摘要:本论文以黑龙江科技大学金属材料工程专业的教学改革为例探讨了应用型本科专业在工程教育专业认证背景下《材料物理化学》教学改革的研究。提出了以支撑毕业要求达成为目的确定《材料物理化学》的课程目标，围绕课程目标设计教学内容、引入思维导图等教学方法、采用多样化教学方式以及优化及考核方式以促进课程目标的达成，并坚持持续改进等方法从而实现培养应用型人才的培养目标。
关键词:材料物理化学;工程教育认证;教学改革
物理化学不仅为化学专业学生必修的专业基础课程，也被我校材料类专业设置为学科大类基础课程。作为金属材料工程专业专业知识结构中重要的一环，它综合了普通化学、高等数学、普通物理等课程的基础知识，是学生学习后续专业课程的基础。相应的概念、理论和分析方法十分有助于理解材料科学的应用领域和应用前景，无论是对学生今后在材料领域从事专业的工作，还是继续考研深造都有十分重要的基础性价值［1］。对于人才培养定位为应用型的本科院校，金属材料工程专业的人才培养模式主要是培养应用型金属材料工程师的工程类教育，培养目标是使学生在今后的职业中从事新材料的工艺设计、设备研制、技术创新、科学研究、生产及经营管理等工作。因此，如何紧密围绕培养应用型人才的培养目标及毕业要求确定《材料物理化学》的课程目标，围绕课程目标设计教学内容、教学方法以及考核方式和内容，成为材料类物理化学课程教改迫切解决的问题。
1以成果为导向，构建应用型课程内容体系
围绕专业培养目标确定《材料物理化学》对毕业要求支撑的观测点，根据观测点要求明确课程的教学内容。专业的毕业要求中要求通过《材料物理化学》课程的学习使学生具备工程知识和分析问题的能力，依据毕业要求观测点的能力要求设定课程目标为:(1)能够系统掌握热力学和动力学的基本原理和知识，对复杂金属材料工程问题中材料相变及化学反应过程进行表述，建立数学模型计算、求解;(2)能够应用热力学和动力学基本理论通过分析、计算，识别和判断材料相变方向、化学反应方向、限度与速率等复杂金属材料工程问题的关键环节。教师围绕课程目标确定各知识单元的知识点，设定学生学习后能够获得的能力要求，教学内容需突出应用的特色，注重把理论知识与金属材料工程实际工程问题有机结合起来。教学内容中，重点介绍《材料物理化学》应用于金属材料领域的知识，对化学公式的具体推导过程和定量计算等内容不必进行过深过细讲解。既要注重基础知识的传授，又要结合材料科学技术发展，掌握公式及理论推导过程中的各种条件、结论以及相关的物理意义、适用范围。注重理论与科学研究、生活实际及工程问题的结合，构建先进的课程内容体系，从而培养材料专业的学生利用《材料物理化学》基础知识分析、解决问题的能力。
2引入思维导图教学方法，帮助学生梳理知识结构
《材料物理化学》课程具有理论性强、概念多、公式多、内容抽象以及多学科交叉等特点，学生理解及记忆难度较大，经常混淆相似公式的应用条件，在正确应用公式解决工程问题上往往存在较大困难。在每个知识单元教学结束后，教师引导学生利用软件或自行独立绘制思维导图，利用简短的描述，形象的图画将易于混淆的知识点构建成知识网络，对知识体系进行逻辑梳理，可以有效的激发学生的发散思维，从而实现思维走向深入和扩散，为学生分析、解决具体问题打下坚实的基础［2］。例如，在热力学第一定律的知识单元教学结束后，教师引导学生在掌握基本的概念与术语的基础之上，从热力学第一定律的数学表达式作为一级分支，分别从功的计算以及热的计算进行展开，将封闭体系的体积功计算、定压热、定容热的计算作为二级分支，定容变温和定压变温过程热的计算，相变焓、化学反应进度和化学反应的标准摩尔焓计算等热力学第一定律在变化中应用作为三级分支，从而将热力学第一定律的理论构建完整的知识网络。在教学过程中引入思维导图的教学方法可以锻炼学生对知识的归纳总结能力、逻辑思维能力和创新思维能力。
3教学方式多样化，提高学生的分析和解决问题能力
(1)线上线下混合式教学。基于社会开放平台课程资源和学校课程中心自建课程，构建了课程混合式教学模式，突破了时空限制，将同时间、同地点的集中授课，转变为异步分散式学习，学生个体可以随时随地对课程进行针对性的学习，极大地扩大受众面和受益面。重视学生学习的方法与理念，教师充分整理、利用线上教学资源，针对课堂内容布置相关知识的自学内容，激发学生的学习兴趣，培养学生的自学能力。有计划的指定学生预习内容，课堂以学导式教学为主，课后布置相关课堂的自习内容。线上线下混合式教学，便于教师及时掌握学生自习效果，能够充分激发学生学习的积极性，提高学生的独立分析问题和解决问题的能力。(2)联合教学。《材料物理化学》是金属材料工程的专业基础课，要求学生能够系统掌握热力学和动力学的基本原理和知识，对复杂金属材料工程问题中材料相变及化学反应过程进行表述，建立数学模型计算、求解;能够应用热力学和动力学基本理论识别和判断金属材料工程问题的关键环节，在这种情况下，如果能在讲述《材料物理化学》课程部分章节的过程中穿插相关专业课内的具体内容，有利于学生深入理解《材料物理化学》知识在专业中的地位，同时学生也对相关理论在实践中的运用具有深刻的认识［3］。另外，可将《材料物理化学》课程中的部分教学内容提前分配给相关专业课教师，再由专业课教师配合实例讲解这些理论。比如“电化学”部分的内容可以与“腐蚀与防护”课程相联系，这种教学模式将使每位专业课教师发挥自身的专业优势，提高《材料物理化学》理论课教学效果。(3)学导案例式教学。学导式教学是我校最早提出的一种教学理念和方法，其以学为主体，导为主线，以开发智能提高素质为核心，全面发展为目标，从过分强调教师作用的发挥，转变为学生主体作用与教师主导作用的结合，与专业认证的理念高度契合［4］。教师在授课过程中将学导教学理念融入案例教学，讲授理论知识的同时提出相关的、简单的实际金属材料工程问题，并依据理论计算给出解决方案，例如在讲解理想液体混合物的气－液平衡时，以金属Fe、Mn的液体混合物为例求得平衡状态下的液相、气相组成，通过此类例题的讲解能够使得学生进一步掌握物理化学的基本理论，并将其应用于金属材料专业复杂问题的求解。这种教学模式将能够充分调动学生的学习兴趣，使学生在计算的过程中进一步加深理论知识的理解，同时培养了学生对后续专业课的学习兴趣。(4)实验教学。实验是工科院校不可缺少的重要教学环节，材料物理化学以前实验是分散在理论课程中，时间上的得不到保证，实验内容也多停留在某些理论验证，与专业联系较弱。针对实验中出现的问题，专业将大学化学和物理化学两门课程进行了整合，实行实验独立设课，对实验项目及内容进行精选和改造，设置误差分析、钢中锰含量测定、溶解热测定、相图绘制等8个物理化学课程的实验，从基础实验着手，促进理论与实践相结合，加强学生实践技能和能力的训练，培养学生踏实求真的科学态度，具备将化学的基本理论用于研究和解决金属材料专业工程问题的能力。
4优化考核方式，检验学生能力培养成果
传统的《材料物理化学》课程的考核方式采用闭卷考试，成绩由闭卷考试成绩70分，平时成绩20分包含出勤、课堂表现及作业，实验成绩10分。这种方式使学生机械记忆知识点来通过考试，学生的理论应用能力及创新能力无法在考核成绩中充分体现，大多学生不注重平时知识的积累，考试前临时复习，强化突击，效果往往不理想［5］。本专业优化调整考核方式，加大过程考核的比例，采用闭卷考试结合期中考试、作业和阅读笔记对学生的学习成果进行考核。闭卷考试占总成绩的60%，期中考试占总成绩的20%，阅读笔记占总成绩的10%，作业成绩占总成绩的10%。该考核办法去除了出勤、课堂表现等平时成绩的考核项，增加了期中考试和阅读笔记的考核项。由于课程课时较多，课程内容较多，难度较大，因此学生的学压力大，易产生懈怠的情绪，期中考试有利于教师及时掌握学生的学习情况，督促学生学习。教师指定利用物理化学知识解决金属材料工程问题方面的课外阅读资料，学生利用课后时间进行阅读并记录阅读笔记，利于扩展知识面以及及时对知识点进行总结，学生提高学习兴趣。试题题型为判断、选择、证明和计算等，主观题分值比例大于60%，需绕课程目标进行命题，包含工程知识的掌握和分析问题能力的考核，以考察学生运用所学知识、原理来分析和解决实际问题的综合能力。
5及时进行课程质量评价，并将评价结果用于持续改进
在课程结束后，由专业课程质量评估小组严格按照专业的课程质量评价机制对本轮授课组织评价。课程质量评估小组结合教学大纲审查每个课程目标教学内容、教学方法及考核方式、课程考试内容对课程目标实现的合理性，在合理性审查通过后，作业、阅读笔记、期中和期末考试的成绩按课程目标进行分析整理、讨论给出课程目标达成情况分析与持续改进建议，评价结果向教师反馈，用于下一轮教学的改进。
6结语
基于工程教育认证背景课程的教学内容、教学方法和教学方式需要以课程目标为导向，注意吸收借鉴新的教学方式和方法，金属材料工程专业的《材料物理化学》课程的改革也将不断深入，根据专业的需求，向注重物理化学知识应用于解决复杂金属材料工程问题能力的培养是继续探索的方向。
参考文献
［1］刘文婷，韦志敏.金属材料工程专业物理化学课程的教学改革探索［J］．广州化工，2012(21):178－179.
［2］陈亚芍，宁清茹.思维导图在物理化学教学中的应用［J］．大学化学，2017(3):24－29.
［3］易大伟，孙万昌，师玉璞等.材料物理化学课程教学改革实践与探索［J］．当代教育实践与教学研究(电子版)，2017(12):213－213.
［4］宋良，徐家文，刘爱莲.学导式教学法在应用型本科院校的应用研究［J］．黑龙江教育，2018(11):68－70.
［5］褚玉婷，严新.材料专业物理化学教学改革方法探讨［J］．广州化工，2016(3):216－217.
作者:吴岩 仇兆忠 刘爱莲 毕建聪 钱冰羽 单位:黑龙江科技大学
