《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與實踐

趙 林

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 江西·景德鎮(zhèn) 333403）

《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料學(xué)科的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，作為材料學(xué)科本科生的必修課，也是考研的必考課，在教學(xué)中占有極其重要的地位。該課程闡述了無機(jī)材料的組成、結(jié)構(gòu)、工藝和性能之間密切關(guān)系的一系列基礎(chǔ)理論，在基礎(chǔ)課（如大學(xué)物理、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等）與專業(yè)課（陶瓷工藝學(xué)、玻璃工藝學(xué)等）之間起著承前啟后的橋梁和紐帶作用，是從事無機(jī)材料科學(xué)研究和工程制造的科技人員必須具備的專業(yè)基礎(chǔ)知識。通過本課程的學(xué)習(xí)可掌握無機(jī)材料方面的基本理論，基本概念，了解從原料到成品的物理化學(xué)過程及變化規(guī)律，了解材料的組成、結(jié)構(gòu)及性能間的相互關(guān)系，高溫過程對材料結(jié)構(gòu)的影響及材料顯微結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律。《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)目的是使學(xué)生具備基本的理論知識，逐步掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，運(yùn)用所學(xué)的無機(jī)非金屬材料的基本原理和研究方法進(jìn)行分析、研究；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度以及刻苦鉆研和探索的精神；通過啟發(fā)自主式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力[1-3]。

本文從《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》的課程特色出發(fā)，將教學(xué)與科學(xué)研究緊密結(jié)合，探討了教學(xué)過程中經(jīng)驗總結(jié)、規(guī)律以及開展的教學(xué)改革措施。

1 更新教學(xué)內(nèi)容

《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程主要講述了晶體結(jié)構(gòu)及缺陷、固溶體、相變、相平衡、擴(kuò)散、燒結(jié)等方面的知識，是一門為無機(jī)非金屬材料研究開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)的基礎(chǔ)理論課程。近年來，各種新材料、新工藝、新技術(shù)和新理論不斷涌現(xiàn)，而與其相關(guān)的無機(jī)非金屬材料基礎(chǔ)理論也在不斷地更新發(fā)展。尤其是我校被列入第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，該計劃是為了培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高質(zhì)量工程技術(shù)人才由教育部在2010年發(fā)起，更需要培養(yǎng)的學(xué)生具有最新、最前沿的理論知識[4]。因此，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，就必須在兼顧舊基礎(chǔ)理論的同時，及時掌握和更新理論知識，將新知識、新理論、新技術(shù)和新工藝引入到教學(xué)內(nèi)容中，從而讓學(xué)生更好地了解到與無機(jī)非金屬材料相關(guān)理論及應(yīng)用的最新進(jìn)展。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

多媒體教學(xué)以其形象、直觀、靈活、信息量大和效率高等優(yōu)點(diǎn)已成為廣泛使用的教學(xué)手段，在教學(xué)中發(fā)揮著越來越重要的作用。但是多媒體教學(xué)也存在一些弊端：課堂信息量大，不利于學(xué)生的理解和掌握；用多媒體授課屬于灌輸式教學(xué)，不利于學(xué)生的獨(dú)立思考和分析等等[5]。因此，為了提高教學(xué)效果，采取多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的方式。多媒體上只寫一些比較重要的概念、定義、分類、影響因素、結(jié)論以及工藝流程圖等標(biāo)題，而具體的推導(dǎo)過程或中間環(huán)節(jié)等需要詳細(xì)講解和強(qiáng)調(diào)的地方則采用板書來完成。

重視啟發(fā)式教學(xué)，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，啟發(fā)推理，答疑討論，總結(jié)提高。在課堂教學(xué)中，教師精心設(shè)計各種啟發(fā)式問題，進(jìn)行互動式提問，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)表見解，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生參與知識的理解和掌握過程，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新意識[6]。在教學(xué)過程中，把《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》中相關(guān)的內(nèi)容和生活緊密結(jié)合起來，啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想、分析和記憶，加強(qiáng)學(xué)生的理解。例如在講授固體表面與界面章節(jié)中的潤濕和不潤濕時，可以通過啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系生活中相關(guān)的例子（藕葉上的水滴）等來加深理解和記憶。

由于《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中知識點(diǎn)比較多，涉及范圍比較廣，如果僅僅通過課堂理論教學(xué)很難使學(xué)生理解和掌握所學(xué)的理論知識。因此在課堂理論教學(xué)中有必要通過模型展示的方式加深學(xué)生的理解，達(dá)到較好的教學(xué)效果。通過展示模型進(jìn)行課堂理論教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)方法所不具備的真實性、具體性、形象性、立體性和感染性的特點(diǎn)[7]。例如在講授晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積章節(jié)，通過展示密排六方、面心立方和體心立方三種堆積方式的模型，能夠使學(xué)生直觀的觀察和區(qū)分出最緊密堆積和非最緊密堆積方式，并通過理論計算得出不同堆積方式的堆積密度，了解四面體空隙和八面體空隙的分布、數(shù)量和大小。通過模型展示可以全面激發(fā)學(xué)生的視覺、聽覺和觸覺能力，加深學(xué)生對理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

對一些理論性不是很強(qiáng)的章節(jié)，采用翻轉(zhuǎn)課堂的授課方式，即學(xué)生在課下提前通過觀看視頻講座、播客、閱讀電子書或在網(wǎng)絡(luò)上與別的同學(xué)討論將要學(xué)習(xí)的新知識，教師不再占用課堂的時間來講授，而是對學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題進(jìn)行輔導(dǎo)和解答，并通過習(xí)題的方式進(jìn)行知識鞏固。由于學(xué)生課前已經(jīng)查閱了大量的文獻(xiàn)、觀看了視頻講座以及認(rèn)真的討論，在課堂上可以有針對性的進(jìn)行提問，有助于學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握，同時也培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

3 教學(xué)與實踐相結(jié)合

教學(xué)和科學(xué)研究是相輔相成的，教學(xué)中所講授的理論知識可以應(yīng)用于科學(xué)研究過程中，同樣在科學(xué)研究過程中獲得的新成果、新理論也可以豐富教學(xué)內(nèi)容。科學(xué)研究是一種科學(xué)實踐過程，在授課過程中，當(dāng)某些章節(jié)的知識內(nèi)容與自己的研究方向一致或相關(guān)時，可以將課題的研究過程、實驗方法、實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果引入到課堂上，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識對涉及實驗的各種問題進(jìn)行分析、討論并予以解決。

《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》是一門理論聯(lián)系實際比較緊密的學(xué)科，實驗教學(xué)無論對于學(xué)生基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和掌握還是工程實踐能力的培養(yǎng)和提高都具有至關(guān)重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生工程意識、創(chuàng)新能力和動手實踐能力的重要途徑[7]。該課程主要的實驗內(nèi)容主要包括：粘土泥漿動電位的測定、固相反應(yīng)速率的測定、液固潤濕角的測定、相平衡和相變實驗、燒結(jié)實驗等。在講授完相關(guān)的理論知識后，開始進(jìn)行實驗環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。例如通過陶瓷坯體燒結(jié)實驗，可以使學(xué)生能夠切身觀察和體驗到在一定溫度下，坯體開始收縮，并隨著燒結(jié)溫度的提高、燒結(jié)時間的延長坯體有不同的收縮，了解燒結(jié)時坯體的變化過程，發(fā)現(xiàn)坯體燒結(jié)的影響因素，總結(jié)坯體的燒結(jié)規(guī)律，掌握燒結(jié)的本質(zhì)，最終加深了對課堂理論知識的理解和掌握。

4 將思想政治教育有機(jī)融入課堂教學(xué)

運(yùn)用馬克思主義哲學(xué)揭示材料科學(xué)基礎(chǔ)的理論本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀；注重強(qiáng)調(diào)材料科學(xué)與民生密切相關(guān)，提高學(xué)生的國情意識；以材料科學(xué)面臨的能耗、污染等問題為切入點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生重視專業(yè)課，學(xué)好專業(yè)課，為將來解決上述行業(yè)所面臨的共同難題貢獻(xiàn)自己的力量，培養(yǎng)和樹立社會責(zé)任感；讓學(xué)生認(rèn)識到環(huán)保的重要性，理解青山綠水就是金山銀山；以新材料的設(shè)計和研究開發(fā)應(yīng)用作為切入點(diǎn)，將最新的關(guān)于各種材料類的新聞資訊、科研動態(tài)、應(yīng)用實例引入課堂，比如以視頻的形式介紹新材料在國防、航天、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域的實際應(yīng)用，以此為切入點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和自豪感，激勵其為國家振興、民族強(qiáng)盛而努力學(xué)習(xí)；以中國材料領(lǐng)域著名的科學(xué)家、學(xué)者、企業(yè)家等典型人物的勵志故事作為切入點(diǎn)，激勵學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生踏實勤奮、吃苦耐勞、精益求精、實踐創(chuàng)新的工匠精神；用我國在某些材料領(lǐng)域重大突破的輝煌成就來激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，同時也會通過讓學(xué)生了解我國在諸多領(lǐng)域材料性能仍然落后的現(xiàn)狀來增強(qiáng)學(xué)生的歷史使命感。

5 結(jié)語

針對《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校的實際情況，開展教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)觀念的改革與實踐，通過啟發(fā)式教學(xué)、模型展示、翻轉(zhuǎn)課堂、教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合、課程實驗、將思想政治教育有機(jī)融入課堂教學(xué)等形式，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生主動參與教學(xué)環(huán)節(jié)的整個過程，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。