《材料科學基礎》課程教學改革實踐與探索

陽建君　范才河　歐玲　孫斌　蹇海根　顏練武　劉富生

【摘要】根據湖南工業大學冶金與材料工程學院冶金和材料類專業教學改革要求，筆者對《材料科學基礎》課程的內容，課程教學方法和教學手段，借助現代網絡教學資源，融合線上線下教學，并通過動畫等小視頻，展示抽象的位錯運動過程等，增加實踐教學環節，理論聯系實踐，基礎知識點與前沿技術的聯系、增加課程教學的趣味性和提高學生學習的主動性，提升教學效果和人才培養質量。

【關鍵詞】材料科學基礎? 晶體學? 教學改革

湖南工業大學金屬材料工程系歷史可追溯至上世紀60年代株洲冶金工校的粉末冶金教研組，于2009年調整為金屬材料工程系。金屬材料學科建設有《材料科學基礎》省級精品課程1門，大二學生在學習完《材料工程力學》和《材料基礎化學》等基礎課程后，開始該課程的學習，但學生總體反應課程難度較多，概念多，內容豐富，有些內容難理解等，像回復和再結晶對材料性能的影響，明顯不同，這些內容學生有時分不清楚。筆者近幾年來，每年都從事《材料科學基礎》課程的教學工作，針對學生反映的這些問題，在長期的教學工作中，幾位主講教師采用了一些教學改革措施，取得了良好的教學效果，學生對內容的理解更加清晰。《材料科學基礎》作為重要的專業基礎課，對后續專業課的學習及學生知識體系的構筑具有非常重要的作用。但這門課程內容多，理論性強，學生普遍反映“難理解、難記憶、難應用”，因此除了授課時要突出重點、講清難點以外，還要注重講課的方式，采用有效的教學方法和手段，提高教學效果。

1、合理選擇教學內容，優化教學課時分配

全面統計金屬材料工程專業和冶金工程專業等的課程設置和教學知識點分配情況，并結合多年來學生就業情況對材料科學基礎知識的訴求，并咨詢相關專業教師課程教學內容，統計專業課程相關相近教學內容，注重相關課程與《材料科學基礎》銜接和相似處，項目組成員討論合理確定課程內容、重點和難點等，合理分配各章節的課時。比如冶金工程專業學生，在學習《材料科學基礎》課程前，已經學習了《高溫物理化學》課程，《高溫物理化學》課程中已經講述了三元相圖。我在給冶金工程專業學生講述《材料科學基礎》時，就淡化了三元相圖，而把課時轉移到金屬熱處理的講述，因為冶金工程專業培養方案中，沒有設置《熱處理原理與工藝》這門課程，而冶金專業學生畢業后從事的工作，很多都與熱處理相關。

2、傳統的教學模式與“互聯網+”相結合

將多媒體教學與黑板板書等教學方式結合起來，如在講授晶體結構、晶體缺陷、鐵碳相圖時，常將實物模型與多媒體教學結合，增強了學生形象思維的能力，提高了課堂的教學質量和學習效果。同時充分利用網絡，查找網絡視頻教程和相關動畫等，變抽象為具體、變復雜為簡單;課程重點和難點缺少的動畫，原子團在內壁表面形核和長大過程示意圖等;利用現代網絡技術查閱最新科技動態資料和生產應用，把最新科技產品和生產應用與《材料科學基礎》知識點聯系起來，并融入到課堂教學中，提高教學趣味性和新穎性。

3、網絡教學平臺的“線上”與現場面對面的“線下”教學模式相結合

湖南工業大學《材料科學基礎》課程網絡教學平臺已經建設，錄制了大量的小視頻，每個小視頻講述一個小知識點，教學組成員是網絡微課小視頻制作者，為本課程學習網絡平臺建設提供師資力量保障，2019年9月份完成了《材料科學基礎》課程網絡教學平臺建設，為“線上”本科教學工作的開展創造條件。傳統現場教學受到學習課時和學習場地的限制，《材料科學基礎》這門課程內容豐富，知識面廣，網絡微課將以知識點小視頻的方式彌補現場教學課時不足、內容抽象等問題，同時開拓學生的視野。

4、實踐教學改革

《材料科學基礎》課程是一門基礎課程，不但基礎理論學習，同時還需要開展實踐教學活動，通過課程實驗，鞏固所學的知識。例如通過觀察飽和NH4Cl水溶液的結晶過程，充分了解樹枝晶的生長過程;測試不同碳含量鋼的洛氏硬度等，分析材料強度與碳含量間的關系;觀察金相組織，分析不同碳含量鋼或鑄鐵的組織等。在綜合實驗內容的組織上，由主講教師和實驗指導教師撰寫實驗指導書，實驗內容上緊密結合本課程已學習的材料學基礎知識，綜合運用前面已學習的《物理化學》，《材料基礎化學》等課程的基本理論和知識。

5、變革考核方式

學生成績將采用網絡教學平臺考核與傳統考核相結合的考核方式。建議網上教學平臺考核與傳統考核成績各占總評成績的50%。另外50%的成績采用傳統課程學習模式給予，即“平時+實驗環節+期末”的考核模式。平時成績包括課堂學習到課情況、課堂表現、作業完成情況等綜合表現來打分。重點是要讓學生多參與課程學習當中，同時提高學生實踐動手能力，加強學生對所學知識的理解和認識，加深理論知識與實踐的融會貫通。

6、結束語

湖南工業大學冶金與材料工程學院金屬材料專業和冶金工程專業都開設了《材料科學基礎》課程，針對不同專業的課程設置，并注重與其它課程的銜接，合適規劃《材料科學基礎》課程內容和課時安排。《材料科學基礎》課程教學改革是一個長期的過程，需要課程組成員和學院老師的不斷努力，改革教學方法和手段，加強實踐性教學環節建設，才能達到提高教學質量、培養出具有扎實理論基礎、較強的實踐能力和一定的科研能力的學生的目的。

參考文獻：

[1]董兵海，王世敏，趙麗.《材料科學基礎》課程教學模式探討[J].新課程研究，2008（135）：18-20.

[2]李洪波，劉洪麗，王靜等.“材料科學基礎”課程改革的認識與實踐[J].中國冶金教育，2009（06）：41-43.

[3]王靜，王素梅，宋春梅等.《材料科學基礎》教學改革全面提高學生素質[J].鑄造設備與工藝，2010（02）：249-254.

作者簡介：陽建君（1985-），男，湖南衡陽人，湖南工業大學教師，博士，主要研究方向為高強韌鋁合金材料。