《材料科學基礎》課堂教學的幾點看法

白佳海，趙云霞，李國昌

(山東理工大學 材料學院，山東 淄博 255049)

《材料科學基礎》課堂教學的幾點看法

白佳海，趙云霞，李國昌

(山東理工大學 材料學院，山東 淄博 255049)

本文主要對作者在《材料科學基礎》課堂教學進行了總結和分析，探討了課堂教學改革的必要性，并對今后的課堂教學改革進行了展望。

材料學基礎；課堂綜合改革；項目驅動教學；案例教學

《材料科學基礎》將各種材料(金屬、陶瓷、高分子材料)的微觀結構和宏觀性能建立在共同的理論基礎上，用于指導材料的研究、生產、應用和發展[1]。《材料科學基礎》在材料科學與工程學科體系中處于核心地位，是必修的學科基礎課程。設有材料科學與工程專業的院校，大多在積極推進《材料科學基礎》的課程建設和教學改革，力求最佳的教學效果，以全面提升學生的科學和專業素養。

《材料科學基礎》具有概念性極強、基礎理論非常抽象的特點，學生完全理解、掌握的難度較大。從全國范圍看，相關高等院校的《材料科學基礎》的課堂教學基本上還是以教師講解作為知識傳授的主要方式。這種以講解為主的課堂教學模式，雖然在一定程度上能幫助學生對難點、重點知識的掌握，但忽略了學生學習的自主性和能動性，特別是不利于學生分析問題、解決問題的能力的培養，也容易導致學生理論與實踐的脫節。為了改變這種狀況，以浙江大學和武漢理工大學為代表的高等院校進行了《材料科學基礎》的課堂教學改革，主要的改革內容是加強多媒體教學，開展網絡輔助教學、案例教學和項目教學等，特別是增開了專門的實驗課程，利用實驗教學提高學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力，并取得了一定的成果。

在學校教務處和學院的大力支持下，山東理工大學材料科學與工程專業《材料科學基礎》的課堂教學方式、方法不斷改進，教學效果不斷提升：改變了以前單一的課堂講授為主的教學模式，采用了形象直觀、生動活潑的討論式、互動式、啟發式的教學方法。討論式的教學方法能促進學生積極思考，加強學生對所學知識的理解；利用思考題、隨堂提問等方式加強師生互動, 提高學生學習的主動性。此外，對易理解、掌握的知識，采取學生自學和課堂講授相結合的方法，培養學生獨立獲取知識的能力；對一些比較復雜和較難理解的內容，采用圖片、模型、視頻等多媒體教學手段，加深學生對課程內容的理解，提高學生的學習興趣和教學效果，使學生更好地掌握所學的專業理論知識。另外，針對本課程知識學習難度大的特點，采取了多上習題課、輔導課的方式，強化基本概念、基本原理的教學；進行綜合性、實踐性題目的訓練，提高學生的分析、判斷和推理的能力。雖然以上課堂教學方式、方法有力促進了教學效果的不斷提高，但并沒有完全發揮出《材料科學基礎》作為一門應用基礎性學科在培養應用型人才方面所具有的優勢。材料科學中的許多基礎理論，在材料的科研、生產、應用等方面發揮著極大的作用，在培養學生的理論與實踐相結合的能力方面具有非常重要的作用，而在以往的課堂教學中并未很好地體現這一優勢；另一方面，材料科學的發展速度很快，新材料、材料的新性能不斷出現，而這些新材料、新性能大多數是建立在材料科學的基礎理論之上。因此，如何把材料科學領域的最新成果和材料科學的基本理論知識聯系起來，在及時反映最新研究成果的同時，有效地提高學生的學習興趣和主動性，也是一個亟待解決的問題。此外，在《材料科學基礎》的授課內容中，有很多關于材料結構、性能和應用方面的基礎理論，而以往教學很少引導學生利用這些基礎理論去分析、解決實際問題，忽視了對學生分析問題、解決問題的能力的培養。最后，由于諸多的因素，不少學生的學習積極性、主動性較差，基本是課前不預習、課后不復習，單純依靠課堂聽講，影響了學習效果。因此，改革目前的考核方式，加強過程考核，也將有助于提高學生學習的自主性和能動性。綜上所述，課堂教學還需不斷地探索新的教學模式和教學方法，激發學生學習的自主性和能動性，不斷提高學生分析問題、解決問題的能力，同時培養學生的理論與實踐相結合的能力，有效地促進學生的科學素養與工程素養的提高。

1 課堂教學的綜合改革的實施方案

通過多年的探討，作者開著了《材料科學基礎》的課堂綜合改革，主要采用的是案例教學、任務教學和項目驅動教學等研究性教學方式，以促進學生學習的自主性，充分發揮學生的主觀能動性，并培養學生分析問題和解決問題的能力，促進教學效果的不斷提升。具體實施方案如下：

1.1 案例教學

在課程綜合改革中，作者選擇的案例主要是當前材料科學發展的最新研究成果，且該研究成果和課堂講授的基本理論知識應密切聯系。根據課堂教學內容，設定一個或幾個案例，安排學生利用課余時間預習授課內容、查閱資料、分析案例、提煉結論，指導學生分析較這些科技成果所包含的《材料科學基礎》中的基本理論知識，利用所學理論去解釋相關的物理化學現象。在學生完成案例分析的基礎上，利用課上時間開展討論，引導學生積極思考，培養學生發現問題、分析問題的能力。同時，設置學生自主討論環節，加強學生與學生、學生與教師間的互動。這種案例教學的優點是使課堂教學知識具有前沿性和科學性，讓學生在了解材料科學最新研究進展的同時，強化學生對相關基本理論知識的學習和理解，做到理論和實際的緊密結合，培養學生的學習興趣，以充分發揮學生在教學中的主觀能動性。

1.2 任務教學

在課程綜合改革中，作者精選的任務特別強調了《材料科學基礎》中的基本理論和實際問題的結合，強調所學的基本理論知識的實際應用。在學生熟練掌握基本理論知識的基礎上，引導學生利用相關的理論去解決實際問題，培養學生分析問題、解決問題的能力。任務教學的任務主要來源于科學或生產的實際問題，如利用鮑林規則解釋某種硅酸鹽礦物的晶體結構，利用相圖的判讀規則詳細判讀相圖等，都是要求學生在掌握相關知識的基礎上，用所學理論知識去解釋或者解決實際問題。在學生自主完成學習任務后，開展課堂討論，設置學生的自主討論時間，加強學生間和學生、教師間的互動，活躍課堂氣氛，調動學生的積極性。任務教學的考核以學生的報告作為主要依據。

1.3 項目驅動教學

在課堂教學中，項目驅動教學是以實驗作為項目的核心內容，引導學生自主完成實驗預習(了解實驗背景、意義、原理等)、實驗操作和實驗結果的分析等，特別是強化結果的分析與討論，加強實驗結果的理論意義分析或實際應用價值分析，培養學生的科學素養或工程素養。如項目“泥漿膠溶實驗及其在生產中的實際應用”，就是引導學生在自主查閱大量資料的基礎上，根據實驗結果分析泥漿膠溶在生產中的實際應用價值，從而培養學生的理論和實踐相結合的能力以及分析問題、解決問題的能力等。項目教學要求學生完成項目報告，包括背景介紹、實驗過程、結果以及對結果的討論與分析等。

由于課時所限，無論案例教學、任務教學或(和)項目教學，都要求學生利用課外時間完成相應的案例、任務或(和)項目，且課外學習時間不能少于課堂學習時間，這要求學生必須利用課外時間進行自主學習。

2 評價方式

在課程教學綜合改革過程中，為了保障研究性教學的順利進行，增強學生的自主學習意識，提高學生學習的能動性，作者采用了過程考核和期末考核相結合的評價方式，注重過程考核。在各種考核方式中，平時成績占20%，主要依據案例完成情況、課堂討論活躍度、考勤等確定；任務和項目考核占40%；期末考試成績占40%。

3 結束語

在課堂教學綜合改革過程中，作者主要開展了案例、任務和項目驅動教學等研究性教學方式，以促進學生的自主學習，提高學生學習的能動性，并培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的理論與實際相結合的工程實踐能力，提高學生科學素養，為材料科學與工程專業應用型人才的培養提供有力的支撐。

由于《材料科學基礎》教學改革還在實施過程中，難免會遇到許多問題，這需要在以后的教學改革中逐步解決。此外，以上實施方案還需在今后的教學中進行驗證，并逐步改善，以更好地促進教學質量的不斷提高。

[1] 陸佩文.無機材料科學基礎[M].武漢:武漢理工大學出版社，1996.

(本文文獻格式：白佳海，趙云霞，李國昌.《材料科學基礎》課堂教學的幾點看法[J].山東化工,2017,46(5):129,131.)

2017-01-14

白佳海(1971—)，男，山東淄博人，副教授，主要從事無機非金屬材料的研究。

G642.421

B

1008-021X(2017)05-0129-01