關(guān)于《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革的探討與實(shí)踐

摘要：本文針對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，提出了教學(xué)改革方案，并進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，實(shí)踐證明改變教學(xué)方法和手段，采取啟發(fā)式教學(xué)模式；應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)；構(gòu)筑先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)體系；重視課后習(xí)題以鞏固課堂知識(shí)；全面的課程考核方式等是提高教學(xué)效果的有力措施及手段。

關(guān)鍵詞：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》；教學(xué)改革；實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）39-0050-02

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要基礎(chǔ)課，自材料學(xué)院成立以來(lái)，就非常重視該課程的建設(shè)。然而由于該課程具有理論性強(qiáng)、內(nèi)容繁雜、知識(shí)點(diǎn)多而且抽象等特點(diǎn)，如何解決好教與學(xué)的問(wèn)題，一直是該課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。

一、課程建設(shè)歷程與教學(xué)改革背景

我校無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)自1994年開(kāi)始招生后，就開(kāi)設(shè)學(xué)科基礎(chǔ)課程《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》，主要講授無(wú)機(jī)材料結(jié)構(gòu)、性能等，教學(xué)內(nèi)容及其適用面較窄。2005年根據(jù)教育部提出的拓寬專(zhuān)業(yè)口徑，按專(zhuān)業(yè)大類(lèi)進(jìn)行人才培養(yǎng)的基本思路，將《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》進(jìn)行課程改革，增加內(nèi)容，拓寬知識(shí)面，同時(shí)將課程更名為《材料科學(xué)基礎(chǔ)》。1997年國(guó)務(wù)院學(xué)位辦頒發(fā)的新專(zhuān)業(yè)目錄，材料類(lèi)的專(zhuān)業(yè)設(shè)置重新布局，新設(shè)置材料物理、材料化學(xué)等專(zhuān)業(yè)。我校1999年開(kāi)始相繼申辦材料物理、材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)并獲省教育廳批準(zhǔn)，作為這2個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)，也相繼開(kāi)設(shè)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程現(xiàn)已經(jīng)成為材料學(xué)院所屬各專(zhuān)業(yè)：無(wú)機(jī)非金屬材料（含綠色建材方向）、材料物理（含郵電與信息學(xué)院、三本）、高分子材料與工程（含塑料成型與模具設(shè)計(jì)、包裝材料方向）、材料化學(xué)等專(zhuān)業(yè)的必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著學(xué)科建設(shè)發(fā)展，為適應(yīng)材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的需要，適應(yīng)21世紀(jì)材料學(xué)科的發(fā)展，改革傳統(tǒng)的按材料分類(lèi)的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)課，與國(guó)內(nèi)外的“材料科學(xué)與工程”學(xué)科接軌，課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象也逐漸拓寬，成為面向本院本科生開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，以強(qiáng)化基礎(chǔ)、突出共性、拓寬專(zhuān)業(yè)面向。通過(guò)近幾年的建設(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)初步建立了科學(xué)合理的材料科學(xué)基礎(chǔ)課程體系，全部課程實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。2005年《材料科學(xué)基礎(chǔ)》建設(shè)成為武漢工程大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)課，2007年評(píng)為武漢工程大學(xué)精品課程，并于2011年評(píng)為湖北省精品課程。

二、課程改革與實(shí)踐

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程理論體系完備，理論與實(shí)際的結(jié)合性強(qiáng)，我們將金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料的基本知識(shí)進(jìn)行了有機(jī)融合，拓寬了本課程的知識(shí)面，這將有利于構(gòu)建和實(shí)施學(xué)生綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)體系，適應(yīng)新世紀(jì)對(duì)人才培養(yǎng)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、重創(chuàng)新”的要求。同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中，為充分體現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的教育理念，課程組對(duì)該課程教學(xué)方法和手段、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容、課程考核辦法等方面進(jìn)行綜合改革，并具體應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中。實(shí)踐證明教學(xué)改革措施為學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)提供空間，為學(xué)生的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)創(chuàng)造環(huán)境，為進(jìn)一步的專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體措施如下：

1.改變教學(xué)方法和手段，采取啟發(fā)式教學(xué)模式。改變傳統(tǒng)的教師講課，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)棵的單向傳輸型傳授知識(shí)模式，建立以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的基于探索和研究的教學(xué)模式。調(diào)動(dòng)學(xué)生思考能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。注意理論和實(shí)踐的接合，啟發(fā)學(xué)生用所學(xué)理論進(jìn)行思維，例如講解“非均勻形核理論”后，引導(dǎo)學(xué)生分析雨的形成、人工降雨的原理，再深入到工業(yè)上廣泛應(yīng)用的晶粒細(xì)化，循序漸進(jìn)，通過(guò)師生間互動(dòng)式探討，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。既有利于開(kāi)發(fā)每個(gè)學(xué)生的潛能，激發(fā)他們的好奇心和探索精神，有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，又可加深對(duì)基礎(chǔ)理論的理解。

2.應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)。在本課程建設(shè)中重視信息化技術(shù)手段在教學(xué)中的應(yīng)用。授課教師精心編寫(xiě)了全部課程章節(jié)的多媒體教案，并且每年都進(jìn)一步修訂完善。多媒體教案具備非常豐富的圖表實(shí)例和動(dòng)畫(huà)演示，講員授課時(shí)用它取代傳統(tǒng)的板書(shū)，傳授給學(xué)生的知識(shí)更加直觀(guān)鮮明、印象深刻，取得了好的教學(xué)效果。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有配套的多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課件，使用大屏幕課堂講授與學(xué)生通過(guò)電子教材等自學(xué)相結(jié)合的方式。例如，對(duì)于“典型無(wú)機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)”難點(diǎn)內(nèi)容，如果講授時(shí)只通過(guò)教材上的示意圖介紹，同學(xué)很難接受，效果不理想。若使用三維動(dòng)畫(huà)模型教學(xué)，學(xué)生很快就會(huì)建立起晶體結(jié)構(gòu)、晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積方式等一系列空間概念，掌握晶體結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)之間的關(guān)系，并且為后面學(xué)習(xí)硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)打下很好的基礎(chǔ)；對(duì)于“缺陷形成和運(yùn)動(dòng)”難點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)flash模擬能形象地表示出各種點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)的形成、運(yùn)動(dòng)和相互作用；對(duì)于“三元相圖分析”難點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)制作flash動(dòng)畫(huà)能動(dòng)態(tài)展示不同組成點(diǎn)隨狀態(tài)變化在相圖上的相變過(guò)程及相變過(guò)程表達(dá)式，包括相的變化、固液相組成的變化及自由度的變化以及它們之間相互影響的變化規(guī)律；對(duì)于“過(guò)程動(dòng)力學(xué)”難點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)制作flash動(dòng)畫(huà)模擬能清楚地表現(xiàn)無(wú)機(jī)材料制備的生產(chǎn)工藝流程和高溫過(guò)程，如質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散、陶瓷燒成、水泥煅燒等。以現(xiàn)代化教學(xué)提高教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。利用現(xiàn)代教學(xué)手段進(jìn)一步加強(qiáng)以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體，教師起指導(dǎo)和解惑作用的教學(xué)理念。

3.構(gòu)筑先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)體系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于提高學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合解決問(wèn)題的能力有著重要作用。在課程建設(shè)中，為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)與學(xué)院學(xué)科建設(shè)密切配合，無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)專(zhuān)門(mén)的《材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程，增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)體系的系統(tǒng)性，推進(jìn)課程實(shí)踐教學(xué)的全面提高。結(jié)合課程的內(nèi)容，開(kāi)設(shè)了3個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和2個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)以及2個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，取得了新教學(xué)培養(yǎng)模式的良好教學(xué)效果。在設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師根據(jù)自己的科研項(xiàng)目和研究熱點(diǎn)，結(jié)合科研實(shí)踐，讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方式，讓他們體會(huì)本課程的作用，明白學(xué)到的理論到底能解決什么樣的實(shí)際問(wèn)題。

4.重視課后習(xí)題以鞏固課堂知識(shí)。每?jī)蓚€(gè)學(xué)時(shí)課程結(jié)束后都布置一定數(shù)量的習(xí)題，按課程進(jìn)度要求學(xué)生按時(shí)完成作業(yè)，通過(guò)作業(yè)習(xí)題了解學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握情況。學(xué)生通過(guò)習(xí)題練習(xí)，加深了對(duì)理論和概念的理解，訓(xùn)練了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。一章內(nèi)容結(jié)束后要回頭來(lái)依據(jù)教學(xué)大綱.將本章要求掌握的基本概念、基本理論、與前后章節(jié)之間的邏輯關(guān)系及要解決的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。這樣就等于給了學(xué)生個(gè)復(fù)習(xí)大綱，而且易于把握重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，最后就很容易掌握好這門(mén)課。

5.全面的課程考核方式。為了更客觀(guān)、合理、全面地考核學(xué)生的課程學(xué)習(xí)，最后的成績(jī)由平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、考試等多部分取一定權(quán)重計(jì)算，學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度、努力情況以及對(duì)知識(shí)的真正掌握程度都會(huì)影響最后成績(jī)，相比以往只計(jì)考試成績(jī)的方法，更加科學(xué)合理。

三、教學(xué)效果分析

1.學(xué)生學(xué)習(xí)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)更加廣泛，不再僅僅局限在自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)，如：高分子專(zhuān)業(yè)就只學(xué)高分子材料。這對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通是有利的，同時(shí)也有利于結(jié)合自身興趣選擇合適的研究方向。

2.實(shí)驗(yàn)課程與課程知識(shí)點(diǎn)結(jié)合得更加緊密，特別在后期開(kāi)設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)自己對(duì)老師提出專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的理解，通過(guò)查文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)這一系列過(guò)程加深對(duì)本課程所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解。

3.近年來(lái)，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程組教師的學(xué)生評(píng)教分?jǐn)?shù)保持在較高水平，特別是課程負(fù)責(zé)人在多次學(xué)生評(píng)教中排在全院第一名，并于2010年被評(píng)為武漢工程大學(xué)“教學(xué)名師”稱(chēng)號(hào)，課程組其他教師在學(xué)生教學(xué)評(píng)分中也位于學(xué)院前列，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)受到學(xué)生的普遍贊揚(yáng)。

4.材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料學(xué)、材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的考研課程，考研成績(jī)也可以反映出本課程的教學(xué)效果。近兩年材料科學(xué)與工程學(xué)院考研率一直位于學(xué)校前列，穩(wěn)定在30%以上，而且考上國(guó)內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)的考研率保持在10%以上。

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作者簡(jiǎn)介：王樹(shù)林（1978-），男，湖北洪湖人，講師，碩士，研究方向：材料學(xué)。