材料科學基礎課程教學改革的探索與實踐*

潘建梅，唐麗永，喬冠軍

(江蘇大學材料科學與工程學院，江蘇　鎮江　212013)

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材料科學基礎課程教學改革的探索與實踐*

潘建梅，唐麗永，喬冠軍

(江蘇大學材料科學與工程學院，江蘇鎮江212013)

結合復合材料科學與工程專業培養目標，針對材料科學基礎課程教學中存在的問題，從課程體系、教學內容、教學手段與方法等方面探討了對材料科學基礎課程教學改革的主要措施。初步建立了大材料專業材料科學基礎課程的新教學體系，有效提高了教學效果及教學質量，對于培養高素質、復合型的材料科學與工程人才具有十分重要的意義。

材料科學基礎；教學內容；教學改革

材料科學基礎是高等學校材料科學與工程一級學科下設的極其重要的公共性專業基礎理論課，在公共基礎課程和專業課程之間起著承前啟后的作用，它既是大學物理、化學以及物理化學等課程中相關內容的深入，又是材料專業基礎理論的“啟蒙”，為后續課程的展開起到基礎鋪墊和專業引導的作用[1]。材料科學基礎課程是研究材料的共性規律，即材料成分、組織結構、制備工藝和性能之間的相互關系，指導材料的設計和應用，為學習后繼專業課程、從事材料研究和工程技術工作打下堅實的理論基礎[2-4]。材料科學基礎作為復合材料與工程專業的基礎課程之一，學生普遍反映概念多且抽象、知識點難理解、抓不住重點，學習困難等問題。針對材料科學基礎教學過程中出現的教師教學難，學生畏學這一現狀，本文從教學內容、教學手段及方式等方面探討如何提高材料科學基礎課程的教學質量并促進學生綜合能力的培養。

1　結合培養目標，明確課程性質

隨著現代材料學科的高科技化的快速發展，復合材料與工程專業作為極具發展潛力的多學科交叉新型專業，培養目標是使學生具備良好的復合材料與工程領域的基礎理論、專業知識和實驗技能，掌握復合材料設計與制備技術，能從事材料、機械、汽車、航空航天、冶金、化工或能源等相關行業。材料科學基礎是以材料科學與工程的“四要素”—組成、制備、結構、性能為出發點，以材料的結構狀態為核心內容，從完整晶體結構出發至非晶體固體，通過集中和強化大材料專業材料科學基礎的理論知識學習，使學生具備更寬的專業知識面和一定深度的專業理論基礎，達到認識各種材料基本屬性和明確未來專業發展方向的目的，并將材料科學基礎理論具體應用到材料的制備工藝和性能研究中，從而闡明材料的形成過程，揭示材料結構與性能的內在聯系與規律，指導材料的實際生產及科研，解決材料在使用過程中的問題，為認識和改進材料的性能以及生產、研究及開發新型材料提供必備的基礎理論知識，并激發學生從事專業學習以及今后開展材料研究、材料設計與制造的專業興趣。

2　改革課程體系，精選教學內容

隨著高等教育課程體系改革的深化及材料科學的迅猛發展，材料科學基礎課程的內容不斷融合、拓展及更新，已由傳統單一的金屬材料、無機非金屬材料或高分子材料拓展到三大固體材料專業理論，課程內容在深度和廣度上都發生了巨大的變化。針對復合材料科學與工程專業的特點，體現“重組基礎、體現現代、注重實踐、交叉滲透”的課程體系改革原則[5]，確保充足的大材料學基礎理論，兼顧學科知識的綜合性和實踐性，注重應用技術本科人才的培養。復合材料科學與工程專業以材料的結構狀態為主線，突破以傳統單一的材料為主線的思路，立足于材料科學的基本問題，引入金屬、陶瓷、高分子及復合材料的共性與個性特點的內容，兼顧材料學知識的系統性、綜合性及實踐性，強調材料科學的共性和材料的廣泛性、多樣性及新穎性。

(1)基礎理論教學

針對學科的培養計劃和課程教學目標，選擇合適的教材及課程內容對提高該課程的教學效果能起到良好的促進作用。材料科學基礎涉及晶體結構、晶體結構的不完整性、固溶體和非晶體固體、質點的運動與遷移等。課程內容應著重基礎概念的建立與演繹，突出基本概念在具體材料中的應用范例及普適性。由于該課程課時安排有限，知識點多且難，導致學生學習起來備感吃力，因此，精選教學內容和明確重難點顯得格外重要。比如晶體結構、晶體缺陷及固溶體等是材料科學基礎的重要內容需要重點講授，而后續課程還需深入學習的相圖及非晶態固體等內容，在課程中可以盡量簡化。同時，可以將部分知識點重新分配到其他專業基礎課中，從而降低課程的難度與深度，如晶體的空間群、極射投影、倒易點陣等內容在晶體學基礎課程中講述，鐵-碳相圖可以在金屬學原理及熱處理中講述。同時，在課程內容中應當注意合理運用身邊的材料及日常生活中的物品進行講解，提高學生對知識點的理解；也可以抓住學生對新事物存在的好奇心理，在授課時結合本課程有關知識點的科技前沿動態，適當地介紹新材料的性能來調動學生學習的積極性，如理解晶體缺陷的概念時，可以介紹納米材料作為半導體的發展及應用，展現納米半導體材料獨特的性質是與缺陷是密切相關的。

(2)實驗與實踐教學

材料科學基礎課程是一門實驗和工程實踐密切關聯的學科。通過強化課程實驗和實踐環節的教學，可以有效幫助學生鞏固和加深對基礎理論知識的理解，注重學生理論聯系實際的思維的培養，通過實驗技能、綜合應用以及解決問題的完整過程的訓練，提高大材料學科專業人才的創新能力與動手能力，有助于促進學生工程實踐能力的培養。結合培養目標及大材料學科的背景，材料科學基礎課程可以設置驗證性實驗和綜合性實踐。材料科學基礎實驗作為驗證課堂講授的理論知識的必要環節，通過驗證性實驗，如材料金相顯微組織的觀察、陶瓷燒結、力學性能實驗等，使學生既驗證并鞏固了已學習過的基礎理論，又掌握了基本實驗技能，加深對相關的概念和理論的理解。通過綜合性實踐提高學生綜合運用所學知識的能力及解決工程實際問題的能力，并培養學生動手和設計實驗的能力。

3　改進教學方法和手段，提高教學效果

材料科學基礎課程作為重要的專業基礎課，對后續專業課的繼續學習及學生知識體系的構筑具有及其重要的作用。所以，除了掌握科學合理的課程體系及教學內容，還需對教學方法及手段進行改革，從而提高教學質量及效果。

(1)激發學生學習的主觀能動性

教學的藝術性就在于教學方式的靈活性、多樣性和趣味性。為適應培養研究型人才的課程定位，課堂教學應打破傳統的滿堂灌教學方式，精心設計教學內容和教學過程，引導學生的主動學習，培養學生的求知欲。教學過程中注重主講重點、講難點、講思路、講方法，加強啟發式及討論試教學方式，如在講授晶體與非晶體材料的理解時，可以采用討論式教學，增強師生間課堂交流互動，貫徹傳授-引導-思維-歸納-發展的教與學模式，以培養學生自主學習和獨立思維的能力。

(2)多媒體教學和板書相結合

針對不同的講授內容，將多媒體教學和板書講授方式相結合來提高課堂的教學質量和學習效果。多媒體作為輔助教學的手段，能否有效利用多媒體達到教學事半功倍的效果，關鍵在于授課老師的合理運用。例如在講授課程內容中的晶體結構、晶體缺陷時，可以將實物模型與3Dmax動畫輔助的多媒體課件教學相結合，增強了學生形象思維的能力，使學生在理解過程中更深刻、更形象，以現代化教學提高教學水平、教學質量和教學效果。此外，利用多媒體輔助教學時，授課教師還需以語言、手勢、聲調、表情等信息來加強教學效果，增加學生與教師的交流互動，使學生直觀地感受到知識，教師通過學生的信息反饋來調整教學過程。在教學實踐中，教師應發揮多媒體教學、板書教學及信息反饋的相互協調。

(3)答疑輔導與課后鞏固

課程教師在課余時間為學生提供答疑輔導，師生間可以對思考問題進行討論，以達到教師教學經驗和學生學習知識兩方面共同提高的目的。同時通過答疑討論，可以有效加深師生間的了解，提高學生對專業學習的興趣。教師按課程進度給學生布置相應的作業，通過批改作業了解學生對課程知識的掌握情況，在授課時適時講解習題答案。另外，讓學生通過上網調用題庫習題進行練習，通過完成習題過程的思考加深對課程知識的理解，訓練學生分析問題和解決問題的能力。

(4)貫徹客觀全面的課程考核方式

為了客觀、合理、全面地考核學生的課程學習，要積極探索課程考核方式的改革。既注重學生對基礎知識的掌握，同時注重學生分析解決問題的能力和綜合素質的提高。課程采用“平時+期中+期末”的考核模式，通過課堂表現、作業完成情況、期中測試、實踐與實驗項目考核、期末測試等環節，增強學生的求知欲望，加大學生平時的學習力度，充分調動學生學習的積極性、主動性，增強他們自主學習和分析問題、解決問題的能力。

4　結　語

材料科學基礎課程的教學改革是一項復雜、科學性強、涉及面廣的系統工程。在教學改革與實踐過程中，既要不斷提高教師自身的能力，還需要根據專業特點改進教學內容、教學方法和手段，有效地提高教學效果和質量。同時，始終抓住基礎理論和工程實踐相結合的特征，以學生為主體，勇于實踐和探索，達到培養具有扎實理論基礎、較強的實踐能力及創新能力的高素質和復合型人才的目標。

[1]杜丕一,潘穎.材料科學基礎[M].北京:中國建材工業出版社,2002:15-24.

[2]崔占全,趙品,景勤,等.材料科學基礎的教學改革與實踐[J].教學研究,2007,30(1):53-57.

[3]田春艷,姜海.“材料科學基礎”課程教學改革的探索與實踐[J].裝備制造技術,2010(2):203-204.

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

[5]靳正國,郭瑞松,侯信,等.大材料專業“材料科學基礎”課程的教改認識與實踐[J].高等工程教育研究,2005(z1):31-34.

Teaching Reform and Practice of Foundation of Materials Science Course*

PANJian-mei,TANGLi-yong,QIAOGuan-jun

(School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China)

Combined with the training target of composite material science and engineering, the main measures for foundation of materials science course were explored from curriculum system, teaching content, teaching means and methods to solve the problems in teaching process. The new teaching system of foundation of materials science course was established initially, which improved the teaching effect and teaching quality effectively. It is great significance to cultivate the high quality and compound talents in the field of materials science and engineering.

Foundation of Materials Science; teaching content; teaching reform

江蘇高校優勢學科建設工程資助項目(1033000003)。

潘建梅(1985-)，女，講師，主要從事結構功能一體化材料。

G642.0

A

1001-9677(2016)03-0148-02