少學(xué)時(shí)《材料工程設(shè)計(jì)概論》教學(xué)改革的研究

邱永福 范洪波 蘭善紅

(東莞理工學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東東莞 523808)

《材料工程設(shè)計(jì)概論》是一門既具有理論性又兼有很強(qiáng)的實(shí)踐性的基礎(chǔ)課［1］。本課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生了解各種類型的材料及它們的性能，其中包括金屬、半導(dǎo)體、陶瓷、聚合物以及由這些材料所構(gòu)成的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能、物理性能以及化學(xué)性能。本課程的學(xué)習(xí)主要是使學(xué)生了解材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，為他們以后在材料領(lǐng)域的深入學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們學(xué)校把《材料工程設(shè)計(jì)概論》列為高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)大學(xué)生的必修課，那么勢(shì)必在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力以及為以后在材料領(lǐng)域的深入發(fā)展起著重要的作用。

1 問題與現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才技能素質(zhì)也提出了更高的要求。目前，《材料工程設(shè)計(jì)概論》課程所面臨的形勢(shì):現(xiàn)代大學(xué)教育從傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變到學(xué)分制，原有的課程總學(xué)時(shí)數(shù)不斷減少，與其他傳統(tǒng)課程一樣，《材料工程設(shè)計(jì)概論》課程普遍面臨著學(xué)分壓縮的問題。在這種情況下，少學(xué)時(shí)的《材料工程設(shè)計(jì)概論》課程的出現(xiàn)成為了必然。少學(xué)時(shí)的《材料工程設(shè)計(jì)概論》教學(xué)約為32學(xué)時(shí)，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量，順利完成教學(xué)任務(wù)，這就要求教師更新原有的課程體系和內(nèi)容，在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行新的嘗試。

2 改革方法

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建新的課程體系

原來的《材料工程設(shè)計(jì)概論》學(xué)時(shí)多、內(nèi)容覆蓋面多、知識(shí)點(diǎn)多，顯然在少學(xué)時(shí)的情況下，教師對(duì)課本內(nèi)容的教學(xué)不可能面面俱到［2］。所以，為了適應(yīng)少學(xué)時(shí)的發(fā)展，任課教師必須轉(zhuǎn)變以往的教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)，對(duì)《材料工程設(shè)計(jì)概論》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行剪裁，以便在較少的學(xué)時(shí)里仍能把《材料工程設(shè)計(jì)概論》中的精華講透，使得學(xué)生能夠很好地掌握該門課的內(nèi)容。對(duì)此，在本課程中，我們只要把《材料工程設(shè)計(jì)概論》的內(nèi)容優(yōu)化為五大部分，第一部分是基本原理，主要涉及原子尺度結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷以及非晶態(tài)與半晶態(tài)材料，安排4個(gè)學(xué)時(shí);第二部分是有關(guān)材料的分類，主要分為金屬、陶瓷、聚合物、復(fù)合材料、半導(dǎo)體，對(duì)不同材料進(jìn)行介紹，其中涉及各種現(xiàn)代先進(jìn)材料，如高性能金屬材料、功能陶瓷、電子信息材料、生物醫(yī)用材料、航空材料、能源材料、感光材料等，安排8個(gè)學(xué)時(shí);對(duì)于這兩部分的內(nèi)容比較基礎(chǔ)，也比較通俗易懂，學(xué)生接受容易，所以安排的課時(shí)不需要太多;第三部分內(nèi)容是有關(guān)材料的制備方法，主要包括金屬材料的制備、無機(jī)非金屬材料的制備、高分子材料的制備，如納米微粒的制備，主要有氣相、液相以及固相制備三種方法，安排4個(gè)學(xué)時(shí);第四部分內(nèi)容是有關(guān)材料的性質(zhì)與應(yīng)用，主要包括材料的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能、磁學(xué)性能，材料的性能決定了材料的用途，是材料實(shí)際應(yīng)用的主要依據(jù)，是學(xué)生學(xué)以致用的基本，所以這部分是少學(xué)時(shí)教學(xué)中的重點(diǎn)，安排10個(gè)學(xué)時(shí);第五部分也就是最后一部分是有關(guān)材料的表征方法，主要講述XRD、SEM、TEM等方法，安排6個(gè)學(xué)時(shí)。對(duì)《材料工程設(shè)計(jì)概論》課程的整體內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，并不只是簡(jiǎn)單的增減，而是要將傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，合理地刪減，精選材料化學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容，概要講解材料的分類，重點(diǎn)講解材料的制備和材料的性質(zhì)與應(yīng)用，是優(yōu)化內(nèi)容的關(guān)鍵。

2.2 做好多媒體課件，巧妙借助現(xiàn)代化的教學(xué)手段

少學(xué)時(shí)《材料工程設(shè)計(jì)概論》課程最突出的特點(diǎn)是上課學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多，如果教師仍用黑板進(jìn)行板書和教授，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效果還不好。而多媒體教學(xué)則可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。多媒體教學(xué)是當(dāng)前比較先進(jìn)的教學(xué)手段，它集圖、文、聲、像于一體，直觀化和具體化的特點(diǎn)能將抽象的概念變得更加生動(dòng)、活潑、富有新意［3］。尤其是在講授晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷等復(fù)雜抽象的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，更需要借助多媒體，只有通過多媒體向?qū)W生展示一些相關(guān)的實(shí)物模型或者播放一些相關(guān)的flash，學(xué)生們才能真實(shí)地了解這些離我們真實(shí)世界遙遠(yuǎn)而抽象的知識(shí);同時(shí)，與傳統(tǒng)的大學(xué)生不一樣，現(xiàn)在的大學(xué)生都是生活在日益更新的科技時(shí)代，新的科技產(chǎn)品可以引起他們強(qiáng)烈的興趣，所以相比教師只是純粹的默默地在課堂上講授，枯燥而毫無新意，多媒體教學(xué)的應(yīng)用反而更有助于吸引學(xué)生的眼球，提高他們的注意力，從而激發(fā)他們對(duì)學(xué)習(xí)的熱情與興趣，提升了教學(xué)的質(zhì)量;再者，多媒體教學(xué)的使用還豐富了教學(xué)的內(nèi)容和方法，節(jié)省了教師板書時(shí)間，同時(shí)增加了課堂傳遞的信息量，一舉多得。當(dāng)然，金無足赤人無完人，多媒體教學(xué)盡管好處多多，但也不是盡善盡美，所以在不能完全只依靠多媒體來達(dá)到教學(xué)目的，多媒體只不過是一種輔助工具而已，教師才是教學(xué)的主角。因此我們要制定多媒體課件準(zhǔn)入制度，重視教師的主導(dǎo)地位，同時(shí)也應(yīng)注意與傳統(tǒng)教學(xué)手段的結(jié)合。

2.3 應(yīng)用教學(xué)新方法，靈活多變

改進(jìn)教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果的重要途徑［4］。誠然，好的方法可以起到事半功倍的效果，而我們都知道傳統(tǒng)那種“填鴨式”的教學(xué)方法是不可取的，所以，我們應(yīng)該探索新的教學(xué)方法，不拘一格，靈活多變，只要能吸引學(xué)生的興趣，提高教學(xué)的質(zhì)量就是好的教學(xué)方法。主要做法如下:第一，萬事起步難，關(guān)鍵在于緒論。緒論是課程的首節(jié)內(nèi)容，也是學(xué)生們接觸《材料工程設(shè)計(jì)概論》這門課的第一節(jié)課，學(xué)生對(duì)該門課還是一無所知的，所以教師這時(shí)候就不應(yīng)該忽略緒論課的重要性，應(yīng)該給學(xué)生講清課程的性質(zhì)、目的與作用，解決“為什么學(xué)，學(xué)什么，怎樣學(xué)”的問題，為學(xué)生的日后課程學(xué)習(xí)提供一個(gè)明確的方向;第二，采用啟發(fā)式和問題式相結(jié)合的教學(xué)方法，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力與意識(shí);教學(xué)是教師傳授和學(xué)生學(xué)習(xí)的共同活動(dòng)，在教學(xué)中，教師起著主導(dǎo)性作用，通過適當(dāng)提問的方式，讓學(xué)生參與其中，激發(fā)他們帶著問題去思考并找到解決的方法，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，發(fā)展他們對(duì)知識(shí)的探索和創(chuàng)新精神。同時(shí)，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師要在給學(xué)生講“所以”的時(shí)候，更要講“之所以”，盡量避免學(xué)生知其然卻不知其所以然，對(duì)知識(shí)一知半解的局面出現(xiàn)。如“晶體的缺陷”的內(nèi)容，除了讓學(xué)生知道晶體中存在缺陷外還要令學(xué)生明白為什么會(huì)存在缺陷，讓他們自己先去思考，這樣的話可以使得學(xué)生更深刻地理解教學(xué)的內(nèi)容;第三，采用循環(huán)式教學(xué)方法，加強(qiáng)理論與實(shí)際相結(jié)合;材料科學(xué)屬于應(yīng)用科學(xué)的范疇［5］，在多年的教學(xué)與實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)材料科學(xué)中的許多知識(shí)與應(yīng)用結(jié)合很緊密，例如從可口可樂的三種包裝可以看出材料的不同類型:易拉罐(金屬)、玻璃瓶 (陶瓷)、塑料瓶 (高分子)，又如用一次性杯子去裝熱的開水杯子不會(huì)發(fā)生形變，但是用礦泉水水瓶的話卻會(huì)立刻發(fā)生很大的變形;這些都是學(xué)生日?？吹降默F(xiàn)象，教師可以把這些生活現(xiàn)象引入到課堂教學(xué)中，不但可以引發(fā)學(xué)生的好奇心，還可以更通俗易懂地向?qū)W生教授書本上的理論知識(shí);通過理論跟實(shí)際的結(jié)合，可以讓學(xué)生學(xué)得簡(jiǎn)單，學(xué)得快樂，老師也教得輕松，這是一種雙贏的結(jié)果。第四，精心設(shè)計(jì)課后作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力;作業(yè)是學(xué)生課后鞏固知識(shí)的重要有效途徑，因此課后的作業(yè)布置至關(guān)重要。教師不應(yīng)該隨便在課本里給學(xué)生布置幾道課后習(xí)題作為課后作業(yè)，那樣的話學(xué)生很輕易就能上網(wǎng)找到課后答案，根本達(dá)不到鞏固知識(shí)的效果;為了避免這種情況，教師應(yīng)該找一些其他的有代表性的題目作為作業(yè)，量不要太多，但是一定要學(xué)生自己去找資料才能完成，而不只是簡(jiǎn)單的從課本上就能找到答案;通過這樣的方式，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，增強(qiáng)他們的自學(xué)能力以及達(dá)到鞏固知識(shí)的效果，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)語

在當(dāng)今社會(huì)科技日益發(fā)展的趨勢(shì)下，《材料工程設(shè)計(jì)概論》的教學(xué)也必須進(jìn)行不斷的改革，我們要以傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容為參考，不斷地從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、完善多媒體課件以及采用多種教學(xué)方法等多方面進(jìn)行改進(jìn)與改革，從而提出了一種適合少學(xué)時(shí)《材料工程設(shè)計(jì)概論》的教學(xué)模式，這種模式將有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力以及自主動(dòng)手能力。總之，少學(xué)時(shí)的《材料工程設(shè)計(jì)概論》的改革正處于實(shí)踐與探索的階段，我們要積極的面對(duì)改革中所出現(xiàn)的問題并不斷地完善，除了教師的不斷努力，同時(shí)也要借鑒和學(xué)習(xí)其他高校成功的經(jīng)驗(yàn)，不斷完善少學(xué)時(shí)《材料工程設(shè)計(jì)概論》的教學(xué)內(nèi)容。

［1］禹筱元，羅穎，董先明.材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐［J］.高教論壇，2010(1):23－25.

［2］陳巧玲，汪效祖，武文良.深化教學(xué)改革 促進(jìn)材料化學(xué)課程建設(shè)［J］.大學(xué)化學(xué)，2009，24(6):23－25.

［3］張淮浩，趙靜，王雅瓊.少學(xué)時(shí)《化工原理》課程建設(shè)的改革與實(shí)踐［J］.化工時(shí)刊，2011，25(4):53－55.

［4］王章忠.《工程材料》課程教學(xué)改革初探［J］.南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001(1):50.

［5］齊義輝，韓萍.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，9(2):138－139.