高分子專業材料科學與工程基礎課程教學初探*

吳紅娥

(安徽工程大學生物與化學工程學院，安徽 蕪湖 241000)

新一輪科學技術的發展進步離不開科學前沿的不斷探索和各學科的交叉融合。而材料科學與能源科學、信息科學并稱為21世紀現代科學技術的三大支柱，它主要研究了材料的組成、結構以及性能之間的相互關系，集物理學、化學和晶體學等于一體的科學。《材料科學與工程基礎》作為高分子材料與工程專業重要的專業基礎課程之一，它是基礎課與專業課的橋梁，同時又對學生的基礎知識要求比較高[4]。針對這樣一門理論知識豐富、抽象概念多、知識面廣等特點的課程，我們該采取怎樣的教學方式來分析本課程，使枯燥的理論內容能夠形象化、具體化，并使學生能夠積極主動地學習，從而達到本課程的培養目標，這是我們當前十分有必要研究的。

1 針對受眾，合理規劃教學內容

材料科學基礎是材料科學專業的重要基礎課程，全國大部分高校都有開設。本課程從材料科學與工程的基本原理出發，較全面地說明各種材料的共性規律及金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料的個性特點和多種組分復合體系的基本特征。課程內容涵括了金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料以及復合材料等幾大類材料的組成、結構、加工以及性能特點[5]。當前存在多種不同版本的教材，每個版本的側重點有所不同，但對高分子材料與工程專業的學生來說，未來大多從事于高分子化工、電子信息、交通、家電制造等高分子行業，學習材料科學基礎的目的在于使學生對各大材料有一個廣泛而系統的認知，擴展其知識面；掌握材料結構與性能關系的基本規律，了解不同類材料的結構與性能特征，為材料的設計和應用奠定基礎；并能利用所學理論知識分析問題、解決問題。因此，我們高分子材料與工程專業選用了化學工業出版社出版的顧宜教授主編的《材料科學與工程基礎》這本書，但根據人才培養方案的整體規劃情況，此課程課時有所限制，教學內容的深度和廣度二者難以兼具。于是，我們結合2020年人才培養方案要求，以學生畢業標準為導向，在工程教育認證理念的前提下對教學內容進行了重新編排。

我們本著學以致用的教學理念，首先給學生講解材料的組成、結構、加工與性能間的相互關系等重要知識。其次，根據材料組成影響其結構，而結構又制約其性能這一構效關系，以金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料以及復合材料四大材料體系為主線，分別介紹各材料的組成成分、結構特點、加工方式和性能特征，分析總結結構和性能之間的關系，介紹材料應用前景以及當前的應用領域；并分析總結四大材料的共異性。在書本理論知識介紹中，適時增加當前主流的新材料、新工藝等最新進展，讓學生提前了解本學科研究前沿，為后期專業知識的學習和實踐課程的開展奠定基礎。

2 結合實際情況，制定具體教學方案

在工程教育認證理念下，以達到學生畢業要求為標準開展《材料科學與工程基礎》這門課程。首先我們要介紹材料的定義、分類、基本性質以及材料科學工程概況，讓學生對本課程先建立宏觀概念，了解此課程的主要內容以及學習此課程的目的和意義。其次，我們將向學生講解材料結構基礎，讓學生了解材料的組成、狀態、結構以及晶體內部和表面結構特點。第三，也是變動最大，即我們將本課程第三以及第四章節內容綜合歸類劃分為四大部分，分別是：金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料以及復合材料。我們以類似專題報告的形式，采用ppt課件給學生分別展示四大材料的組成、晶體結構以及性能特點，介紹材料的基本概念、性能參數等理論知識。課程最后總結四大材料獨特的結構性能特征，并分析它們的差異性，并粗略介紹當前四大材料的研究情況以及應用領域范圍。當然，在課件展示中，我們不僅是用傳統ppt的方式介紹理論知識，同時也采取生動的動畫小視頻給學生展示材料的晶體結構以及材料的應用，刺激學生視覺神經，帶動學生的學習積極能動性，讓他們真正參與到課程學習中來。最后部分，再給學生簡單介紹材料的制備與成型加工，讓學生了解各材料的基本制備方法，為后續實踐課程的開展奠定基礎。

在重視理論知識的基礎上，我們結合本專業研究方向以及自身的科研方向，適當地給學生補充介紹當前存在的一些新材料，如功能陶瓷、鈣鈦礦光電材料等，介紹它們與傳統材料的不同處以及自身獨特的特點，讓學生了解考核新材料的標準參數以及所對應的檢測手段和儀器。跟緊學科發展前沿，結合生活中的應用實例，讓學生更加了解新材料的應用前景。

在課程內容上，我們規整劃分，以串聯方式介紹四大基本材料；在教學方式方法上，我們豐富課堂教學模式，以學生為本，不再局限于老師教學生聽的上課模式，鼓勵學生自主搜索當前新材料的研究情況，與大家開展交流，讓學生真正地走入課堂。同時設立課程考核方式。因本專業第一次開設《材料科學與工程基礎》這門課程，我們結合本校高分子材料與工程專業特色情況，采取期末考試卷面成績+平時課堂表現+隨堂作業情況+信息收集情況的多元化方式考核，教師充當引路人，指引學生在掌握理論知識的同時，鍛煉信息收集能力并深化專業知識，培養理論知識扎實、動手能力強的現代大學生。

3 堅持長期發展目標，持續改進

持續改進是我們專業發展的基本要求。我們結合課堂教學情況和課后作業情況，及時了解學生課堂存在的問題，并及時分析，與學生進行良性溝通，適時適當地調整教學方式方法，以確保解決學生問題，使得學生持續跟上課堂教學，獲得教學知識。我們以達到學生畢業要求為導向，持續推進新的教學方式，我們的教學理念，不再局限于灌輸式教育，更加注重教師引導、學生自主參與的方式，帶動學生學習積極性，并逐步培養他們思考問題、利用網絡資料搜尋信息、分析問題以及解決問題的能力。同時關注學生身心健康，有效溝通，了解學生自身情況，有問題及時疏通引導。最后通過期末考核情況，充分掌握課堂教學效果，分析試卷卷面存在問題，總結教學過程中成功與不足之處，持續改進授課計劃和授課方式，建立更健全的課程模式，爭取所有學生都達到課程目標要求。

4 結 語

《材料科學與工程基礎》作為高分子材料與工程專業最主要的專業基礎課之一，我們采用理論知識的介紹與主題專場報告的方式，給學生展示此課程的主要內容，拓寬學生的知識面，指引學生關注學科前沿。同時也會加強與學生的良性溝通，了解學生的學習狀況與需求，及時調整授課內容，爭取在師生共同努力下，提高教學質量，培養出具有扎實理論知識、了解學科前沿發展的高素質專業人才，培養優秀的高分子材料人。