材料概論課程的改革與實踐

陳汪林　張世宏（安徽工業大學，馬鞍山　243002）

材料概論課程的改革與實踐

陳汪林張世宏
（安徽工業大學，馬鞍山243002）

材料概論是一門專業基礎課程，努力提高教學水平，積極推進該課程的教學改革，對于學生后續專業課程的學習、考研、就業有著深遠的影響。結合材料概論教學實踐，可從優化教學內容、拓展前沿科學進展、雙語教學、師生角色互換等方面推進該課程的改革。

材料概論；課程；改革思路

材料概論是材料類專業開設的一門入門基礎課，一般安排在大二講授。材料概論涵蓋了金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料等材料學等各個專業的基本知識、實際應用和前沿科學。該課程對拓寬學生視野、提高學生專業素養起著至關重要的作用，對后續各專業課程起著鋪墊、過渡和銜接作用。因此，推進材料概論改革，優化教學內容，本著理論和實際相結合的教學理念，激發學生自主參與性，引導學生學以致用，提高其分析和解決問題的綜合能力有著重要的意義。為此，筆者結合材料概論的教學實踐，對該課程的改革思路進行了初步探索。本文主要從優化教學內容、拓展前沿科學進展、雙語教學、師生角色互換等四個方面進行探討。

一、優化教學內容

由于材料概論僅有32個課時，要在有限的時間內為學生搭建一個完整的材料概論的理論框架，使學生對其有一個較為全面系統的認識，就要求對材料概論的課堂教學內容進行優化設計。目前有關材料概論方面的教材主要有高等教育出版社、化學工業出版社、重慶大學出版社、國防工業出版社、冶金工業出版社出版發行的書籍。上述書籍是材料工作者智慧的結晶，是學生們汲取知識的源泉，但是其各自側重的內容有所不同，如有的側重于金屬材料基礎知識的講解，有的側重于材料制備方法的講解，有的則側重于電性、磁性、超導、智能、新能源、生物醫藥等新型材料的發展概況。因此，為了面面俱到，筆者認為不能單一的選擇其中的一本作為指定教材，應將上述教材中的知識進行歸納、總結，萃取其中的精華部分進行講解。授課過程中以金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料四大類材料的基本概念、制備方法、應用和發展為主線，同時輔助穿插當今社會的新型、熱點材料的研究現狀。

另外，為了讓材料概論中的知識點不再顯得枯燥、無味，應該尋找合適的切入點，將材料學術用語用一些淺顯易懂的生活現象引入課堂。如利用“如何從材料學角度分析泰坦尼克號失事原因？”這個問題引入鋼鐵材料脆性斷裂失效概念；利用“為什么不銹鋼不會生銹？”這個問題引入合金鋼的概念；利用“寶劍鋒從磨礪起，梅花香自苦寒來”的千古名句引入淬火熱處理的概念；利用“為什么曲別針會彎曲？”這個問題引入塑性變形的概念。

此外，在材料概論課程結束的時候，教師可以結合自己的研究方向以講座的形式做一場專題報告，以點帶面，加深學生對材料概論知識的理解。通過這種講座的形式讓學生知道材料科學知識能夠解決實際生產生活中的哪些問題；讓學生理解怎樣運用材料科學知識開展理論研究；讓學生了解怎樣運用材料科學知識撰寫科研論文。

二、拓展前沿科學進展

現代材料科學的發展突飛猛進、日新月異，不斷有新的材料、新的工藝誕生。因此，教師在傳授學業的時候，不能故步自封，僅拘泥于教材上的知識，應將當今的熱點材料和最新進展及時擴充到課堂教學中。在活躍課堂氣氛的同時，讓學生也能與材料科學中的前沿科學知識有所接觸，拓寬其視野，為其在今后的學習、科研、工作中奠定一個扎實的基礎。

例如，在講解納米材料特性時，可以將因2010年諾貝爾物理學獎而引起全世矚目的石墨烯引入課堂。用通俗易懂、簡單直觀的事例讓大家對“黑金子”——石墨烯有一個了解，如：它是世界上強度最大的材料，僅100納米厚的石墨烯能夠承受約2噸重物的壓力而不斷裂；低成本石墨烯電池或實現“一分鐘充電”等。

在講解材料加工制備新技術時可將一種改變傳統工業的加工方法，實現復雜結構快速成型的新技術——3D打印技術引入介紹給學生。它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。目前，3D打印技術已經成功應用于人體器官、機械零件、房屋建筑等，將3D打印技術引入課堂可讓學生對該技術的工作原理、常用材料、制備過程、應用領域有一個系統的認識。

在講解新材料的時候，可將柔性玻璃這一前沿新穎的材料介紹給學生，它是由著名的玻璃與陶瓷制造商康寧公司研制的。它最大的特點是厚度僅為100微米，且具有塑料一樣的柔軟特性，能夠任意彎曲。它的出現，勢必會掀起一場手機等數碼產品的新變革，據悉，一款屏幕可以彎曲、折疊的手機正在研發階段，不久的將來即將問世。

材料概論課堂中因為融入了這些新穎、有趣的前沿科學知識案例，會變得更加豐富多彩，學生也會在老師的引導下叩開材料科學這扇大門，在知識的海洋中遨游。

三、雙語教學

作為材料專業的入門基礎課程，材料概論課程具有內容簡單易懂、涉獵廣泛的優點，可以將其作為雙語教學的典型課程來探索、推廣。通過雙語教學，可使學生掌握與材料有關的最基本的概念和知識，了解材料組成、制備工藝、結構與性能之間聯系等內容，同時，也能使學生掌握一些材料專業常用的英語詞匯和表達方式，為日后深入學習專業課程打下良好基礎。關于材料概論的雙語教學工作，國內一些高校已經進行了探索，也取得了較為理想的效果。因此，在教學過程中可借鑒前人的成功經驗，如：教師應依據學生的英文水平，靈活調整教學過程中英文的使用比例，避免學生因英文基礎薄弱而出現材料基礎知識和專業英語都不能很好掌握的現象。此外，為了讓學生能夠掌握更為純正、地道的專業外語，應推薦學生閱讀英文原版書籍，追本溯源，由James F.Shackelford編寫的原版英文教材《Introduction to Materials Science for Engineers》原汁原味、內容豐富，可供參考。

雙語教學在提升學生綜合素養的同時，也是對教師綜合能力的一種歷練和提高。雙語教學不僅要求教師具有扎實的材料專業基礎，還對其英語口頭表達能力有較高要求，需流利、準確的應用專業詞匯。目前，對于大多數教師而言，經過高等教育的培養，材料專業知識和英文寫作能力是毋庸置疑的，但英語口頭表達能力還有所欠缺。因此，要求教師在備課過程中加倍努力，提升英語口頭表達能力，只有將自己的能力提高了，才能更好地教書育人，將雙語教學落實到實處。

四、師生角色互換

愛因斯坦曾說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”在常規的教學過程中，教師充當的是問題提出者的角色，教師首先將知識凝練、梳理、消化后再傳授給學生，某種程度而言，學生是一個被動的接收者，沒有主導性。為了調動學生課堂的積極性提升參與度，培養學生提出問題、解決問題以及口頭表達等綜合能力，筆者認為在材料概論教學過程中，部分章節應采取師生角色互換，即學生講課老師聽的教學模式。其具體操作方式為：采取自愿報名的方式，學生選取其感興趣的一個章節，經查找資料、充分準備后，在講臺上講解，教師和其他學生一起聽課，聽課過程中可以提問，學生講課結束后，教師和其他學生為其進行點評。

角色互換是拉近師生距離，增進感情的一種方式，也是讓師生換位思考互相體會對方課堂感受的有效途徑。讓學生敢于將自己對材料概論課程中相關知識點的疑惑、想法，甚至是創新及時和老師進行探討、交流。蕭伯納曾說過：“你有一個蘋果，我有一個蘋果，我們彼此交換，每人還是一個蘋果；你有一種思想，我有一種思想，我們彼此交換，每人可擁有兩種思想。”當教師和學生的思想在一起探討、交流時，有可能會碰撞出一個關于新材料、新工藝的火花。

相信在師生角色互換過程中，學生能夠更加深入的理解專業知識，教師也能發現自己教學中存在的一些不足，做到教學相長，共同進步。當然，在師生角色互換的初期，可能會遇到學生因畏懼、膽怯，不敢嘗試上臺講課的情況。這時，教師就應該做好心理疏導工作，鼓勵同學積極參與，克服畏懼心理。同時，制定適當的激勵政策促使更多同學積極參與其中，如將學生講課成績作為額外加分項計入平時成績等。

五、結束語

材料概論作為一門重要的基礎學科，在材料科學技術不斷發展的同時，它所包括的內容也在不斷的更新、擴展，教學模式也在不斷的改進、創新。筆者在教學實踐過程中，提出了上述四點關于材料概論的教學改革思路，認為其有利于提高教育教學水平與質量，有利于加深學生對材料科學的基礎知識的理解和認識，有利于提升學生英語水平及其他綜合能力，為學生后期的學習和工作打下堅實的基礎。同時，在此課程教學改革的過程中對教師的教學水平和專業素養的提升也有良好的促進作用。

［1］徐曉虹，吳建鋒，王國梅，等.材料概論［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］周達飛.材料概論［M］.北京：化學工業出版社，2001.

［3］雅菁，吳芳，周彩樓.材料概論［M］.重慶：重慶大學出版社，2006.

［4］陳光，崔崇，徐鋒，等.新材料概論［M］.北京：國防工業出版社，2013.

［5］譚毅，李敬鋒.新材料概論［M］.北京：冶金工業出版社，2004.

［6］張建華.《材料概論》雙語教學改革的研究與實踐［J］.機械管理開發，2011（5）：188-189.

［7］雷麗文，水中和，劉啟明，等.《材料概論》雙語課程教學模式的探索與實踐［J］.高教研究，2011（29）：47-48.

Reform in the Course of Introduction to Material Science

CHEN Wanglin，ZHANG Shihong
（Anhui University of Technology，Ma’an Shan 243002，China）

Introduction to Materials Science for Engineering majors is a basic academic course.The teaching of this course needs to be improved and a teaching reform should be promoted，which may have a profound impact on students’learning，postgraduate education and employment.Taking current teaching practice into considerationreformneedstobecarriedoutonoptimizingteachingcontents，introducingthelatest development in science and technology，bilingual lecturing andtherolechangebetweenteachersand students.

introduction to materials science；course；reform

G642

陳汪林（1982—），男，講師，研究方向：金屬涂層技術。