大學無機材料科學基礎理論課的教學實踐與改革思考

李良釗 任乃林

摘要：大學無機材料科學基礎理論課是無機非金屬材料工程專業重要的基礎課程和主干課程之一。結合筆者的教學實踐，提出通過思想教育，改革教學內容、教學方法和手段、教學實驗以及考核評價體系等途徑，提高該課程的教學質量。

關鍵詞：無機材料科學基礎；教學改革；思想教育；教學方法

大學的《無機材料科學基礎》是無機非金屬材料工程及相關專業的一門重要專業基礎課，同時也是研究生入學考試的必考課。該課程是專業課程學習和材料研發的重要理論基礎。隨著高等教育課程體系改革的深入，課程存在的學時數減少與知識信息量的拓展與更新之間的矛盾日益加劇。《無機材料科學基礎》內容豐富，知識體系零亂、抽象且難于理解，學生普遍反映難學，甚至表現出厭學情緒。因此，深化教學改革、提高教學質量已勢在必行。

1 教學內容改革

在教學過程中，對教學內容進行優化，將整個課程分為三個主要部分。

1.1無機材料的結構、性質部分

主要內容包括結晶學基礎、晶體結構與晶體缺陷、熔體與玻璃體、表面與界面等內容。強調晶體結構缺陷、熔體和玻璃體的結構等內容，弱化結晶學基礎等部分教學內容。

1.2無機材料的熱力學部分

主要內容為熱力學應用、相平衡。由于學生之前未修過《物理化學》，所以補充熱力學內容，重點講述相平衡中的二元、三元相圖及其應用等內容，強調三元系統相圖的判定規則、結晶路程等知識。

1.3無機材料的動力學部分

包括擴散與相變、固相反應、燒結等內容。重點講述材料在高溫下的動力學過程，材料的燒成工藝對性能的影響，為后續課程陶瓷工藝學提供理論基礎。

2 教學方法改革

教學方法是工具和手段，是達成教學目的的“橋”和“船”。在課堂教學中，拚棄滿堂灌和偏重講授的思想，積極探索開放式、啟發式、問題式、討論式等多種教學方法。開放式、啟發式教學可以使教師學生的角色轉變，教師從知識的傳播者變為指導者，學生從知識的被動接受者變為知識的主動建構者，培養學生的發散思維能力和創新能力；問題式、討論式教學可以激發學生的學習動機和學習興趣，培養學生的探究和科學研究能力。例如：積極引導學生“走出書本”，擴大學生知識面，讓學生自己學習，比較不同教材的特點，老師再以提問或小測驗的方式來檢驗學生自學的效果。

3 教學手段改革

充分利用多媒體的教學優勢，將教學演示工具從黑板和粉筆轉換成計算機多媒體，將晶體結構、晶體缺陷、三元相圖、擴散動力學等復雜抽象的知識以三維立體動畫的形式，從不同的角度、不同的側面展現給學生。同時教師有充分的時間去組織討論式的講授，使課堂氣氛活躍，學生也有主動思考的機會，從而使學生能在比較輕松愉快的氣氛中達到學習的目的。但是不能千篇一律的使用多媒體，在多媒體的課件制作上下一番功夫，使多媒體課件的界面設計適合于課堂教學，且精選動態演示內容，做到取舍適度。對于一些理論分析、公式推導的內容，仍用板書講授，邊推導邊講解，能夠發揮板書教學的優點，便于學生掌握推導過程，加深學生的印象。通過教學實踐發現，多媒體課件教學和板書教學相結合，可以明顯提高教學效果。

4 教學實驗改革

《無機材料科學基礎》是一門理論聯系實際比較緊密的學科，理論課程也安排一部分實驗教學，實驗教學無論對于學生基礎理論的學習和掌握還是工程實踐能力的培養和提高都具有至關重要的作用，是培養學生工程意識、創新能力和動手實踐能力的重要途徑。結合課程的內容，將實驗整合為基礎展示型、設計型及綜合型三大類。對于基礎展示型實驗，實驗原理、實驗步驟及注意事項都要講解清楚；對于設計型實驗，只給出實驗題目和方案，由學生獨立開展實驗構思和處理數據；對于綜合型實驗，只給出題目和方向，給定假設實驗條件，由學生自己制定方案、獨立完成實驗。在教學實踐過程中，通過開設部分教學動畫演示實驗替代大部分驗證性實驗，將有限經費盡可能集中到理論講解中，節省實驗經費。

5考核評價體系改革

目前，國內高校對學習的評價體系主要是依據學生的考試成績，考試形式比較單一，大多為一次性閉卷考試，強調答案的唯一性，導致學生學習被動，自主學習能力差，不善于靈活運用所學知識分析解決實際問題，普遍缺乏創新精神。因此，《無機材料科學基礎》應采取較為靈活的考核手段。我們嘗試了一系列改革，取得了良好的效果。比如，注重平時課堂上的表現，鼓勵學生在課堂上積極提出問題、回答問題并進行討論；學習晶體結構時，課后要求學生用相關軟件繪制幾種典型結構的三維模擬圖；學完一章內容后，根據學生自身的喜好，就某一知識點提交一篇小論文。平時作業、考勤、課堂討論、小論文全部納入平時成績，總成績則由平時成績、期中考試成績和期末考試成績構成。多樣化的考核，使學生開闊了專業視野，提高了學習興趣。

6 結語

綜上所述，通過以上的大學課程改革實驗，筆者的無機材料科學基礎課程的教學效果得到明顯改善，學生對學習內容掌握深度明顯加強，但專業教學改革和課程建設是一項科學性強、涉及面廣、影響深遠的系統工程，工作任務艱巨。只有不斷地總結教學經驗，堅持以學生為本，用于探索實踐，不斷地完善和補充，才能提高材料工程專業人才培養質量，培養出在材料行業生產一線從事工程設計、產品開發與制造、技術運用與改造、運行管理的應用型高級工程技術人才。

參考文獻

[1]趙慧君，穆云超，范積偉，等.無機材料科學基礎的課程建設與教學改革探討[J].科技信息，2012（9）：218.

[2]宋曉嵐.《無機材料科學基礎》課程建設與教學改革探討[J].理工高教研究，2004，23（2）：109-111.

[3]葛金龍，王傳虎.《無機材料科學基礎》教學改革探討與實踐[J].赤峰學院學報，2011，27（4）：259-260.

[4]王湘利.提高多媒體課題教學質量不能忽視的四個問題[J].現代教育研究·普教研究，2010（5）：77-79.

[5]李冰水，譚琪.論情感教育在我國高校學風建設中價值的多重思考[J].江西電力職業技術學院學報，2009，22（3）：63-65.

基金課題：

謝韓山師范學院博士啟動項目QD20180108資助與支持。