《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的案例互動引導(dǎo)式教學(xué)模式探索

張 芬，宋 亮，曹梅青

(山東科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 山東 青島 266590)

在材料學(xué)科專業(yè)的教學(xué)過程中，材料科學(xué)基礎(chǔ)是銜接四大化學(xué)(無機化學(xué)、物理化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué))與材料學(xué)科專業(yè)課的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。《材料科學(xué)基礎(chǔ)》作為金屬材料、材料化學(xué)等專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課，主要是展示材料科學(xué)研究中的核心思想“材料成分、結(jié)構(gòu)與性能三者之間的關(guān)系”，并通過規(guī)律性的認知，應(yīng)用于材料科學(xué)的發(fā)展。

材料科學(xué)基礎(chǔ)作為一門應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，在材料類本科專業(yè)的教學(xué)改革和學(xué)科建設(shè)中占有重要的地位，同時，這門課又是材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生的基本知識和基本能力的重要組成部分，對其在材料科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展具有非常重要的作用，是相關(guān)材料學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)和媒介，它起著公共基礎(chǔ)課與專業(yè)課程之間的紐帶作用[1]。特別是在各學(xué)科相互交叉融合不斷加強的今天，材料科學(xué)基礎(chǔ)在高校教學(xué)中的地位更加的突出和顯現(xiàn)[2]。

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程包含大量繁雜的理論知識、抽象的內(nèi)容和豐富的概念，作為材料科學(xué)的入門課程，內(nèi)容繁多且抽象，學(xué)生們比較難以掌握[3-4]，因此，材料科學(xué)基礎(chǔ)的課程教學(xué)改革推進十分必要[5]。該課程內(nèi)容主要包括材料的理想晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、亞穩(wěn)態(tài)、相圖理論、凝固過程、擴散理論、固態(tài)相變、塑性變形和再結(jié)晶等。實際教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反映該課程的知識點過于抽象，不易理解，已成為制約該課程教學(xué)的瓶頸問題。

另外，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，越來越多的材料制備新工藝及新方法出現(xiàn)，并獲得改進發(fā)展，原有的課本內(nèi)容雖然豐富，但不能貼合目前現(xiàn)代化的科學(xué)發(fā)展，導(dǎo)致學(xué)生在課堂上只能從書本上片面地了解相關(guān)知識，不能將自己所學(xué)知識與實際應(yīng)用結(jié)合。因此只有將知識的應(yīng)用背景與理論知識的講授相結(jié)合，才能滿足培養(yǎng)現(xiàn)代化高層次人才的需要。

在夯實應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，案例互動教學(xué)是對現(xiàn)有的本科課堂教學(xué)模式的突破[6]，在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)工作中積極開展教學(xué)改革，有利于培育富有實踐能力和社會急需的創(chuàng)新型材料專業(yè)類人才[7]。鑒于此，本論文主要研討了如何在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的實際教學(xué)中實施案例互動引導(dǎo)式教學(xué)。期望于這類案例交互式教學(xué)模式在應(yīng)用類課程上能改變接受知識的被動性[8]，教學(xué)相長，與時俱進。

1 案例互動教學(xué)模式研究

案例教學(xué)法是一類主動積極的教學(xué)法，其鼓勵學(xué)生獨立思考,變注重知識為注重能力,并重視雙向交流[9]。以案例為導(dǎo)向，培育學(xué)生們的自主探究式學(xué)習(xí)意識。

教師可以通過刻意設(shè)計多類以案例為導(dǎo)向的互動教學(xué)模式(包括專題演講教學(xué)、師生互易教學(xué)、分組辯論教學(xué)、集體討論教學(xué)、教學(xué)軟件交互教學(xué)[10]等)，來引導(dǎo)學(xué)生們主動思考、主動接受知識，并在案例互動教學(xué)過程中完成知識的內(nèi)化，從而改善教學(xué)效果和質(zhì)量,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，增強學(xué)生探究問題的能力[3]。

針對材料專業(yè)的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的特點，案例互動教學(xué)模式的構(gòu)建主要從以下三個環(huán)節(jié)入手：

第一環(huán)節(jié)為課堂主體教學(xué)環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)是教學(xué)師生密切互動的最佳時機。通過案例的導(dǎo)向，在課堂教學(xué)開始時就將學(xué)習(xí)的主動權(quán)還給了學(xué)生。分析該課程的特點，將案例引導(dǎo)舉例如下：太空電梯的設(shè)想與材料晶體結(jié)構(gòu)缺陷，自然界中的五次對稱與準晶結(jié)構(gòu)，納米催化材料的原理與亞穩(wěn)態(tài)的特點，等等。

可采用以多媒體教學(xué)導(dǎo)入案例，通過用多彩的圖片和視頻來引導(dǎo)同學(xué)對該案例的認識和興趣，最重要的是所選擇的案例能夠更好地體現(xiàn)其應(yīng)用性。隨后將該案例的問題提出，引導(dǎo)同學(xué)們展開思考，分組討論，完成師生之間的互動。案例所用的圖片和視頻，可以搜集國內(nèi)外相關(guān)數(shù)據(jù)庫，例如，en.wikipedia.org，將最新的科技進展，最引人入勝的圖片、音視頻等資料展示給同學(xué)們。該部分案例盡量選擇新穎的、最前沿的課題，例如，人類是否能夠合成出完美的、無缺陷的材料，來引導(dǎo)同學(xué)們對晶體缺陷的思考，來思考完美晶體的特點，來考量缺陷的作用，以此為引導(dǎo)從而完成理想晶體與晶體缺陷這部分知識體系的教學(xué)，將同學(xué)們接收知識的觀念從被動聽課，轉(zhuǎn)為主動思考，從而改善教學(xué)效果。

我們這么做的目的，就是通過設(shè)置問題案例情景，引導(dǎo)學(xué)生在互助合作的基礎(chǔ)上，進行開放性思考、合作互動性思考，提高同學(xué)們體會問題、思考問題、解決問題的能力，并了解該課程中與案例相關(guān)部分的應(yīng)用背景知識，為知識的應(yīng)用性思想梳理標桿，擺脫同學(xué)們以往對知識點死記硬背的學(xué)習(xí)方式。

第二個環(huán)節(jié)是課外自學(xué)環(huán)節(jié)。如果單純將案例的提出、問題的解決放在短短的課堂授課時段上，將會很大的占用有限的課堂教學(xué)時間，并且同學(xué)們由于缺乏思考的過程、缺乏思考的時間，從而跟不上案例互動學(xué)習(xí)思路。所以，需要充分利用課下時間，教師將提前布置教學(xué)案例，讓同學(xué)們利用課下時間開展交流思路。

課外同學(xué)們以案例的調(diào)研為預(yù)習(xí)作業(yè)，從圖書館、網(wǎng)絡(luò)文獻數(shù)據(jù)庫中搜集信息資料，嘗試對問題進行思考，對問題設(shè)立解決思路。這也是目前國外大學(xué)對學(xué)生獨立解決問題能力的培養(yǎng)模式，這對于中國培養(yǎng)創(chuàng)新型人才至關(guān)重要。

為了提高其效果，更好地引導(dǎo)同學(xué)們?nèi)ソ鉀Q問題，我們利用即時通訊軟件、電子郵件等方式進行答疑、過程輔導(dǎo)、參與小組討論等活動，避免了以往的低效聯(lián)系方式，便捷了師生之間的交流。

第三個環(huán)節(jié)為全過程評價環(huán)節(jié)。全過程評價被用于新型教學(xué)改革嘗試教學(xué)的評價。需要從四個層面展開，包括學(xué)生前期預(yù)習(xí)效果評價、課堂互動情況評價、案例小組互助學(xué)習(xí)成果評價、學(xué)生對教學(xué)方式的反饋情況。

全過程評價可消除以往對學(xué)生考試成績、作業(yè)成績的依賴性，能夠更好地幫助同學(xué)找到自己的實際解決問題短板，能夠更好地幫助教師及時更換教學(xué)方式，設(shè)置傳統(tǒng)/新型教學(xué)模式的比例，來適應(yīng)不同知識背景的學(xué)生。這種評價方式的及時性，可以將教師與學(xué)生之間形成一種合力，共同促進教學(xué)過程的有效實施。

此外，實施多維互動教學(xué)模式后的情況調(diào)查，對試點班級的教學(xué)效果進行對比、分析，實時將學(xué)生反饋的教學(xué)問題，更新到教學(xué)過程，完成教學(xué)方式的快速進化升級。

通過以上三個環(huán)節(jié)，在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)過程中實施案例互動式教學(xué)方式，非常有助于同學(xué)們掌握各方面的技能，例如，文獻檢索技能、互助合作意識等。并且，能夠非常有效地調(diào)動同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性，其創(chuàng)新意識得到萌發(fā)，創(chuàng)新能力進一步塑造。

在教學(xué)過程中同學(xué)們通過團隊討論，然后自行創(chuàng)建PPT幻燈片展示，這個過程極大地訓(xùn)練了學(xué)生的設(shè)計能力、演講能力、應(yīng)變能力、整合能力、綜合分析解決問題的能力，為全方位培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)提供了平臺。

本教改方式突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，通過在課堂內(nèi)、課堂外的綜合互動，積極調(diào)動同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情，并有效地發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。使“互動式”教學(xué)法不只是停留在形式上的“互動”、局部上的“互動”，而是深入到本質(zhì)上及全局的應(yīng)用，并全面提高學(xué)生的素質(zhì)及能力。

2 結(jié)論

在有限的教學(xué)時間里，使全體同學(xué)共同參與教學(xué)過程，真正達到師生之間、生生之間的互動，是目前《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)過程中關(guān)鍵要解決的問題。通過案例教學(xué)互動模式的采用，在課堂主體教學(xué)環(huán)節(jié)、課外自學(xué)環(huán)節(jié)和全過程評價環(huán)節(jié)三個主要環(huán)節(jié)共同發(fā)力，并在學(xué)生前期預(yù)習(xí)效果評價、課堂互動情況評價、案例小組互助學(xué)習(xí)成果評價、學(xué)生對教學(xué)方式的反饋情況四個層面上全過程評價，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情，并且有助于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，極大地增強了他們分析問題、解決問題的能力。案例互動教學(xué)在專業(yè)核心課程上的應(yīng)用，為大學(xué)教學(xué)模式的革新提供了新的借鑒思路。