基于CDIO理念的《无机材料科学基础》课程教学改革初探

摘要：《无机材料科学基础》课程是无机非金属材料工程专业的一门重要的专业基础课程，该课程对构建该专业工程技术人员的专业知识体系和后续专业课程的学习具有非常重要的作用。文章分析了无机材料科学基础课程的教学现状，提出基于CDIO教育理念的无机材料科学基础课程教学模式及实现方式，进而对无机材料科学基础课程的教学理念、教学方法和教学评价体系等方面进行了探讨。

关键词：CDIO；工程教育；无机材料科学基础；教学改革

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）14-0138-02

CDIO程教育理念和CDIO工程教育模式是瑞典皇家爱工学院、美国麻省理工学院等多所国际知名大学在2001年创立的。CDIO是指Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实施）和Operate（运作）。以构思、设计、实施及运作四个环节全过程为载体来培养学生的工程能力，构建以培养学生具备在现代工程环境下赖以生存和成长的学习能力、创新能力、团队协作精神、交流沟通能力、工程系统的掌控意识和能力为核心的教学目标[1]。该教学模式将教学内容与工程实践紧密联系，可以解决目前高校在人才培养中存在的重理论教学轻实践、理论联系实践能力不强、学生眼高手低、自主学习能力差等问题。

一、无机材料科学基础课程教学现状分析

《无机材料科学基础》是材料类专业的一门重要专业基础理论课程，也是很多高校研究生入学的必考课。该课程在前期基础课与后续专业课之间起着承前启后的作用，其内容对构建材料类工程技术和从事材料科学研究的科技人员的专业知识体系，培养学生科学的思维方法和创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力具有奠基作用，同时，该课程也是其他一些专业课程的基础[2，3]。它所阐述的材料学基本知识、基本概念、基本规律和基本方法，不仅是学生继续学习专业课程的基础，而且也是培养和提高学生科学素质、使学生掌握科学的思维方法和形成科学研究能力的重要内容[4-6]。但是，学生在该课程的学习过程中，普遍反映该课程内容枯燥、抽象、知识面广且难于理解等，学习难度较大，学生学习的积极性不高.使教学质量受到影响。传统教学模式重理论传授，培养的学生往往存在不能将所学理论知识用于解决实际问题，并且动手能力较差等问题。究其原因是传统教学模式对怎么应用材料科学的基本理论分析解决具体问题的能力培养欠缺。为此，将注重能力培养的CDIO工程教育模式引入《无机材料科学基础》的课程教学中，在重理论教学的基础上，加强工程应用方面的教学，综合培养学生，使学生能学以致用。

二、基于CDIO工程教育模式下的《无机材料科学基础》课程教学改革

（一）转变教学理念

教学理念是教学过程的旗帜和核心。传统的《无机材料科学基础》课程的课堂教学理念是以教师为中心，忽视了学生的主体地位。而工程教育认证理念是在教学过程中，以学生为中心，充分发挥学生的自主能动性。所以，在近几年的课程教学中以理论为本，以实践为辅，将CDIO理念运用到《无机材料科学基础》的教学中。依据CDIO理念，课堂教学不仅仅是要系统地传授课程最基本的理論知识，更要培养学生运用所学理论知识去分析和解决工程中具体的、复杂的相关问题的能力，树立“以学生为主体，教为学服务”的新型教学理念，以学生为核心，让学生成为整个教学过程的主体。教师通过灵活运用多样教学方式对学生进行引导和启发，讲授基本知识，并且在课堂教学中引入相关内容的工程案例，积极引导学生加入其中，主动思考、积极讨论，使学生学以致用，以培养学生运用所学理论知识去解决工程中实际问题的能力，弥补传统的《无机材料科学基础》课堂教学中教师忽视对学生工程应用能力培养的问题。

（二）改革《无机材料科学基础》课程教学方法

要达到事半功倍的教学效果，好的教学方法的运用是至关重要的。为此，在《无机材料科学基础》课程改革中改变传统的教学方式，将CDIO理念引入到教学方法的改革和实践中，结合教师的实际项目，将理论教学与实践性环节相结合。

在教学过程中，学生自由组合成若干个小组，每个小组有一个组长，且组长采取轮流制，组长协助老师工作，负责工作进度、成员的工作任务安排等。整个过程学生是主体，教师引导学生学习和实践，引导学生将理论课学的知识应用到实践项目中，并在实践中总结用到的理论知识，真正做到学中做，做中学。

学生每一个项目小组都通过实践工作的构思、设计、实施、运作4个阶段来实现。（1）构思阶段：老师下达明确的项目任务书，告诉学生要设计的内容，布置学生收集相关资料，整理资料并写出完整、规范的文献综述，该阶段主要锻炼学生的文献调研能力、自主学习能力。（2）设计阶段：根据项目要求和查阅的文献资料讨论并完成项目方案设计，该阶段主要培养学生运用《无机材料科学基础》课程及相关课程所学理论知识设计可行实践方案的能力；（3）实施阶段：根据设计方案学生自己动手搭建实验装置，采用科学的方法安全完成项目，本阶段主要培养学生的动手能力和团队协作能力；（4）运作阶段：根据完成的效果进行项目评价，根据项目任务书的要求，每个小组成员把自己完成的项目情况进行总结分析形成个人总结报告，并在此基础上形成小组总结报告，本阶段主要培养学生利用课堂所学理论知识进行数据处理与分析的能力。

（三）改革《无机材料科学基础》课程考核方式

在考核方面，为了改变单一笔试考试方式的弊端，采用多种考核方式相结合。《无机材料科学基础》课程的考核分为三部分，一部分是在课程结束后在期末进行笔试考核，主要考核学生对《无机材料科学基础》课程所学理论知识的掌握情况。一部分在实践教学中进行考核，在前述四个实践阶段的每个阶段进行PPT汇报、答辩，最后根据文献调研、设计方案、方案实施、项目总结及提问的回答情况分别进行老师打分、学生打分，评定学生的综合成绩，每个小组都必须有合格的文献调研、项目设计方案、详细的实施过程、项目总结才能通过考核。还有一部分是根据学生平时作业和考勤进行考核。

三、结束语

本文引入CDIO工程教育理念，对《无机材料科学基础》课程的教学方法和考核方法进行了初步探索与实践，对提高《无机材料科学基础》课程教学效果、提高教学质量、提升学生的综合素质有一定成效。

参考文献：

[1]肖莉.基于CDIO理念的应用型创新人才培养模式研究[D].云南民族大学，2012.

[2]潘金生，仝健民，田民波.材料科学基础[M].北京：清华大学出版社，1998：1-3.

[3]张建新.《材料科学基础》本科教学的改革与实践[J].高校讲坛，2009，（21）：506-507.

[4]吴弘，孙广垠.《材料科学基础》课程教学艺术与实验改革初探[J].中国科教创新导刊，2007，（16）：21-22.

[5]张庆丰.增强材料科学基础授课效果的几点体会[J].基础理论研讨，2009，（22）：47-48.

[6]吴进怡，曹阳，李建保.材料科学基础教学过程中如何做到师生间的互动[J].海南大学学报自然科学版，2012，30（3）：288-292.