《材料科學基礎(chǔ)》課程教學改革探索

趙云霞+白佳海+周燕

摘要：《材料科學基礎(chǔ)》是材料科學與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)材料科學與工程專業(yè)人才的基礎(chǔ)課程。針對本課程理論性強、內(nèi)容多、課時少、教學難點突出等特點，作者從教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)和實驗教學五個方面對該課程的教學改革進行有益探索。

關(guān)鍵詞：材料科學基礎(chǔ)；教學改革；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）39-0112-02

一、引言

《材料科學基礎(chǔ)》是材料科學與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，主要從一級學科層次上闡述材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與加工、性能和應(yīng)用之間的相互關(guān)系及制約規(guī)律。既具有較強的理論性，又與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密[1，2]。該課程的特點是理論性強、內(nèi)容枯燥、知識點多而且抽象，教學難點突出[3]。教師反映難講授，學生反映難理解、更難應(yīng)用[4]。為更好地解決這些問題，提高教學質(zhì)量和教學效果，課題組在課程體系、教學方法及教學手段等環(huán)節(jié)進行了一系列教學改革與實踐。

二、教學改革內(nèi)容

1.優(yōu)化整合教學內(nèi)容，形成新的教學體系。材料科學與工程專業(yè)主要培養(yǎng)有關(guān)材料研究、生產(chǎn)和制備加工的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。材料科學作為一門應(yīng)用性科學，無論是材料的研究、制備還是實際應(yīng)用都離不開材料科學基礎(chǔ)理論知識的指導。隨著我校材料科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的不斷調(diào)整，原有的教學體系已不能滿足材料科學對《材料科學基礎(chǔ)》課程的要求，必須對原有的教學內(nèi)容進行重新整合，以適應(yīng)新的人才培養(yǎng)目標的要求。在課程體系上，根據(jù)我校材料科學與工程專業(yè)偏重無機非金屬材料的專業(yè)特色，立足“二級學科材料與工程專業(yè)，面向一級材料學科基礎(chǔ)”，在全面介紹材料共性知識的基礎(chǔ)上，以無機非金屬材料為重點，適當介紹金屬材料、有機高分子材料共性與個性特點的內(nèi)容，兼顧材料學知識的系統(tǒng)性和實踐性，突出材料的應(yīng)用技能。同時，立足于材料科學的基本問題，強調(diào)材料科學的共性，全面介紹材料共性與個性特點；在課程內(nèi)容上，課程體系改革與本學科和專業(yè)的教學改革相結(jié)合，正確處理課程建設(shè)與專業(yè)系列課程建設(shè)的關(guān)系。比如，針對本專業(yè)開設(shè)了《結(jié)晶學》課程，在講授結(jié)晶學基礎(chǔ)的內(nèi)容時我們做適當取舍，只介紹與本專業(yè)有關(guān)的晶體化學基本原理；同時將課程建設(shè)與學科發(fā)展相結(jié)合，及時將材料領(lǐng)域最新的研究與成果融入課程教學中，不斷優(yōu)化完善教學內(nèi)容。在講授無機材料的聚集狀態(tài)時，以當今熱點納米科學與納米材料為例來講授材料表面界面的特性、拓展學生的視野；在教學實踐中，以自身科研實例及工程科研實踐為例，強化前后各部分知識的銜接及前后知識的連貫應(yīng)用，如：晶體結(jié)構(gòu)及晶體缺陷知識點在高溫動力學擴散中的應(yīng)用；擴散知識點在固相反應(yīng)、燒結(jié)中的應(yīng)用等。

2.改革教學方法，提高學習主動性。傳統(tǒng)的課堂教學，教師是教學的主體，以教師講授為主。這種灌輸法教學模式，學生主動學習活動較少，教學效果不好。為此，課題組成員經(jīng)過多年的教學摸索，逐漸采用啟發(fā)式、探究式以及傳統(tǒng)課堂教學與網(wǎng)絡(luò)教學相結(jié)合的混合式教學方法，提高學生學習的主動性。在講授新知識之前，教師提出與新知識有關(guān)的問題，引導學生進行自主探究學習，然后指出解決問題所需要的理論知識，進而引出要講授的知識。這些教學方法不但可以激發(fā)學生的求知欲，還能鍛煉學生理論聯(lián)系實際的思維方式，培養(yǎng)學生利用理論知識解決實際問題的能力。每學習一章，都要求學生自己對本章內(nèi)容進行總結(jié)、歸納和整理，找出重點、難點以及各知識點的聯(lián)系與區(qū)別，使所學知識系統(tǒng)化、條理化，加深對所學知識的理解和記憶，同時強化習題課教學。針對學生對習題、課后練習無從下手的問題，每章均精選典型例題進行重點講解，輔以課后作業(yè)或思考題。對一些簡單易學的知識點采取教師列出知識要點，學生自學和學生課堂講授相結(jié)合的方法，這樣既可以加深學生們對新知識的理解，又能鍛煉學生的語言表達能力和培養(yǎng)學生獨立獲取知識的能力。實踐證明，這些教學方法以學生為中心，學生有意識地參與到課堂學習與教學中，充分調(diào)動學生學習的主動性。“材料科學基礎(chǔ)”是一門基礎(chǔ)理論和工程實踐緊密結(jié)合的課程。我院師資力量較強，科研能力、水平較高，科研課題較多，為以科研促教學提供了良好的教學條件。教學過程中，將課程的理論知識與生產(chǎn)實踐和科研中遇到的問題相聯(lián)系，使學生對所學的理論知識有了更形象的認識和深刻的理解。例如，將相平衡中三元系統(tǒng)相圖理論應(yīng)用于水泥、玻璃及結(jié)陶瓷制備的工藝配方設(shè)計中；將固相反應(yīng)、燒結(jié)的基本原理應(yīng)用在水泥、功能陶瓷的燒結(jié)中等。科學研究不但能夠豐富教學內(nèi)容，還可以激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的主動性，有利于提高教學的質(zhì)量。

3.改革教學手段，提高教學效果。《材料科學基礎(chǔ)》課程內(nèi)容繁雜而抽象，理論性極強，學生在學習時易感到枯燥難學。為解決這個問題，課程組嘗試采取理論授課和實驗相結(jié)合、傳統(tǒng)教學和多媒體教學相結(jié)合的教學手段，激發(fā)學生學習的興趣，提高教學效果。傳統(tǒng)的教學手段主要采取教師講解加課堂板書，時至今日它仍然是教學活動賴以存在的基本教學手段。但它存在信息量小、板書內(nèi)容不易保存、由于內(nèi)容抽象而難于講解清楚、缺乏生動性和趣味性等問題。特別是隨著培養(yǎng)計劃的重新修訂，授課學時減少，利用傳統(tǒng)的教學手段難以完成教學任務(wù)。在課堂信息量逐漸增加的今天，傳統(tǒng)的教學手段必須與先進的現(xiàn)代化教學手段相結(jié)合，才能更好地完成教學任務(wù)，提高教學質(zhì)量，保證教學效果。隨著社會進步和科技的發(fā)展，多媒體教學與網(wǎng)絡(luò)教學已經(jīng)迅速發(fā)展。與板書相比，多媒體教學能把抽象事物直觀化，把復雜問題簡單化，為教師教學的順利實施提供形象的表達工具。為此，課題組成員精心組織教學內(nèi)容，研制多媒體教學課件，建立網(wǎng)絡(luò)教學平臺，采用教師講解+課堂板書+多媒體課件相結(jié)合的教學方式，對一些抽象和難以理解的知識，運用模型或多媒體等教學手段以動畫的形式展現(xiàn)給學生，能更好地幫助學生理解相關(guān)的知識，提高教學效果。例如：晶體結(jié)構(gòu)、三元相圖分析、晶體中的位錯運動等內(nèi)容涉及到大量的空間概念，教師很難用語言和板書表達清楚，采用多媒體教學手段，將文字、圖像集成在一起，原來難于講解的知識通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)加以分析，學生易于理解和接受，大大改善了課堂教學的效果。endprint

4.加強課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，提高學習效率。信息技術(shù)的迅猛發(fā)展推動著高校教學改革的不斷深入，網(wǎng)絡(luò)教學愈來愈顯現(xiàn)出在教學改革中的優(yōu)越性。網(wǎng)絡(luò)以其互動性、時效性、多元性、復雜性等特點，全方位滲透到大學生的學習生活中。與傳統(tǒng)課堂教學相比，網(wǎng)絡(luò)教學能使學生獲得更多的知識和信息。為適應(yīng)新形勢下課程教學改革，課題組成員以學校網(wǎng)絡(luò)教學平臺為依托，建立課程教學網(wǎng)站，完成各類教學資源庫的建設(shè)。課程教學網(wǎng)站的建立，能更好地服務(wù)學生自主學習，提高了學生的學習興趣和效率，同時彌補了傳統(tǒng)教學在時間和空間上的不足，提高教學效果。

5.改革實驗教學內(nèi)容，提高學習興趣。材料科學基礎(chǔ)是一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過實驗有助于學生理解相關(guān)知識點，鞏固所學的理論知識。傳統(tǒng)的實驗項目是根據(jù)所講授的知識點來設(shè)置，實驗項目分散，實驗內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課程聯(lián)系較少，致使學生做完實驗印象不深，對鞏固所學的理論知識作用有限。針對這種情況，課題組借修訂課程標準之際，對原有實驗項目和實驗內(nèi)容進行改革，以加強實驗與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系。比如，為鞏固燒結(jié)的理論知識，增加了“陶瓷材料的燒結(jié)”實驗項目，實驗內(nèi)容直接與后續(xù)專業(yè)相聯(lián)系。學生自己獨立完成原料處理、成型、燒結(jié)和性能測試所有實驗環(huán)節(jié)，不但鍛煉了學生的動手操作能力，通過對結(jié)果的分析使學生更加理解到燒結(jié)理論對材料制備、生產(chǎn)的指導作用，同時了解到本課程與后續(xù)專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)性，明確了該課程在專業(yè)學習中的重要性，從而激發(fā)了學生學習的熱情，提高了學習該門課程的興趣和積極性。

三、結(jié)束語

《材料科學基礎(chǔ)》課程教學改革是一項復雜而漫長的工程，需要在教學實踐中不斷地充實和完善。在教學過程中只有不斷總結(jié)教學經(jīng)驗，繼續(xù)深化《材料科學基礎(chǔ)》課程教學改革，才能提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)出具有扎實理論基礎(chǔ)和較強實踐和創(chuàng)新能力的復合型應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。

參考文獻：

[1]石德坷.材料科學基礎(chǔ).第2版[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]余永寧.材料科學基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]陳異，李慶.材料科學基礎(chǔ)課程教學實踐與探索[J].教學園地（下旬刊），2009，（1）.

[4]楊涵崧，趙淑金，李國晶.《無機材料科學基礎(chǔ)》的教學實踐與方法探討[J].長春理工大學學報（高教版），2009，（9）.endprint