摘要：为进一步提升课程教学质量，将教与学的过程有机地结合起来，本文主要探讨了《材料失效分析》采用互动式教学方法的新举措，阐述了该方法的重要作用。同时，基于《材料失效分析》的学科特点和教学方式，相应地提出了新的想法和思考，并在教学改革中进行了新的拓展，达到了良好的教学效果。
关键词：《材料失效分析》；互动式教学；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）45-0142-04
随着社会的发展和时代的进步，材料作为人类社会发展和历史变迁的重要载体，历经了石器时代、青铜器时代、铁器时代、合成时代后，现今又步入了信息时代的浪潮中。而作为高新技术的先导，材料一直都是促使产业革命性发展，提升产品的效用性、安全性、可靠性的重要基石。而作为不断提高工程结构完整性的重要学科，材料失效分析对于促进新材料的研发和基础材料的改进以及提升产品的安全可靠性有着重要的意义。《材料失效分析》作为一门多学科交叉的综合性学科，是材料科学在工程实践上的重要应用，能够有效地解决实际工程问题，并给出针对性的预防和解决措施，进而避免工程实践中同类重大事故的再发生，从而既保障了社会的安全稳定发展又确保了人民的生命财产安全，为在新时期建设中实现伟大的中国梦提供强大的助力。
材料失效分析涉及了社会各个行业，不管是以生产为主的核电、火电、石油、石化、化工、冶金、矿山、医药、微电子、印制电路等行业，还是以应用为主的航空、航天、军事、机械、汽车、船舶、计算机、通讯、网络等行业，材料失效分析都有着高度的前沿性和实用性。由于此项工作不仅关乎国民经济发展的命脉，而且能够带来巨大的经济效益，因此也受到了社会各界尤其是高校、科研院所等相关机构越来越多的关注和研究。所以，在我国高等教育面临改革和创新的大背景下，《材料失效分析》课程的开设对培养材料失效分析领域复合型、创新型、综合型人才有着特殊重要的意义。现今，国内国外很多高校都设立了材料系或者材料学院，并且对于材料失效分析也都有一定的研究和教学培养计划，目前也有了一些相关的教材、专著、手册等出版物。国内很多学校为了增强学生对课程的受用性，也都开展了一系列探索，如开展以实验为核心的教学培养体系[1]等。但是，目前国内外对该课程的教学方法和教学模式尚未完全定型，教学内容以及教学理念也都有许多值得探索和拓展的地方。对此，本文根据复旦大学材料科学系开设的上海市精品《材料失效分析》专业选修课的课程内容[2]，针对课程的教学方法，阐明了在教学过程中采用互动式教学方法的重要性，并对其实践意义进行了更深入的探索，并探讨了关于课程教学改革的一些思考。
一、《材料失效分析》互动式教学的新内涵
近十年来，随着我国对教育的不断重视，各项投入也不断增大，对于我国传统教学模式与教学方法许多专家和学者也都提出了很多高屋建瓴的看法。衡量教育水平高低的首要标准就是要看教师和学生能够拥有一种幸福完整的教育生活，即在教学的过程中师生双方是否都能够充分享受课堂、分享教育生活，共同迎接在教育课程中所遇到的智慧挑战，能够使双方都有所提高、有所成长。因此，互动式教学作为促进师生交流，完善个性培育，提升学习体验的重要方式，有利于使课程体系更加丰富多元化，使课堂教学摆脱传统枯燥的“强制性”、“灌输式”的教学模式，在教学双方平等交流探讨的过程中，通过观点的碰撞以及想法的创新不断激发学生的学习主动性和探索性，从而达到提高教学效果的目的。互动式教学可以将教学重心由教师转向学生[3]，使学生由旁观者逐渐转变为参与者，最终转变为主导者，而教师则由教学的主导者转变成引导者，让学生从被动接受逐渐转变成主动参与学习的整个过程，培养学生对课程的新的兴趣、认识、思考和理解。材料失效分析是一个相当复杂的过程，有着多学科交叉的特性，需要庞大的理论体系与多学科背景的支撑。它不仅涉及到了基本的科学理论、工程技术、管理方法和工艺设备等，而且也包含了相关领域的规章条例、框架体系，甚至是企业生产或工程应用中的标准、规范、规程制度等。因此，如何能让学生在课堂学习中充分理解并灵活运用如此大的理论背景和复杂的交叉科学知识就成了课程教学的根本，也是教学的难点所在。鉴于上述情况，笔者根据多年从事失效分析工作以及教学培养工作的丰富经验，从现代互动式教学方法的角度出发，探讨了《材料失效分析》课程教学方法改革的现实意义和作用，并进行了一定的拓展性思考。
二、《材料失效分析》互动式教学实践
《材料失效分析》作为复旦大学材料科学系开设的一门专业选修课，不仅供材料科学系内材料物理、材料化学、电子科学与技术三个专业的同学选修，而且自2013年起，理论与应用力学、自然科学试验班、技术科学试验班、生命科学等专业的学生也参与选修了该课程。凭借着良好的教学方法、丰富的教学内容和学生给予的褒奖，该课程先后于2013年获评为“复旦大学精品课程”，2016年获评为“上海市精品课程”。该课程的教学团队包含了复旦大学材料科学系多位教授，共分为六章、36学时，从不同角度和各个方面利用互动式教学的方法，取得了良好的教学效果，获得了广大学生的一致好评。
课程主要由基础理论和案例分析两部分构成，而互动式教学方法则作为理论与实际案例相互联接的纽带穿插于其中，成为了该课程能够得到众多学生选修并吸引学生对失效分析课程产生浓厚兴趣的重要原因。以下笔者就结合具体的教学实践过程，对互动式教学进行详细地阐述。在《材料失效分析》课程中，失效分析的基本概念是其最为基础也是最为重要的部分。例如，什么是失效模式、失效缺陷、失效机理、失效起因，四者之间究竟有什么内在关系。针对这些基本概念，通过利用互动式教学的方法，就可以生动形象地让学生理解和区分。由于这四个概念属于材料失效分析课程中最基本的概念，虽然在教师的眼中较为容易理解和区分，但是对于学科背景单一、理论知识基础较为薄弱的学生来说，尽管字面意思可以理解，但是其中的深刻内涵和相关之间的关系却是很难被充分理解和梳理清楚的。传统的教学可能只是生硬地将概念和关系用语言和文字灌输给学生，往往是教师的“一言堂”、“满堂灌”，导致课程整体气氛较为僵硬死板、缺乏生气和活力。而一些引入了互动性的教学方式也是简单地加入了对学生的提问、布置和检查作业，这种方式也往往达不到理想的教学效果。为了解决这个问题，增强教学过程中学生的生动感，使学生在上课过程中有身临其境的感觉，以便于充分理解各个概念，授课教师通过引入众所周知的“泰坦尼克号沉船事件”的案例，深入浅出地讲解了各个概念及其内在关系。当然，这里引入的案例并不仅仅是单纯的案例講解，否则就与普通的互动式教学模式相去无几，学生对知识的理解与消化也就要大打折扣。为了保证良好的教学效果，授课教师利用暑假期业余时间，自费前往英国贝尔法斯特泰坦尼克号纪念馆获取第一手最为全面、真实的背景资料，并根据相关的事故调查结果，总结并归纳了泰坦尼克号的失效模式、失效缺陷、失效机理、失效期因等。通过形象生动的影像资料，整个课堂如同一场旅行，而教师则如同一位导游，带领同学们一起深入开展失效分析工作。由于泰坦尼克号的故事大家已经耳熟能详，通过一系列的背景资料介绍以及图片、视频等调查结果的展示，学生们便根据自己理解纷纷对其失效过程进行了阐述。在阐述过程中，学生之间通过交流不同的看法和理解，逐步对失效分析的基本概念进行理解，并梳理其关系。教师此时并不是简单地将正确的理解方式和答案简单的教授给学生，而是通过了解学生的所思所想，带领学生逐步按照正确的逻辑方式理解各个概念的异同点。这样的互动式教学不仅仅是一种简单的师生之间的互动与交流，而是互动双方共同介入、沉浸于课程之中，双方都是有意识地进行思考方法的交流和逻辑思维的碰撞。而此时授课教师的重要性就愈益凸显，这也要求教师不仅要有充足的学术专业素养，而且还要有良好的教学技能和底蕴，要有较强的驾驭课堂的能力，让学生始终围绕着预期的教学内容和要求进行互动，避免出现淡化、偏离课程中心的情况。此外，还需要授课教师能够灵活处理在教学互动过程中可能遇到的各种问题，避免在教学中使自己处于被动的地位，造成相反的教学效果。这样，通过教师从逻辑思维的层面对学生进行引导，进而使学生自主地实现理论体系与实践案例的融会贯通。
除了对基本概念进行讲解以外，在课程设置方面，还创新性地加入了“重大设备的失效分析”章节。通过讲解在核电、火电、石化、化工、冶金、汽车、微电子、印制电路、城市管网、风电等十个行业承担完成的几十项重大失效案例，让同学们对失效分析有更加清晰直观的认识，有效调动了学生的学习主动性和对材料失效分析研究的兴趣。当然，互动式教学作为其中重要的催化剂同样起到了重要的作用。教师在对每个案例讲解前，都会先概要介绍某个失效案例的工程背景及其基本工艺参数，然后让同学们深层学习和思考，再详细地介绍该案例失效分析的整个过程和细节，如何判断失效模式、论证失效机理、辨别失效缺陷、找到失效的根本原因，从而让学生逐步学会和掌握失效分析的基本思路、主要步骤、分析程序和技术要点以及分析者的基本要求等。通过师生间的共同探讨、思维碰撞，让学生清晰地认识到自己的思维方式与教师的思维方式的異同之处，找到适合学生自己的逻辑思维方式，实现学生的个性化培养。这种互动式教学方法已经不再是简单的师生之间普通的语言交流，更多的是想法与思维的共享与互换。通过这种方式可以让学生能够更加容易地理解教师的所思所想，而教师也更加易于从学生的角度去考虑知识的难易点在何处，从而使整个教学过程更有针对性和特殊性，从根本上提升了教学效果。
三、《材料失效分析》互动式教学拓展
《材料失效分析》作为一门以失效分析为主的课程，其特点就是基础科学和实践经验相结合，不仅涉及到了多学科的专业知识，而且还要求要有公正的立场和求真求是的态度。但是传统的材料失效分析课程受到了各种因素的限制，一方面由于任课教师本身并不是长期从事材料失效分析研究的专家，因而对失效分析的理解可能会略显欠缺，并且其实践经验和科研体会也稍显缺乏，所以在授课教学的过程中容易“简单粗放”，缺乏形象生动的描述，课堂的互动性也会大大降低，很难让学生保持较高的专注度。另一方面，由于一些材料失效分析课程主要是围绕金属材料失效分析，以金属的金相分析、断口分析、疲劳分析、断裂分析等为主要授课内容，缺乏材料失效分析的综合性和复杂性，分析过程千篇一律，这就导致了学生在听课的过程中较为枯燥，难于激发学生学习的兴趣。因此，互动式教学实现的前提就是授课教师本身具有丰富的失效分析经验和教学培养经历，以及能够给予学生足够新颖、创新、特别的失效分析案例。在此基础上，通过互动式教学方法，在课堂中不仅仅实现形式互动，而且可以达到师生的信息互动、情感互动、思想互动、精神互动[4]，重在启发学生的创造力和联想力，打造学生自主学习和思考的空间，为知识经济新时代提供综合性全面发展的复合型人才。
诚然，笔者在这里谈到的互动式教学不仅仅是适用于《材料失效分析》这门课程，也是目前我国在高等教育特别是本科、研究生教育中广泛采用借鉴的先进教学方法之一。同时，因为《材料失效分析》有着充足的教学案例和素材可供使用，所以教师在授课时不仅可以使抽象的理论变得更加感性且具体，而且通过教师对理论知识的升华，就可以形成教与学的有机统一[5]，充分吸引了学生的注意力，调动了他们主动思考与积极参与的热情。例如英国伦敦商学院的马克·瑞森博士在讲授“消费者购买行为”时，会预先安排学生去采访一次实际购买过程，在课堂上让学生介绍采访结果，教师顺势进行讲授，既激发了学生的学习兴趣，又收到良好的教学效果[6]。该课程的案例讲解就有此特点，通过学生自主思考、分析、表达、讨论，并在任课教师的引导下，学生再通过自我质疑、自我改正、自我学习，最终实现个人能力的自我提高。
四、结语
《材料失效分析》课程因其以具体的重大工程失效案例为基础，具有高度的工程实践指导意义，因此更加适合且便于开展互动式教学。但是，在实际授课中也应该灵活应用多种方式如启发式和互动式相结合、理论讲解与工程案例相结合等方法，全面提高学生的各项能力。将互动性渗透到教学过程中的方方面面，不仅需要教师具有较强的综合能力，而且还需要师生之间的密切配合和良好沟通。因此，笔者希望通过上述的总结和教学心得能够引起大家的共鸣与思考，并希望能够借此推动这门课程的改革与创新，加快传统教学方式的转变。同时，笔者也希望通过在今后教学过程中的不断摸索和改进，进一步提升教学质量，将互动式教学的优势充分发挥出来，从而将教与学的过程有机地结合起来，让两者相互作用，相得益彰，和谐发展，为社会培养更多的具有学习能力、创新能力、动手能力、综合知识运用能力和表达能力等五种基本能力的高素质复合型人才。
致谢：感谢上海市教委对本文的大力支持。
参考文献：
[1]康学勤，孙智.《失效分析》课程教学与实验环节的改革[J].教育教学论坛，2014，40（10）：273-275.
[2]杨振国.上海市精品课程：材料失效分析[M].上海市教委，2016-05.http：//jpkc.fudan.edu.cn/s/348/main.htm，
[3]周毕文，李金林，田作堂.互动式教学法研究分析[J].北京理工大学学报，2007，9（4）：104-107.
[4]王伟伟，杨秀丽.互动式教学理念的新思考[J].辽宁教育研究，2005，（4）：65-66.
[5]张利云，袁水林.对互动式教学方法的探讨[J].山西财经大学学报，2002，（4）：48-49.
[6]王秀村.实现互动式教学的六项措施[J].学位与研究生教育，2003，（5）：24-25.