生學習的針對性和實用性，同時，項目的主題與生產(chǎn)實際密切結(jié)合，可以提高學生學習自主性，提高專業(yè)課興趣，讓學生自己研究和確定實驗方法，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，實現(xiàn)“學以致用”的目標。
一 明確教學目標，結(jié)合工程實際設計實踐教學項目
項目教學法是通過“項目”的形式進行教學，是基于理論指導實踐的行動導向教學模式。其主要特點是在教學中將課程培養(yǎng)目標分解成若干具體可實施的教學任務，教師僅起到指導作用，將教學任務交由學生自己處理，通過完成項目來完成教學任務、培養(yǎng)學生系統(tǒng)實踐能力、實現(xiàn)課程目標。因此，教學項目的設計需要綜合考慮教學目標、工程實際、可實施性和系統(tǒng)性。《材料科學基礎》實踐環(huán)節(jié)，主要目標是培養(yǎng)學生初步具備金相試樣制備、組織觀察與分析等實際工作的能力，同時，對于學有余力的同學提供進一步的訓練機會。該課程共設計三個教學項目，三個項目密切聯(lián)系工程實際，覆蓋所有教學目標，對于學生掌握知識的要求逐漸加深，學生需要應用的實驗方法逐漸遞進.
二 項目教學的教學模式
項目化實踐教學過程中，教學項目的運行采用“教師為主導，學生為主體”的方式，明確學生是項目執(zhí)行主體，學生的具體學習流程模擬企業(yè)員工工作流程。學生組成項目團隊，團隊中各成員之間有明確分工。學生需要完成的主要任務包括：項目啟動前接受培訓，團隊接收任務，查閱資料，確定實驗方案，實驗檢測并出具檢測報告。教師需要做的是項目啟動前進行培訓，實驗案確定時進行一定審核，隨時提供指導，審閱報告并考評。
下面以項目三“某產(chǎn)品雙頭螺栓熱處理”為例介紹項目教學的具體教學模式。
(1)提出項目任務，將班級同學每5 名分成一組組成項目團隊，由教師介紹實驗室安全操作規(guī)程，雙頭螺栓的材料、應用環(huán)境和熱處理要求。各個團隊對接下來的項目任務有一個總體的明確和把握。
(2)項目資料查閱，各個團隊回去進行資料查閱，包括工藝書籍、熱處理手冊，相關文獻，檢驗標準的學習等。團隊討論確定實驗方案，并交由教師做初步審核，審核實驗方案時以指導方向為主，不直接傳授方法。
(3)項目任務實施，各個團隊分別按照各自的項目方案進行實驗操作，主要包括熱處理淬、回火操作和熱處理后組織和硬度檢測，所有設備的使用由學生根據(jù)操作規(guī)程自學。
(4)總結(jié)和評價，各項目團隊得出實驗結(jié)論，依據(jù)檢驗標準出具檢驗報告，由教師根據(jù)實驗操作情況，報告結(jié)果等進行考核評價。
三 考核評價方式及教學效果
傳統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)的考核方式以參考學生的實驗報告為主，往往造成學生之間互相參考以求得最佳數(shù)據(jù)，無法得知學生對技能的真實掌握情況。項目教學對于學生的考核評價方式分為平時過程性評價與實驗結(jié)論評價兩部分。為使分數(shù)能真實反映學生對專業(yè)技能的掌握情況，平時過程性評價占比百分之六十，考察內(nèi)容包括學生考勤，實驗準備，實驗操作，資料整合，設備使用，方案制定情況等等，對學生的考評時宜多采用提問的方式了解學生知識掌握程度。
而通常情況下，小組內(nèi)部任務分配并不平均，往往是學習積極的同學承擔了更多的工作，進行平時過程性評價的目的不僅僅對各組之間的學習狀態(tài)進行考核，還要在組內(nèi)形成差異。對于積極認真承擔工作多的同學，在分數(shù)上要有所體現(xiàn)。實驗結(jié)論評價考察內(nèi)容包括實驗結(jié)論是否與理論相符，零件熱處理質(zhì)量，檢驗報告是否正規(guī)等等。對實驗結(jié)論的考核占總成績的百分之四十。
項目教學方式給學生創(chuàng)造了寬松多元的學習環(huán)境，其學習效果不只是知識量的積累，更重要的是職業(yè)能力的提高。
(1)項目化的實踐教學提高學生專業(yè)技術水平。學生在完成項目的過程中，將金相分析方法融入了對材料性能的檢測過程中，將設備的使用操作融入到對項目目標的實現(xiàn)過程中，學生學習目標明確，對專業(yè)技術掌握水平高。
(2)培養(yǎng)學生專業(yè)實踐能力。所有的教學項目與生產(chǎn)實踐密切結(jié)合，學生在完成項目的同時，實現(xiàn)了理論與實踐的結(jié)合，迅速構(gòu)建自己的知識結(jié)構(gòu)，并轉(zhuǎn)化成實踐能力。
(3)培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維。項目運行過程就是學生通過實踐，不斷反思、學習、總結(jié)的過程。學生在實踐過程中必然遇到瓶頸，即需要對問題進行分析，討論，尋找解決方案并進行評估，重新實踐的過程，也就是創(chuàng)新過程。
(4)培養(yǎng)學生合作精神。項目分小組實施，小組內(nèi)，小組間，師生間的不斷協(xié)作與交流無時無刻不體現(xiàn)了合作精神。學生可以充分感受到好的方法往往來源于團體，而非個人，小組內(nèi)互幫互助，分工協(xié)作，充分信任。
四 項目教學遇到的問題與解決方案
項目教學在培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力取得顯著成效的同時也遇到一定的問題，有效的解決這些問題才能獲得更好的教學效果，推進項目教學的穩(wěn)定發(fā)展。其中一些比較突出的問題和解決方案包括：
(1)實驗設備不足問題。目前的實驗室建設是安照傳統(tǒng)實驗課使用頻率設計的，進行項目化教學時，可能會出現(xiàn)班級或小組之間的需求重疊，對實驗室容量提出了非常高的要求。為解決這一問題，現(xiàn)已對部分實驗室進行改造升級，增加設備數(shù)量，提高實驗室容量。同時完善設備使用記錄，評估設備利用率，在排課時不同班級的相同項目之間盡量錯開。
(2)校企合作問題。為保證教學項目對生產(chǎn)實際的真實反映，開展項目教學必須加強與企業(yè)信息、資源的共享，學校努力幫助企業(yè)解決真實的技術困惑并提供綜合素質(zhì)高的人才，學生必要時可以利用企業(yè)的設備、原料。尋找雙方真實需求點，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，雙方“共贏”才能和諧發(fā)展。
(3)教師能力問題。項目教學過程中，教師不單單是講授知識，更要對項目運行過程進行指導和引導，面對可能出現(xiàn)的各種情況，就要求教師本身必須對專業(yè)技術的實踐環(huán)節(jié)非常了解。
(4)學生管理問題。教學項目的實施很少由一個學生單獨完成，幾乎都要組成小組，小組內(nèi)部常會有一些同學積極性不高;另外，實施項目教學時學生相對比較自由，需要在不同的實驗室之間穿梭，對學生的管理難度加大，教師需要花費更大的精力，探索更科學的管理方法。
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