基于新工科背景下《材料科学基础》课程项目化教学模式的应用研究

＊王艳琴

（内蒙古大学化学化工学院 内蒙古 010020）

随着科技的飞速进步和工业化时代的不断深入，对于工程技术人才的要求也随之发生深刻变革。新工科的提出，标志着我们正从传统的工程教育模式迈向一个更加开放、创新和跨学科的新时代[1]。材料科学，作为工程学的核心学科之一，在现代工程技术中占有举足轻重的地位。无论是航空、汽车还是日常生活中的各种产品，都离不开新材料的研发与应用。因此，对于《材料科学基础》的教学，不仅要确保学生掌握扎实的基础知识，还要让他们能够运用这些知识去解决实际问题[2]。然而，传统的课堂教学方式往往重视理论知识的传授，而忽视了实践和创新能力的培养。这与新工科的教育理念存在明显的冲突。为了适应新的教育需求，我们需要寻找一种更加有效的教学方法，使学生在学习过程中能够更好地结合理论与实践，发挥创新精神。项目化教学模式，作为一种重视实践和团队合作的教学方式，正好满足了这一要求。它不仅可以帮助学生巩固基础知识，还可以让他们在实践中体验到解决实际问题的过程，培养他们的创新意识和团队协作能力。

1.项目化教学模式概述

在教育的广泛领域中，项目化教学模式近年来已经受到了广大教育者和学者的青睐。这种模式不仅是一种新的教学方法，更是一种全新的教育理念，它强调学生在实践中的学习、在探索中的体验、以及在合作中的交流和沟通。

首先，我们要明确什么是项目化教学。与传统的课堂教学不同，项目化教学是一种将学生放置于真实或模拟的情境中，让他们围绕一个特定的项目或任务，进行深入的研究、探索和实践[3-4]。这通常要求学生运用多学科的知识，整合各种资源，通过团队合作，完成项目的所有阶段，从策划、实施到评价。在整个项目的过程中，学生都处于主导地位。他们需要自己决策，自己解决问题，自己承担责任。这样的学习过程，不仅可以培养学生的独立思考和解决问题的能力，还可以培养他们的自主学习和自我管理的能力。

此外，项目化教学还具有很强的合作性。无论是小组合作还是跨学科合作，学生都需要与他人交流、协商、合作，共同完成项目任务。这样的合作学习，不仅可以提高学生的沟通和团队合作能力，还可以培养他们的领导力和组织协调能力[5]。但是，项目化教学也带来了一系列的挑战。如何选择合适的项目，如何确保学生的参与度和学习效果，如何评估学生的学习成果等，都是教师在实施项目化教学时需要面临的问题。

2.项目化教学模式在《材料科学基础》中的应用

(1)项目选择与设定

在进行项目化教学时，选择合适的项目并正确地设定其内容和目标是成功的关键。不仅要保证项目能够与《材料科学基础》的课程内容相结合，还需要确保其具有足够的吸引力和实践意义，从而激发学生的学习兴趣和参与度[6]。

项目的来源可以多种多样。可以来自实际工业界的真实需求，与工业界的合作为学生提供一个接近真实工作环境的场景。例如，某家企业希望寻找一种新的材料，以改善其产品的性能，这样的需求就可以作为一个项目的主题。另外，学术界的研究也是一个宝贵的资源。当今的材料科学研究，如纳米材料、生物材料等，为学生提供了广阔的研究和探索领域。而某些时下热门的社会议题，例如环境保护和可持续发展，也可以转化为与材料科学相关的实践项目。当然，学生自己的兴趣和好奇心也是项目来源的一个不可忽视的部分。有时，一个简单的问题或好奇心的驱使，可能会孕育出一个非常有价值的项目。例如，为什么某种材料在特定环境下会变脆？能否开发一种轻便又坚固的合成材料用于特定场合？在选择项目时，必须确保项目与课程内容高度相关。只有当学生可以将所学的知识应用到实践中，他们才能更加深刻地理解这些知识，并掌握其应用的方法和技巧。同时，项目还应具有一定的挑战性，使学生在解决问题的过程中能够不断挑战自己、超越自己[7]。

项目的设定也是一个重要环节。首先，需要明确项目的目标和任务。这些目标和任务不仅应该具体、明确，还应该是可实现的。另外，提供足够的资源和指导也是确保项目顺利进行的关键。这包括所需的资料、工具、设备及专家指导等。而评估标准的设定，也是保证教学效果的重要手段。这些标准可以是项目的完成度、质量、创新性及学生的参与度和合作程度等。

(2)项目实施与团队合作

项目的实施与团队合作在项目化教学模式中起到了关键的作用。在《材料科学基础》课程中，当项目被确定后，学生通常按照团队来进行分工和合作，确保项目顺利进行。团队中的每个成员都需要明确自己的职责，并与其他团队成员密切合作。团队合作不仅可以促进学生之间的交流与沟通，还可以帮助他们培养团队精神和协作能力[8-9]。此外，项目的实施也需要教师的指导与支持。教师通常会定期检查项目的进展，为学生提供必要的帮助和建议，确保项目能够按照计划顺利进行。整体来看，项目的实施与团队合作不仅可以提高学生的实践能力，还可以培养他们的团队协作精神，为他们的未来职业生涯打下坚实的基础。

(3)结果评估与反馈

在项目化教学中，结果评估与反馈是教学过程的核心环节。评估不仅是对学生知识的检验，更多的是对其实践能力、团队协作、创新思维和解决实际问题的能力进行考察。对于《材料科学基础》这样的课程，评估通常包括了理论知识的测试、实验技能的验证及项目完成度的评价。同时，有效的反馈机制可以确保学生在学习过程中获得及时的指导，帮助他们认识到自己的不足，并指导他们进行改进[10]。为了做到这一点，教师需要及时收集学生的学习数据，进行深入的分析，然后为每个学生提供针对性的反馈。这种评估与反馈机制不仅可以提高学生的学习效果，也有助于教师不断完善教学方法，为学生提供更为优质的教学服务。

3.项目化教学模式的优势与挑战

(1)优势

项目化教学模式，作为一种创新的教育方法，已经在《材料科学基础》课程中得到了广泛的应用和推广。其在教育过程中所展现出的优势，无疑为当代高等教育注入了新的活力，为学生的成长提供了更广阔的空间。

首先，项目化教学模式强调的是学生的主动参与与实践操作。与传统的“灌输式”教学方法相比，这种模式更注重培养学生的自主学习能力和创新思维。学生不再是被动接受知识的对象，而是成为了探索知识、解决问题的主体。在实践中，他们可以更加深入地理解和掌握材料科学的基本原理和方法，培养出扎实的专业基础和技能[11]。其次，项目化教学模式为学生提供了丰富的实践机会。材料科学是一门高度实践性的学科，只有真正地“动手做”，学生才能真正地理解和掌握相关的知识。在项目实施的过程中，学生可以直接面对真实的材料科学问题，使用真实的材料和设备，进行真实的实验和研究，这种“真实”的体验不仅可以帮助学生更好地理解理论知识，还可以培养他们的实践能力和工程思维。再者，项目化教学模式促进了团队合作与交流。在现代社会，团队合作已经成为了解决复杂问题的必要手段，而项目化教学模式恰恰提供了这样的机会。学生在团队中可以分工合作，共同探讨和解决问题，这种合作不仅可以提高工作效率，还可以培养学生的沟通、协调和团队协作能力。与此同时，团队中的交流和讨论，还可以促进知识的共享和传播，帮助学生开阔眼界，提高综合素质。此外，项目化教学模式也有助于培养学生的综合素质。除了专业技能和知识，现代社会更加重视个体的综合素质，如创新能力、批判思维、道德觉悟等。在项目实施的过程中，学生不仅可以掌握知识，还可以培养出一系列的软技能，如时间管理、项目管理、风险评估等，这些都是现代社会所必需的重要素质。

(2)挑战

尽管项目化教学模式为《材料科学基础》课程带来了诸多优势，但在实践中，我们也面临着不少挑战。这些挑战往往需要教育者、学生及相关教育机构共同去面对和解决。

首先，资源配置是一个显而易见的问题。项目化教学模式要求学生进行实践操作，这往往意味着需要更多的教学资源，如实验材料、设备、实验室空间等。然而，许多学校和教育机构可能面临资源有限的问题，如何在有限的资源下满足项目化教学的需求，是一个亟待解决的问题。与此相关的是资金问题。项目化教学往往需要更多的资金投入，以保障项目的正常进行。然而，教育经费往往是有限的，如何合理分配和使用资金，以保障项目化教学的质量和效果，是一个重要的挑战。其次，教师的能力和经验也是一个不可忽视的问题。项目化教学模式对教师的要求更为严格，不仅要求他们具备扎实的专业知识，还要求他们具备一定的项目管理、团队协作和沟通能力。然而，许多教师可能缺乏相关的经验和培训，如何帮助他们快速适应和掌握这种新的教学模式，是一个重要的课题。

此外，学生的适应性也是一个挑战。与传统的教学模式相比，项目化教学模式对学生提出了更高的要求，如自主学习、团队协作、项目管理等。然而，不少学生可能习惯了传统的“灌输式”教学，对于这种新的教学模式会感到不适应。如何帮助他们快速适应和掌握项目化教学，是教育者需要关注的问题。再者，评估和反馈机制也是一个挑战。传统的教学评估往往侧重于学生的知识掌握程度，而项目化教学模式则更注重学生的综合能力和实践成果。如何建立一个公正、全面的评估和反馈机制，确保学生的努力得到公正的回报，是一个重要的课题。

4.结论

随着教育领域的持续变革与创新，项目化教学模式在《材料科学基础》课程中的引入及应用成为了时代的产物，旨在培养学生的实践能力、团队合作精神与创新思维。经过深入的研究与探讨，我们对该教学模式的优势与挑战进行了全面的评估。

首先，这一模式提升了学生的主动参与度，增强了他们的实践操作能力，将理论知识与实际应用更为紧密地结合。同时，项目化教学模式还鼓励了团队之间的合作与交流，培养了学生的团队协作能力，为他们的未来职业生涯做好了铺垫。然而，每一种教学模式的实施都不可避免地会面临挑战。项目化教学模式对资源、资金的需求增加，以及教师和学生对新模式的适应性，都是当前面临的实质性问题。对于评估机制的建立与完善，也是教育者在实施过程中需要密切关注的部分。

综上所述，项目化教学模式在《材料科学基础》课程中的应用，既展现出巨大的潜力和优势，也面临着一些现实的挑战。但我们坚信，只要我们坚持不懈地努力，持续地创新和完善，这一模式必将为材料科学教育培养出更多的高质量人才，为社会的发展和进步做出更大的贡献。