《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革探討與實踐

葛金龍，王傳虎

（蚌埠學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境工程系，安徽 蚌埠 233030）

《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革探討與實踐

葛金龍，王傳虎

（蚌埠學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境工程系，安徽 蚌埠 233030）

《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》是本科無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的重要的學(xué)科基礎(chǔ)理論課和主干課程.從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，加強(qiáng)實驗教學(xué)，提高學(xué)習(xí)興趣等幾個方面探討了課程的教學(xué)改革.

無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)；類比教學(xué)；教學(xué)改革

《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》是無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，是公共基礎(chǔ)課與專業(yè)課程之間的橋梁，主要研究材料組成、結(jié)構(gòu)、性能之間的相互關(guān)系，構(gòu)建無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的基本概念、基本理論和基本原理.

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容需要不斷更新，知識深度和廣度需要不斷拓展.學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，普遍反映課程內(nèi)容枯燥，知識面廣，知識體系零亂、抽象、難于理解等，學(xué)習(xí)具有一定難度.結(jié)合近幾年的教學(xué)實踐和體會，本文探討了《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的方法.

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點

選用武漢理工大學(xué)出版的陸佩文主編的《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》作為我院無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)本科教材.教材《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》在教學(xué)內(nèi)容以基礎(chǔ)理論為主，闡述無機(jī)材料的結(jié)構(gòu)、性能、組成之間的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)無機(jī)材料的生產(chǎn)，解決實際問題.

通過教學(xué)實踐，在教學(xué)過程中，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，將整個課程內(nèi)容分為三個主要部分.

無機(jī)材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)部分：主要內(nèi)容包括結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)、晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷、熔體與玻璃體、表面與界面等內(nèi)容.主要講述了晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)缺陷、熔體和玻璃體的結(jié)構(gòu)等基本理論.在教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)了晶體結(jié)構(gòu)缺陷、熔體和玻璃體的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，弱化了結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)、表面與界面等部分教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生逐步理解材料結(jié)構(gòu)、組成和性質(zhì)之間的相互關(guān)系.

無機(jī)材料的熱力學(xué)部分：主要內(nèi)容為熱力學(xué)應(yīng)用、相平衡.在教學(xué)內(nèi)容上，精簡了熱力學(xué)應(yīng)用的內(nèi)容，重點講述了相平衡中的二元、三元相圖及其應(yīng)用等內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)了三元系統(tǒng)相圖的判定規(guī)則、結(jié)晶路程等知識.

無機(jī)材料的動力學(xué)部分：包括擴(kuò)散與固相反應(yīng)、相變、燒結(jié)等內(nèi)容.主要講述材料在高溫下的動力學(xué)過程，材料的燒成工藝對性能的影響，為后續(xù)課程無機(jī)非金屬材料工藝學(xué)提供理論基礎(chǔ).

2 改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

2.1 類比教學(xué)法的應(yīng)用

類比法在教學(xué)中一直被廣泛運用，注重類比教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，有利于學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)和理解，還有利于將新舊知識融會貫通，建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，使知識更加條理化，加深對知識的理解和掌握，通過類比教學(xué)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果.

缺陷方程式一直是《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)難點和重點之一.特別是如何書寫缺陷方程式，學(xué)生一直把握不準(zhǔn)確.比如KCl中溶解CaCl2缺陷方程式，通過類比法，把溶劑KCl類比成賓館的客房，并規(guī)定每間客房只提供一個陽離子和一個陰離子入住，且客房足夠剩余，把雜質(zhì)原子CaCl2類比為入住的客人.一個CaCl2分子需要兩間KCl客房，一間客房內(nèi)Ca取代Cl的位置，一個Cl取代Cl的位置，另一個Cl必須選擇另一間KCl，取代Cl的位置，而K離子空位，合理的缺陷方程式為：

若CaCl2住進(jìn)一個KCl房間內(nèi)，Ca取代K的位置，一個Cl取代Cl的位置，而另一個Cl擠到間隙，形成間隙原子，缺陷方程式為類比為Cl擠在房間的床頭柜上，而且由于Cl的半徑較大，形成間隙原子可能性較小，所以不太合理.

還有一種可能兩個Cl取代Cl的位置，K離子都空位，Ca擠到間隙位置，形成間隙原子，CaCl2類比為有空床不睡而坐在床頭柜上，所以也不合理.通過類比法可以生動形象的理解教學(xué)的難點，取得了較好的效果.

2.2 多媒體教學(xué)的應(yīng)用

多媒體教學(xué)是本科教學(xué)的重要途徑，結(jié)合《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容及課程特點，采用多媒體教學(xué)為主的教學(xué)方式，大大提高了教學(xué)效果.

在講述最緊密堆積可以通過視頻動畫掌握立方、六方緊密堆積以及四面體、八面體空隙；并配合實物模型、掛圖等增加形象思維的能力，容易理解，提高課堂的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果.在講述晶體結(jié)構(gòu)類型可以通過flash動畫了解金剛石、石墨、閃鋅礦、二氧化鈦等各種晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的原子排列，加深對晶體結(jié)構(gòu)的理解；在晶體缺陷教學(xué)中，可以多方位直觀展現(xiàn)空位、點缺陷、刃位錯形成的動態(tài)過程，讓學(xué)生從理性和感性上加深了印象，增加了學(xué)習(xí)興趣；在講述三元相圖時，可以將相圖進(jìn)行拆分和重組，清楚的表示點、線、面相圖的具體位置，以及同步動態(tài)展示固液相點結(jié)晶路程.

多媒體教學(xué)通過形象、逼真的動畫形式，極大的豐富了《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)信息量，擴(kuò)充了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)效率和學(xué)習(xí)積極性.

3 加強(qiáng)實驗教學(xué)，注重能力培養(yǎng)

實驗教學(xué)在無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)人才的培養(yǎng)中占有重要地位.加強(qiáng)《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的實驗教學(xué)，可以幫助學(xué)生鞏固理論知識，掌握實驗技能.

在教學(xué)實踐中，將“粘土性能測定及差熱分析”設(shè)計為綜合實驗，涉及到粘土白度、表面電位、陽離子交換容量、膨脹容、膠質(zhì)價等物理性能測定，粘土的鈉化、有機(jī)改性，差熱分析等.學(xué)生在教師指導(dǎo)下分析粘土的物理性能，對改性前后粘土進(jìn)行差熱分析并對比，對實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，鍛煉了實際動手能力，培養(yǎng)了分析問題能力.

4 緊跟學(xué)科前沿，提高學(xué)習(xí)興趣

提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵，在教學(xué)過程中，緊跟學(xué)科發(fā)展介紹材料科學(xué)的新方法、新工藝，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性.在講述硅酸鹽結(jié)構(gòu)時，介紹層狀硅酸鹽/納米復(fù)合材料，并介紹層狀硅酸鹽在提高復(fù)合材料力學(xué)性能、熱學(xué)性能、阻燃、阻隔等方面的應(yīng)用；在講述表面與界面時介紹微米、納米材料優(yōu)異性能；在講述燒結(jié)時，介紹透射電鏡、掃描電鏡等儀器對材料微觀形貌觀察.另外，介紹學(xué)科前沿知識，也提高了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知能力.

5 靈活教學(xué)形式，改進(jìn)考核方法

在《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的理論教學(xué)中，讓學(xué)生為主體參與教學(xué).預(yù)先告知某一教學(xué)內(nèi)容的幾個問題，讓學(xué)生自己分為若干小組，每個小組在課下準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，推舉代表上臺講授，然后同學(xué)對講授內(nèi)容進(jìn)行討論和辯論，最后教師進(jìn)行簡單點評.通過這種換位方式，學(xué)生感受到自己是教學(xué)主體，既掌握了教學(xué)內(nèi)容，體會到了備課的辛苦，又鍛煉了口頭表達(dá)能力，收到較好的教學(xué)效果.

在成績評定上以“平時成績+實驗成績+期末成績”為考核方式，在教學(xué)過程中，給出學(xué)生3-5個相關(guān)小專題，讓學(xué)生自己到圖書館、互聯(lián)網(wǎng)查找資料，寫出小論文，然后以平時成績的方式計入考核.通過資料查閱，學(xué)生開闊了專業(yè)視野，提高了學(xué)習(xí)興趣.

教學(xué)質(zhì)量是高等教育的主題，只有不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，深化《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革，才能提高無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量.

〔1〕廖曉玲.無機(jī)非金屬專業(yè)教學(xué)內(nèi)容與課程體系改革初探[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（2）:164-166.

〔2〕王艷榮.《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)實踐與改革探討[J].高教論壇，2007（2）:128-129.

〔3〕宋曉嵐.《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程建設(shè)與教學(xué)改革探討[J].理工高教研究，2004，23（2）:109-111.

〔4〕齊義輝，韓萍.“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革與實踐[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報，2007，9（2）:138-139.

〔5〕張莉齊.“材料科學(xué)基礎(chǔ)”多媒體教學(xué)淺析[J].中國冶金教育，2008（5）:58-59.

〔6〕宋曉嵐，楊華明，王海東，等.無機(jī)非金屬材料專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)體系優(yōu)化與實踐 [J].理工高教研究，2007（4）:91-93.

G642

A

1673-260X（2011）04-0259-02

蚌埠學(xué)院教育教學(xué)研究項目（JYLY1011）