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淺析《材料科學(xué)基礎》實(shí)踐環(huán)節中的項目教學(xué)實(shí)踐設計與應用論文
對高等學(xué)校材料類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，《材料科學(xué)基礎》是最主要的專(zhuān)業(yè)技術(shù)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、結構、性能和應用之間的關(guān)系及其變化規律，為后繼材料性能測試和材料加工等有關(guān)課程的學(xué)習奠定必要的材料學(xué)基礎。它是學(xué)生在學(xué)完基礎課程(包括高等數學(xué)、大學(xué)物理、普通化學(xué)等)后，進(jìn)入專(zhuān)業(yè)課程(如材料力學(xué)性能、材料物理性能、鋼的熱處理原理及工藝等)學(xué)習前必須學(xué)習的一門(mén)課程。它教會(huì )學(xué)生如何分析、解決實(shí)際問(wèn)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(xiàn)的能力。
《材料科學(xué)基礎》課的實(shí)踐環(huán)節配合課堂理論知識講授，主要作用是幫助學(xué)生鞏固和加深理解課堂上學(xué)到的知識，培養學(xué)生初步具備金屬材料試樣制備、組織觀(guān)察與分析等實(shí)際工作的能力。實(shí)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、性能間的內在聯(lián)系進(jìn)行研究。目前，該環(huán)節采用傳統實(shí)踐教學(xué)方式獲得的教學(xué)效果不夠理想，學(xué)生反映實(shí)驗課隨便聽(tīng)聽(tīng)看看，學(xué)了沒(méi)什么用，學(xué)習積極性低。
分析上述問(wèn)題產(chǎn)生的原因包括：低年級學(xué)生理論知識相對薄弱，對材料學(xué)基本研究方法不熟悉，上實(shí)驗課時(shí)雖然也能跟著(zhù)做，但無(wú)法深入理解，似懂非懂;實(shí)驗課安排較零散，前一次課上掌握的方法間隔一段時(shí)間后容易忘記;每次分散的實(shí)驗課之間相互銜接不暢，難以實(shí)現遞進(jìn)的學(xué)習效果;傳統考核方式主要考察學(xué)生的實(shí)驗報告，無(wú)法反映學(xué)生真實(shí)學(xué)習狀態(tài)，更不能獲知學(xué)生實(shí)際操作技能水平，起不到激勵學(xué)習的作用。
在《國家中長(cháng)期教育改革和發(fā)展規劃綱要(2010 - 2020 年)》中強調，高校教育要以“提高自主創(chuàng )新能力為核心，鼓勵深入開(kāi)展應用型研究和跨學(xué)科交叉綜合研究，培養學(xué)生的實(shí)踐能力”。項目化教學(xué)起源于德國，在我國近年大學(xué)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(lǐng)域。對高�！恫牧峡茖W(xué)基礎》課的實(shí)踐環(huán)節進(jìn)行“項目化”設計，有利于提高學(xué)生學(xué)習的針對性和實(shí)用性，同時(shí)，項目的主題與生產(chǎn)實(shí)際密切結合，可以提高學(xué)生學(xué)習自主性，提高專(zhuān)業(yè)課興趣，讓學(xué)生自己研究和確定實(shí)驗方法，有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新能力，實(shí)現“學(xué)以致用”的目標。
一 明確教學(xué)目標，結合工程實(shí)際設計實(shí)踐教學(xué)項目
項目教學(xué)法是通過(guò)“項目”的形式進(jìn)行教學(xué)，是基于理論指導實(shí)踐的行動(dòng)導向教學(xué)模式。其主要特點(diǎn)是在教學(xué)中將課程培養目標分解成若干具體可實(shí)施的教學(xué)任務(wù)，教師僅起到指導作用，將教學(xué)任務(wù)交由學(xué)生自己處理，通過(guò)完成項目來(lái)完成教學(xué)任務(wù)、培養學(xué)生系統實(shí)踐能力、實(shí)現課程目標。因此，教學(xué)項目的設計需要綜合考慮教學(xué)目標、工程實(shí)際、可實(shí)施性和系統性�！恫牧峡茖W(xué)基礎》實(shí)踐環(huán)節，主要目標是培養學(xué)生初步具備金相試樣制備、組織觀(guān)察與分析等實(shí)際工作的能力，同時(shí)，對于學(xué)有余力的同學(xué)提供進(jìn)一步的訓練機會(huì )。該課程共設計三個(gè)教學(xué)項目，三個(gè)項目密切聯(lián)系工程實(shí)際，覆蓋所有教學(xué)目標，對于學(xué)生掌握知識的要求逐漸加深，學(xué)生需要應用的實(shí)驗方法逐漸遞進(jìn).
二 項目教學(xué)的教學(xué)模式
項目化實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)項目的運行采用“教師為主導，學(xué)生為主體”的方式，明確學(xué)生是項目執行主體，學(xué)生的具體學(xué)習流程模擬企業(yè)員工工作流程。學(xué)生組成項目團隊，團隊中各成員之間有明確分工。學(xué)生需要完成的主要任務(wù)包括：項目啟動(dòng)前接受培訓，團隊接收任務(wù)，查閱資料，確定實(shí)驗方案，實(shí)驗檢測并出具檢測報告。教師需要做的是項目啟動(dòng)前進(jìn)行培訓，實(shí)驗案確定時(shí)進(jìn)行一定審核，隨時(shí)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(xué)的具體教學(xué)模式。
(1)提出項目任務(wù)，將班級同學(xué)每5 名分成一組組成項目團隊，由教師介紹實(shí)驗室安全操作規程，雙頭螺栓的材料、應用環(huán)境和熱處理要求。各個(gè)團隊對接下來(lái)的項目任務(wù)有一個(gè)總體的明確和把握。
(2)項目資料查閱，各個(gè)團隊回去進(jìn)行資料查閱，包括工藝書(shū)籍、熱處理手冊，相關(guān)文獻，檢驗標準的學(xué)習等。團隊討論確定實(shí)驗方案，并交由教師做初步審核，審核實(shí)驗方案時(shí)以指導方向為主，不直接傳授方法。
(3)項目任務(wù)實(shí)施，各個(gè)團隊分別按照各自的項目方案進(jìn)行實(shí)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(xué)生根據操作規程自學(xué)。
(4)總結和評價(jià)，各項目團隊得出實(shí)驗結論，依據檢驗標準出具檢驗報告，由教師根據實(shí)驗操作情況，報告結果等進(jìn)行考核評價(jià)。
三 考核評價(jià)方式及教學(xué)效果
傳統實(shí)踐環(huán)節的考核方式以參考學(xué)生的實(shí)驗報告為主，往往造成學(xué)生之間互相參考以求得最佳數據，無(wú)法得知學(xué)生對技能的真實(shí)掌握情況。項目教學(xué)對于學(xué)生的考核評價(jià)方式分為平時(shí)過(guò)程性評價(jià)與實(shí)驗結論評價(jià)兩部分。為使分數能真實(shí)反映學(xué)生對專(zhuān)業(yè)技能的掌握情況，平時(shí)過(guò)程性評價(jià)占比百分之六十，考察內容包括學(xué)生考勤，實(shí)驗準備，實(shí)驗操作，資料整合，設備使用，方案制定情況等等，對學(xué)生的考評時(shí)宜多采用提問(wèn)的方式了解學(xué)生知識掌握程度。
而通常情況下，小組內部任務(wù)分配并不平均，往往是學(xué)習積極的同學(xué)承擔了更多的工作，進(jìn)行平時(shí)過(guò)程性評價(jià)的目的不僅僅對各組之間的學(xué)習狀態(tài)進(jìn)行考核，還要在組內形成差異。對于積極認真承擔工作多的同學(xué)，在分數上要有所體現。實(shí)驗結論評價(jià)考察內容包括實(shí)驗結論是否與理論相符，零件熱處理質(zhì)量，檢驗報告是否正規等等。對實(shí)驗結論的考核占總成績(jì)的百分之四十。
項目教學(xué)方式給學(xué)生創(chuàng )造了寬松多元的學(xué)習環(huán)境，其學(xué)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(shí)踐教學(xué)提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。學(xué)生在完成項目的過(guò)程中，將金相分析方法融入了對材料性能的檢測過(guò)程中，將設備的使用操作融入到對項目目標的實(shí)現過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習目標明確，對專(zhuān)業(yè)技術(shù)掌握水平高。
(2)培養學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力。所有的教學(xué)項目與生產(chǎn)實(shí)踐密切結合，學(xué)生在完成項目的同時(shí)，實(shí)現了理論與實(shí)踐的結合，迅速構建自己的知識結構，并轉化成實(shí)踐能力。
(3)培養學(xué)生創(chuàng )新思維。項目運行過(guò)程就是學(xué)生通過(guò)實(shí)踐，不斷反思、學(xué)習、總結的過(guò)程。學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中必然遇到瓶頸，即需要對問(wèn)題進(jìn)行分析，討論，尋找解決方案并進(jìn)行評估，重新實(shí)踐的過(guò)程，也就是創(chuàng )新過(guò)程。
(4)培養學(xué)生合作精神。項目分小組實(shí)施，小組內，小組間，師生間的不斷協(xié)作與交流無(wú)時(shí)無(wú)刻不體現了合作精神。學(xué)生可以充分感受到好的方法往往來(lái)源于團體，而非個(gè)人，小組內互幫互助，分工協(xié)作，充分信任。
四 項目教學(xué)遇到的問(wèn)題與解決方案
項目教學(xué)在培養學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新能力取得顯著(zhù)成效的同時(shí)也遇到一定的問(wèn)題，有效的解決這些問(wèn)題才能獲得更好的教學(xué)效果，推進(jìn)項目教學(xué)的穩定發(fā)展。其中一些比較突出的問(wèn)題和解決方案包括：
(1)實(shí)驗設備不足問(wèn)題。目前的實(shí)驗室建設是安照傳統實(shí)驗課使用頻率設計的，進(jìn)行項目化教學(xué)時(shí)，可能會(huì )出現班級或小組之間的需求重疊，對實(shí)驗室容量提出了非常高的要求。為解決這一問(wèn)題，現已對部分實(shí)驗室進(jìn)行改造升級，增加設備數量，提高實(shí)驗室容量。同時(shí)完善設備使用記錄，評估設備利用率，在排課時(shí)不同班級的相同項目之間盡量錯開(kāi)。
(2)校企合作問(wèn)題。為保證教學(xué)項目對生產(chǎn)實(shí)際的真實(shí)反映，開(kāi)展項目教學(xué)必須加強與企業(yè)信息、資源的共享，學(xué)校努力幫助企業(yè)解決真實(shí)的技術(shù)困惑并提供綜合素質(zhì)高的人才，學(xué)生必要時(shí)可以利用企業(yè)的設備、原料。尋找雙方真實(shí)需求點(diǎn)，實(shí)現優(yōu)勢互補，雙方“共贏(yíng)”才能和諧發(fā)展。
(3)教師能力問(wèn)題。項目教學(xué)過(guò)程中，教師不單單是講授知識，更要對項目運行過(guò)程進(jìn)行指導和引導，面對可能出現的各種情況，就要求教師本身必須對專(zhuān)業(yè)技術(shù)的實(shí)踐環(huán)節非常了解。
(4)學(xué)生管理問(wèn)題。教學(xué)項目的實(shí)施很少由一個(gè)學(xué)生單獨完成，幾乎都要組成小組，小組內部常會(huì )有一些同學(xué)積極性不高;另外，實(shí)施項目教學(xué)時(shí)學(xué)生相對比較自由，需要在不同的實(shí)驗室之間穿梭，對學(xué)生的管理難度加大，教師需要花費更大的精力，探索更科學(xué)的管理方法。
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