“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的探索與實踐

田春艷，姜 海

（合肥學(xué)院機械工程系，安徽合肥230022）

材料成型及控制工程本科專業(yè)，是教育部1998年進行高等院校專業(yè)調(diào)整時新設(shè)立的一個專業(yè)，其范圍涵蓋原來的部分機械專業(yè)和部分材料專業(yè)，成為名副其實的寬口徑專業(yè)。基于材料成型及控制工程專業(yè)所具有的“機械特征與材料色彩”的特殊性,以材料為加工對象的特點，決定了材料科學(xué)是該專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料成型與控制工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，內(nèi)容涉及材料的晶體結(jié)構(gòu)、缺陷、金屬和合金的凝固、擴散、熱處理原理及工藝、金屬材料等知識。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，普遍反映內(nèi)容多、抽象、難理解、抓不住重點等，學(xué)習(xí)起來困難。筆者近幾年來，一直從事該門課程的教學(xué)工作，針對這些現(xiàn)象與問題，在教學(xué)中進行了較深入細致的思考與探討，進行了一系列教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。

1 優(yōu)化課程設(shè)置，精選主要內(nèi)容

本課程是學(xué)校材料成型及控制工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，在滿足學(xué)校應(yīng)用型工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標的基本要求前提下，本著加強理論基礎(chǔ)、融通共性知識和拓寬知識面的原則，精選課程內(nèi)容，調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)。

（1）重點內(nèi)容。材料科學(xué)基礎(chǔ)是研究材料組成、結(jié)構(gòu)、材料性能與使用效能以及它們之間的關(guān)系，重點內(nèi)容包括：晶體結(jié)構(gòu)、位錯、晶界、相及相組成、組織特點、合金元素的作用及熱處理等，內(nèi)容多，難理解。在課堂講授時，盡可能將講授的知識與日常生活中常見的物品、器件、零件等實例相結(jié)合，加強講授內(nèi)容的針對性，密切理論與實際的結(jié)合。

（2）引進相關(guān)的前沿新知識，擴充學(xué)生知識面。在注重相關(guān)基礎(chǔ)理論知識講解介紹的同時，不斷緊跟學(xué)科發(fā)展，在教學(xué)內(nèi)容上適當引進相關(guān)的新材料、新工藝等方面的前沿知識，擴充學(xué)生的知識面。如在講授晶粒概念時，引入納米的概念，介紹納米晶的由來、特點、物理性能、力學(xué)性能等知識，讓學(xué)生了解國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展研究狀況。

（3）注重教學(xué)知識的前后聯(lián)系。將學(xué)生以前學(xué)到的相關(guān)知識，和將來專業(yè)課中的部分內(nèi)容融合，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。如介紹鋼的滲碳工藝時（第十章），將其溫度和時間的選擇與原子的擴散能力（第七章）聯(lián)系起來，這樣使學(xué)生既復(fù)習(xí)了前面的知識，又提高了應(yīng)用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。

2 改進方法和手段，培養(yǎng)興趣，提高教學(xué)效果

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)及學(xué)生知識體系的構(gòu)筑具有非常重要的作用。但這門課程內(nèi)容多，理論性強，學(xué)生普遍反映“難理解、難記憶、難應(yīng)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(xué)方法和手段,提高教學(xué)效果。

（1）樹立以學(xué)生為教學(xué)工作主體的指導(dǎo)思想。在教學(xué)中摒棄以往滿堂灌和只偏重課堂講授的做法，注重啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法的應(yīng)用；特別是在講解新概念、新理論時，常采取設(shè)問、啟發(fā)的方式來引出；在講授一些重點、難點內(nèi)容時，采取循序漸進、深入淺出、實例講解的方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性。

（2）在課堂講授中加強與學(xué)生的雙向交流。隨時留意學(xué)生的表情和動作，掌握學(xué)生的領(lǐng)悟程度，及時調(diào)整授課的方式和節(jié)奏，合理控制知識難度，從而最大限度地使學(xué)生接受講授的內(nèi)容。此外，還須留出充足的時間，進行課堂總結(jié)，使學(xué)生能對本堂課的內(nèi)容一目了然，便于復(fù)習(xí)和記憶。

（3）改變傳統(tǒng)的考核方式。采用“平時+期中+期末”的考核模式，通過完成思考題、大作業(yè)、撰寫讀書報告、進行期中測驗、實踐項目考核等環(huán)節(jié)，增強了學(xué)生的求知欲望，加大了學(xué)生平時的學(xué)習(xí)力度，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，將末端控制改變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)過程的控制。

（4）制作課件，采取多媒體教學(xué)和板書講授相結(jié)合的方式進行教學(xué)。針對不同的講授內(nèi)容，將多媒體教學(xué)和其他方式相結(jié)合，如在講授晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、鐵碳相圖時，常將實物模型與多媒體教學(xué)結(jié)合，增強了學(xué)生形象思維的能力，提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。

3 改革實驗教學(xué)內(nèi)容與方法，提高學(xué)生職業(yè)技能

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是典型的以基礎(chǔ)理論與工程實踐緊密結(jié)合為特征的課程，材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、實踐能力以及運用基礎(chǔ)理論解決實際問題能力的重要補充。學(xué)校開設(shè)的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程計劃學(xué)時為64學(xué)時，其中實驗為8學(xué)時，主要開設(shè)了鐵碳合金的平衡組織觀察、鋼的熱處理和硬度試驗、鋼熱處理后的顯微組織觀察和其他材料的顯微組織觀察等實驗項目。以上實驗多為驗證性實驗，實驗教學(xué)的內(nèi)容僅僅是對理論知識的驗證。這種實驗形式使學(xué)生潛在的自學(xué)能力得不到充分的發(fā)揮，不利學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。為此,我們對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程實驗進行了改革，增加了設(shè)計研究型實驗，并加大了實驗成績在綜合成績評定中的比例，刺激學(xué)生重視實驗，促進學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶岣摺?/p>

3.1 精選實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

為充分反映材料的組成與結(jié)構(gòu)、加工與性能之間的關(guān)系，將相關(guān)實驗組合在一起，以增加實驗效果。如將“鋼的熱處理和硬度試驗、鋼熱處理后顯微組織”組合在一起，可使學(xué)生既能了解碳鋼的熱處理工藝及硬度計的操作，也能了解碳鋼的熱處理工藝-組織-性能三者之間的關(guān)系。

為培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的綜合能力以及創(chuàng)新思想的發(fā)展，增加了設(shè)計研究性實驗。這類實驗沒有具體的指導(dǎo)書，只有實驗?zāi)康?、要求和必要的提示，要求學(xué)生自己完成實驗的設(shè)計和結(jié)果的分析，并給出詳細的研究報告。如給定一個齒輪零件的具體使用條件，由學(xué)生進行實驗設(shè)計，其內(nèi)容應(yīng)包括材料的選擇、制定熱處理工藝、熱處理前后性能的測試以及選用實驗設(shè)備等，這樣可以使學(xué)生較為系統(tǒng)地掌握有關(guān)專業(yè)知識，并培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)研究的思路和能力。

3.2 完善實驗教學(xué)文件，開放實驗室，改革實驗的考核方法

為了加強對實驗的指導(dǎo)，讓學(xué)生明確實驗的目的、內(nèi)容和具體操作規(guī)程，我們根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標和《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱的要求，結(jié)合實踐教學(xué)改革的內(nèi)容和需要，編寫了“材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)大綱”、“材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書”等實踐教學(xué)文件，從而使該課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)有章可循，確保了各實驗項目的順利完成。

對學(xué)生開放實驗室，以利于設(shè)計研究性實驗的完成。實驗室開放后，由學(xué)生自己根據(jù)感興趣的問題制定實驗題目、方案、操作步驟等，自己分析實驗結(jié)果。這樣既能使學(xué)生學(xué)會查閱資料，提高分析和解決實際工程問題的能力，也給學(xué)生提供了一個動手、動腦、獨立思考的機會，同時也提高了實驗教學(xué)的效果。

改革實驗課考核方式，將每個實驗分成實際操作、實驗紀律及表現(xiàn)、實驗報告三部分進行評分，實驗總成績等于各個實驗成績的算術(shù)平均值；將實驗課成績計算在課程總成績之內(nèi)，實驗成績占課程總成績的20%。這樣加強了實驗教學(xué)的過程控制，并提高了學(xué)生的實驗積極性和主動性。

4 結(jié)束語

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的本科教學(xué)及其改革，是一項復(fù)雜的工程，依據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷改進教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和手段，加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)，才能達到提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)出具有扎實理論基礎(chǔ)、較強的實踐能力和一定的科研能力的學(xué)生的目的。

[1]吳弘，孫廣垠.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)藝術(shù)與實驗改革初探[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2007，（465）：21-22.

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