淺談如何講授無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程

【摘要】針對無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)，從提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力的角度出發(fā)，筆者結(jié)合自己數(shù)年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對本門課程的教學(xué)方法進(jìn)行了初步的探討。

【關(guān)鍵詞】無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法

【中圖分類號】G642【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1674－4810（2012）11－0084－02

無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)是無機(jī)非金屬材料專業(yè)最重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，也是研究生入學(xué)的必考課，該課程內(nèi)容對構(gòu)建無機(jī)材料類工程技術(shù)人員的專業(yè)知識體系，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和創(chuàng)新能力以及運(yùn)用基礎(chǔ)理論解決實(shí)際問題的能力具有基礎(chǔ)作用。

這門課內(nèi)容多、概念性強(qiáng)、理論性強(qiáng)，比較抽象。因此學(xué)生普遍反映該課程難學(xué)，教師講授起來也感覺困難。筆者通過數(shù)年的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合我校學(xué)生的特點(diǎn)，摸索出了一些教學(xué)方法，和大家探討一下。

一 強(qiáng)調(diào)課程重要性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

自古以來，材料的發(fā)展一直是人類文明進(jìn)步的里程碑。材料、能源、信息被公認(rèn)為是現(xiàn)代文明的三大支柱。新材料已成為各個(gè)高技術(shù)領(lǐng)域的突破口。材料學(xué)主要是研究材料組成與結(jié)構(gòu)、合成與制備、性能以及使用效能四者之間相互關(guān)系和變化規(guī)律的一門應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。無機(jī)非金屬材料是材料學(xué)的重要組成部分。傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料主要以硅酸鹽材料為主，包括水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料四大類。隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，現(xiàn)已在傳統(tǒng)硅酸鹽材料基礎(chǔ)上開發(fā)出許多具有特殊性能的高溫高強(qiáng)、電子、光學(xué)以及激光、鐵電、壓電等新型無機(jī)材料，所涉及的化合物遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出硅酸鹽范疇，而是整個(gè)無機(jī)非金屬，包括含氧酸鹽、氧化物、氮化物、碳與碳化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、鍺、Ⅲ－V族及Ⅱ－VI族化合物等。其基礎(chǔ)科學(xué)理論，除了物理、化學(xué)外，結(jié)構(gòu)化學(xué)、晶體化學(xué)、晶體缺陷化學(xué)、高溫熔體化學(xué)、固體物理中的基本理論也日益滲透交叉。因此本門課程名為無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)，這既是適應(yīng)新型無機(jī)材料飛速發(fā)展對本專業(yè)人才基礎(chǔ)理論與知識結(jié)構(gòu)的要求，又能使本專業(yè)基礎(chǔ)理論知識與材料學(xué)這門學(xué)科相對應(yīng)。

二 提綱挈領(lǐng)，脈絡(luò)清晰

在第一次課的緒論中，我會給學(xué)生詳細(xì)介紹本課程的主要內(nèi)容、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生在頭腦中建立大的輪廓，并采取相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法。無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容定位于以基礎(chǔ)理論為主，結(jié)合實(shí)際無機(jī)材料闡述其制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用。具體來說是綜合晶體學(xué)基礎(chǔ)、晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷理論、高溫熔體化學(xué)、固體表面和界面化學(xué)、固體材料熱力學(xué)和相平衡理論、固體動(dòng)力學(xué)，包括擴(kuò)散、相變、固相反應(yīng)和燒結(jié)理論等基礎(chǔ)知識來分析實(shí)際無機(jī)材料問題。將基礎(chǔ)理論具體應(yīng)用到無機(jī)材料的制備工藝和性能研究中，用基礎(chǔ)理論來闡明無機(jī)材料形成過程，揭示無機(jī)材料結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律；并從基本理論出發(fā)，指導(dǎo)無機(jī)材料的實(shí)際生產(chǎn)及科研，解決無機(jī)材料使用過程中的問題，為認(rèn)識和改進(jìn)無機(jī)材料的性能以及生產(chǎn)、研究、開發(fā)新型無機(jī)材料提供必備的基礎(chǔ)理論知識。據(jù)此，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)以理解為主，死記為輔，在深刻理解的基礎(chǔ)上才能記憶準(zhǔn)確、牢固。

在每一章的概論中，給學(xué)生介紹本章的主要內(nèi)容、講授次序、重點(diǎn)和難點(diǎn)在哪里，讓學(xué)生學(xué)習(xí)起來脈絡(luò)分明，主次清楚，將主要精力放在掌握重點(diǎn)內(nèi)容上面，能起到事半功倍的作用。

三 講清重點(diǎn)，突破難點(diǎn)

本門課程學(xué)生反映難學(xué)，教師感覺難教，一個(gè)很重要的因素就是重點(diǎn)和難點(diǎn)重合，不好突破。例如：在黏土－水系統(tǒng)章節(jié)中，ζ電位是一個(gè)至關(guān)重要的概念，是學(xué)生學(xué)習(xí)本章節(jié)其他性能的基礎(chǔ)，自始至終貫穿著整章，是重中之重，但也是本章的難點(diǎn)，因此必須花費(fèi)時(shí)間詳細(xì)講解清楚。我從ζ電位的本質(zhì)開始，讓學(xué)生明白：在黏土－水系統(tǒng)中，黏土顆粒帶上負(fù)電后為平衡電荷，就會吸附水化的陽離子，水化陽離子分為兩層：吸附層和擴(kuò)散層。ζ電位的實(shí)質(zhì)就是黏土膠核表面的負(fù)電荷被吸附層中的水化陽離子中和后凈余電荷的度量。只有讓學(xué)生從根本上理解了ζ電位的實(shí)質(zhì)，才能正確掌握其影響因素的變化規(guī)律和本章其他變化規(guī)律。

四 根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生情況，因材施教

本門課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)緊，因此多采取單向灌輸式的講授形式，但有時(shí)效果并不是很理想。針對這種情況，我嘗試了新的教學(xué)模式：重點(diǎn)講解和提問式、啟發(fā)式、討論式等形式相結(jié)合的方式，取得了很好的效果。例如：在黏土－水系統(tǒng)章節(jié)中，講授清楚陽離子的交換順序——霍夫曼斯特順序后，提出一個(gè)問題：如果序列后面的陽離子要交換前面的陽離子怎么辦？增大序列后面陽離子的濃度！當(dāng)然可以，但不增加濃度能不能交換？一陣思考之后，又出現(xiàn)新的答案……通過提問、啟發(fā)，最后學(xué)生想到了解決辦法，從中加深了對知識點(diǎn)的理解。

五 溫故而知新，強(qiáng)化知識點(diǎn)

本課程概念多、知識點(diǎn)雜，學(xué)生不好掌握，易遺忘。針對這種情況，除了采取及時(shí)布置作業(yè)，要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)外，每次上課前我都將上次課的主要內(nèi)容簡單做一下概括和復(fù)習(xí)，為本次課的內(nèi)容做鋪墊，也能引導(dǎo)學(xué)生跟上上課思路。在講授新課的過程中碰到相關(guān)的知識點(diǎn)，需適當(dāng)復(fù)習(xí)停頓，做到溫故而知新。如在相圖學(xué)習(xí)時(shí)，講授順序是相律、單元相圖、二元相圖、三元相圖和四元相圖。講授每種相圖時(shí)，強(qiáng)調(diào)相律是基礎(chǔ)，必須服從相律；講授三元相圖時(shí)，適時(shí)復(fù)習(xí)二元相圖，讓學(xué)生充分理解它們之間的關(guān)系，盡快實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)的相互轉(zhuǎn)化，力圖達(dá)到融會貫通。

六 理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用

引導(dǎo)學(xué)生用無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)中的一些知識解決實(shí)際生產(chǎn)科研中的一些問題。如在學(xué)習(xí)了熱力學(xué)的基本原理后，在合成材料時(shí)原材料的選擇、溫度的選擇計(jì)算。又如在學(xué)習(xí)了三元相圖后，針對MgO－Al2O3－SiO2實(shí)際相圖，為學(xué)生講授制備鋁鎂澆注料時(shí)配方制定的原則和相圖依據(jù)，讓學(xué)生明白相圖對實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)意義和作用。

總之，針對無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，因材施教，采用靈活的教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，就能取得較好的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)

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［4］張聯(lián)盟.材料科學(xué)基礎(chǔ)［M］. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2004

〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕