《材料科學基礎》課程教學改革的探索與思考

劉瑞平 趙會友 吳苗苗 馬向東 劉文言

（中國礦業大學〈北京〉材料科學與工程系，中國 北京 100083）

0 引言

材料科學基礎是我國高等學校材料專業的一門專業基礎課。材料科學是近代科學發展最快的學科之一。近年來，在其相關研究領域如超導材料、納米材料、信息材料等許多現代技術研究領域取得了很多重要突破。材料科學領域的這些重大發展使材料科學基礎課程的教學在新的歷史條件下已面臨許多新問題、新情況和新挑戰。這使得材料科學基礎的課程教學改革和創新勢在必行。根據多年講授材料科學基礎的心得和體會，本文針對材料科學基礎的教學內容、教學方法和教學難點等方面提出一些措施和建議。

1 教學改革與實踐

1.1 精選教學內容，注重各教學內容的貫穿

材料科學基礎課程內容很多，對于大多數院校來說，該門課程總學時有限，因此，精選教學內容和明確重點和難點內容顯得尤為重要。比如晶體結構、晶格缺陷理論、相圖以及回復與再結晶等是材料科學基礎的重要內容，應該重點講授，而固態相變等雖屬材料科學基礎的內容，但后續課程還要深入學習，在課程中可以盡量簡化。

材料科學基礎課程教學的目的是讓學生掌握材料學的基本理論和知識體系，當然也要讓學生了解該學科領域的最新知識。因此在課程教學中適時把前沿和熱點方面的知識引入課堂教學，對傳統材料科學基礎的教學內容上進行適當的知識延伸和拓展也是非常必要的。這不僅可以讓學生強烈地感受到科學發展的脈搏和動力，有效拓寬學生的知識結構、開闊視野、提高學習興趣，而且也給課堂教學增添了活力。材料科學研究領域的發展也提供了豐富的素材，如準晶、人工超晶格、納米材料、超導量子計算機材料的開發和應用等，教師可結合自己的教學實際和特點進行取舍，向學生展現材料科學的豐富內容。比如在講授共價鍵晶體結合時，可以介紹碳納米管和石墨烯的最新研究進展，激發學生的興趣。然而，需要注意的是，在進行知識延拓時宜采用“宜簡不宜繁、宜短不宜長、宜定性不宜定量”的具體作法，以利于新舊內容之間的聯系、區別和發展，使學生對所學的知識能理解、鞏固和應用[1]。

對于一些課程內容，大部分學生不具備學習應具備的基礎知識時，應在適當的時候補充一些相關的基礎知識，以便于學生理解課程內容。在補課方式上，以側重基本概念，缺什么補什么，什么時候需要什么時候補的方式為好。如果集中時間補，等到真正要用某個結論時，學生早已遺忘[2]。另外，在精選、強化一些教學內容，簡化另外一些內容的同時，還要注意在整個材料科學基礎的教學環節中始終貫徹一條主線[3]，即材料科學是研究材料的結構/成分、合成/制備工藝、材料性能、使用效能以及應用之間相互關系的科學，以使學生在學習時能夠很快的抓住重點，有利于對知識體系的掌握。

1.2 改進教學方法，提高課堂教學質量

教學方法就是在教學過程中為完成一定的教學目的、任務所采取的教學途徑或教學程序。教學方法的改進要求“教”的成分不斷減少，“學”的成分不斷增加，以擺脫“填鴨式”教學的模式。這要求我們更多地采用討論法教學和引導學生自學；同時在課堂進行講授法教學時，更多采用啟發式教學，特別要有效地利用現代化教學手段，激發學生學的興趣。

課時允許時，可以加強討論式教學。選擇合適的題目，讓學生作為教學活動的主體，鼓勵學生不唯師，敢于標新立異，提出獨到見解，敢于突破傳統，發現和探索問題。這樣有助于學生創新意識和創新能力的培養[4]。

討論式教學雖好，但當課時有限時，就不能過多使用。這時采用啟發誘導式教學才是更有效的方法。在啟發誘導式教學中，教師不僅要精心設計教學內容和教學過程，加強教與學的雙向交流，教師要引導學生互動，有效誘導學生的思維；同時要給學生留有充分的思維空間，啟發學生思考、推理。采用啟發誘導式教學，可以有效地培養學生的思維能力，調動學生學習的積極性、主動性和創造性[5]。

另外一個可以采用的教學方式是研究式教學。科研是研究型大學職能表現的一個重要的方面，實施研究式教學，教給學生獲取知識、探求真理的方法，有利于培養學生的科學態度和科研能力[5]。這里所說研究型教學更多地是指針對一定的教學內容，設計一些研究性課題，組織學生查閱有關文獻資料后思考討論，針對課題寫出一些小論文。通過這樣的過程，可以使學生拓展視野，培養學生的科學態度和思維能力。

1.3 充分利用現代教學手段，激發學生興趣

課堂信息量的增加，使學生很難記好筆記，課后復習整理。因此，向學生公開的電子教案或多媒體課件是多媒體教學的重要環節[6]。為提高課件的教學效果，教師在制作課件前要認真備課。首先要根據教學大綱選出重點和難點；其次是要廣泛收集相關文獻，結合本學科領域的前沿和熱點，以期深入淺出、循序漸進，便于學生理解。多媒體課件的開發要體現出互動性與趣味性，擺脫呆板與單調，能激發學生的思考與興趣。

在課件制作過程中要靈活運用先進的多媒體技術，使課件內容的重點突出，頁面內容簡潔，文字大小適中，顏色搭配恰當，保持頁面有足夠的清晰度。課件的制作不能僅僅局限于PowerPoint，要在創新上下工夫，充分發揮多媒體的優勢，更多利用Authorware，Flash，Java等多媒體新技術。這樣既能適當運用聲音、圖像或動畫等增強頁面的趣味性，也能使學生理解的更容易。特別是三維動畫技術的合理運用對于很多材料科學基礎知識，例如晶體結構、對稱操作等的理解有很大的幫助。

2 結束語

隨著材料學科領域科學技術的迅猛發展，材料科學基礎課程教學改革勢在必行。如何把這種教學改革做好，有效地提高學生的學習興趣，有效地提高教學效率和質量，需要我們教育工作者不斷提高自身的能力，做出更多的研究和探索。

［1］鄭文琛.固體物理教學現代化的一些實踐與思考[J].大學物理,1998,17(10):34-36.

［2］羅益民.淺談工科研究生的固體物理教學[J].有色金屬高教研究,1996(3):72-73.

［3］李強.美國和歐洲的材料科學與工程教育[J].高等理科教育,2002(6):33-40.

［4］孟影,邵繼紅,華揚.固體物理教學改革的探索[J].合肥師范學院學報,2010,28(6):43-44.

［5］范群成,徐彤,席生岐,王豫躍.研究型教學在“材料科學基礎”課程的實踐與思考[J].中國大學教學,2012(8):61-62.

［6］許德平,王永剛,王啟寶.利用多媒體提高教學效率的探討[J].中國礦業大學學報:社會科學版,2002:154-158.