淺談《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教改認(rèn)識與實踐

顧大國

（鹽城工學(xué)院材料工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051）

材料是人類文明進(jìn)步的里程碑，時代的發(fā)展需要材料，而材料又推動時代的發(fā)展，所以人們把材料視為現(xiàn)代文明的支柱之一[1]?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程類專業(yè)學(xué)科中一門重要的基礎(chǔ)課程，是相關(guān)材料學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)和媒介，它起著公共基礎(chǔ)課與專業(yè)課程之間的紐帶作用，特別是在各學(xué)科相互交叉融合不斷加強(qiáng)的今天，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》在高校教學(xué)中的地位更加的突出和明顯。通過《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)，使學(xué)生很好的掌握材料科學(xué)的基本理論，是學(xué)生學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是今后從事材料科學(xué)研究工作的重要基礎(chǔ)。

伴隨著材料科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容不斷擴(kuò)充更新，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革問題也日益顯現(xiàn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，普遍反映課程內(nèi)容枯燥、抽象，知識點太多，難于理解等，學(xué)習(xí)具有一定難度。結(jié)合近幾年的教學(xué)實踐和體會，本文探討了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的幾點認(rèn)識與實踐。

1 優(yōu)化教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

1.1 多媒體輔助教學(xué)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程涉及到物理、化學(xué)、高分子等多個相關(guān)學(xué)科，課程具有內(nèi)容多，概念多，理論抽象等特點。針對這些特點，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法改革的主要措施是：改變過去單一的粉筆加黑板的傳統(tǒng)教學(xué)方法，制作多媒體課件輔助教學(xué)，將看不見摸不著、又極為抽象復(fù)雜的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)，生動、直觀的表達(dá)出來，使學(xué)生易于理解和接受。如三元相圖的空間模型，晶體結(jié)構(gòu)的大量空間堆疊，空間粒子間的錯綜復(fù)雜的相互聯(lián)系，位錯的各種交互作用等，需要很豐富的空間想象力去理解。這些教學(xué)內(nèi)容單靠課本上簡單的平面圖形和教師的靜態(tài)模型，難以讓學(xué)生理解和掌握。結(jié)合《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容及課程特點，采用多媒體教學(xué)為主的教學(xué)方式，大大提高了教學(xué)效果。在講述三元相圖時，將相圖進(jìn)行拆分、重組，可以很清晰的把點、線、面的具體位置及相互關(guān)系展示給學(xué)生。多媒體教學(xué)通過形象、逼真的動畫形式，從靜態(tài)到動態(tài)、從平面到立體、從單色到彩色、具有局部結(jié)構(gòu)解析功能、全方位演示課程的重點和難點教學(xué)內(nèi)容，極大的豐富了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)信息量，擴(kuò)充了教學(xué)內(nèi)容，既有利于學(xué)生空間概念的建立，正確理解材料微觀結(jié)構(gòu)的特點和宏觀性質(zhì)及其應(yīng)用之間的相互關(guān)系，又提高了教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使教學(xué)效果得到了明顯的提高。

1.2 “參與式”和“互動式”教學(xué)

在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的講授過程中，讓學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體參與教學(xué)，針對不同的教學(xué)內(nèi)容，采用學(xué)生分組討論、學(xué)生代表上臺講授、同學(xué)間辯論、老師點評等教學(xué)方法，使學(xué)生感受到自己是教學(xué)的主體，引導(dǎo)他們在民主、寬松、和諧的課堂氣氛中自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)。讓學(xué)生變“被動學(xué)習(xí)”為“自主學(xué)習(xí)”，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動性、創(chuàng)造性為前提，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生“愛學(xué)習(xí)”。促進(jìn)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的正確方法，使學(xué)生“會學(xué)習(xí)”。另外，通過布置部分教學(xué)內(nèi)容自學(xué)、閱讀一些必要的參考書、撰寫小論文等形式，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，獨(dú)立思考，大大提高了學(xué)習(xí)的能動性。

2 知識體系的融會貫通

高效的課堂要以扎實的教學(xué)內(nèi)容為載體。扎實的教學(xué)內(nèi)容是課堂教學(xué)促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的載體。課堂教學(xué)并不是教學(xué)內(nèi)容越“多”越好，也不是越“難”越好[2]，而是要在了解學(xué)生的實際發(fā)展水平和特點的基礎(chǔ)上，合理地確定教學(xué)內(nèi)容的重點。因此，課堂上教師要以“精講多練”方式落實教學(xué)重點，要讓學(xué)生扎實掌握基礎(chǔ)知識，發(fā)展熟練的基本技能。在分析和講解各種材料理論體系時，我們都從理論范疇和科學(xué)體系層面進(jìn)行融會貫通。例如在講授材料中的質(zhì)點擴(kuò)散、結(jié)構(gòu)缺陷類型、界面偏析、相變類型、表面帶電等時均進(jìn)行了整合貫通，使學(xué)生既能夠把握材料的共性，又能熟悉材料的個性。

材料科學(xué)在理論上的交叉融合已日益明顯，材料制備和使用過程中許多概念、現(xiàn)象和轉(zhuǎn)變都存在著許多相似之處[3]。例如馬氏體相變理論最初由金屬學(xué)家建立，廣泛應(yīng)用于鋼的熱處理理論解釋。而氧化鋯增韌陶瓷中同樣也發(fā)現(xiàn)了馬氏體相變現(xiàn)象，并作為陶瓷增韌的一種有效方法。又如缺陷行為、平衡熱力學(xué)、擴(kuò)散、塑性變形和斷裂機(jī)理、界面的精細(xì)結(jié)構(gòu)與行為、晶態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、不同類型材料中的電子遷移理論等可以用來解釋不同類型材料的行為。這些都為材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容整合提供了十分良好的基礎(chǔ)和可能性。

3 注重實踐環(huán)節(jié)，學(xué)以致用

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程所面臨的學(xué)時數(shù)不足與當(dāng)代知識信息量迅速增加、課程內(nèi)容的不斷拓展和更新的矛盾日益加劇，深化教學(xué)改革迫在眉睫。如何提高《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)效果，形成知識傳授、思維方法與能力培養(yǎng)、創(chuàng)新精神相互滲透形成的完整系統(tǒng)，課題組成員進(jìn)行了深入的嘗試和探索，從教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改進(jìn)，到融匯情感教育，千方百計調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，注重實踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生學(xué)以致用，達(dá)到了較理想的教學(xué)效果。實驗環(huán)節(jié)可幫助學(xué)生鞏固和加深對理論知識的理解，掌握基本實驗技能，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際，自己動手分析、解決問題的能力。目前，我們材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗室，通過實驗課程的基本訓(xùn)練，學(xué)生擁有了較多的實踐和動手機(jī)會，實踐技能和創(chuàng)新能力得到較大程度的培養(yǎng)。實驗教學(xué)在材料科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)中占有重要地位，加強(qiáng)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的實驗教學(xué)，可以幫助學(xué)生鞏固理論知識，掌握實驗技能。

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是一門與實驗和工程實踐緊密相聯(lián)的學(xué)科。強(qiáng)化課程實驗和實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，無論對于學(xué)生基礎(chǔ)理論的掌握還是工程實踐能力的培養(yǎng)都具有舉足輕重的作用。以提高學(xué)生分析和解決實際問題的能力是我們高校教育的重中之重，但長期以來《材料科學(xué)基礎(chǔ)》實驗的開設(shè)都是沿用實驗教材上所設(shè)置的內(nèi)容，大多是一些驗證性實驗。為了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，我們的實驗部分逐步調(diào)整為兩個部分：一部分為驗證性實驗，訓(xùn)練學(xué)生材料配置的基本技能和掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識；另一部分則為綜合性實驗，如樣品的制備、材料的分析等，提前將實驗內(nèi)容布置給學(xué)生，讓學(xué)生查閱資料，自擬實驗方案，準(zhǔn)備實驗材料，一直到自主完成實驗操作，處理好數(shù)據(jù)，上交數(shù)據(jù)報告等全過程。這對學(xué)生的獨(dú)立性培養(yǎng)很有益處，對他們將來做科研也很有幫助，對我們老師也有了更高的要求。在教學(xué)實踐中，將“粘土性能測定及差熱分析”設(shè)計為綜合實驗，涉及到粘土白度、表面電位、陽離子交換容量、膨脹容、膠質(zhì)價等物理性能測定，粘土的鈉化、有機(jī)改性，差熱分析等。學(xué)生在教師指導(dǎo)下分析粘土的物理性能，對改性前后粘土進(jìn)行查熱分析并對比，對實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，鍛煉了實際動手能力，培養(yǎng)了分析問題能力。在實驗教學(xué)中打破傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動接受的缺點，使學(xué)生逐步形成以自助式學(xué)習(xí)方式，將實驗教學(xué)由封閉變?yōu)殚_放，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)質(zhì)量。針對材料科學(xué)基礎(chǔ)課程已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容安排驗證性實驗，鞏固已學(xué)過的知識，培養(yǎng)學(xué)生動手和親自設(shè)計實驗的能力，通過加強(qiáng)實驗和實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生加深了材料的成分結(jié)構(gòu)的了解。

在加強(qiáng)實踐的教學(xué)改革中，采取實驗教學(xué)課程建設(shè)與學(xué)院平臺實驗室建設(shè)相結(jié)合的方式，推進(jìn)課程實踐教學(xué)的全面提高。通過加強(qiáng)實驗和實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生加深了材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、材料制備工藝材料、使用性能之間有著相互依存、彼此影響的復(fù)雜關(guān)系的理念，有效地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，使學(xué)生既提高了實驗動手能力，又進(jìn)一步鞏固了課堂教學(xué)的內(nèi)容，取得了新教學(xué)培養(yǎng)模式的良好的教學(xué)效果。

在不斷的教學(xué)改革實踐中，良好的教學(xué)效果已初見端倪。但教育教學(xué)改革是一個新的事物，總會出現(xiàn)這樣那樣的新問題，這就需要我們認(rèn)真地區(qū)對待去解決，從中改進(jìn)我們的教學(xué)效果，提高我們的教學(xué)質(zhì)量。此外，從與科學(xué)技術(shù)和人類文明社會發(fā)展相適應(yīng)的角度上說，教育教學(xué)改革也是永無止境的。教學(xué)質(zhì)量是高等教育的主題，只有不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，深化《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革，才能提高材料科學(xué)基礎(chǔ)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。必須正確認(rèn)識到《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革是一項涉及面廣、科學(xué)性強(qiáng)的系統(tǒng)工作。在教學(xué)改革中，必須始終抓住基礎(chǔ)理論和工程實踐相結(jié)合的特征。只有勇于實踐和探索，并不斷充實和完善，才能達(dá)到培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、高素質(zhì)和復(fù)合型人才的目標(biāo)。今后我們要對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程改革做更多的具體的探索和調(diào)查研究，以總結(jié)其中的教改效果和經(jīng)驗教訓(xùn)，通過不斷地實踐、不斷地認(rèn)識、不斷地完善，相信我們定會走出一條適合于材料科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的成功之路。

［1］師昌緒.跨世紀(jì)材料科學(xué)技術(shù)的若干熱點問題[J].自然科學(xué)進(jìn)展，1999，9(1)：2-13.

［2］趙麗霞.高效課堂教學(xué)的六個特征[J].天津教育，2008，5：18-19.

［3］靳正國，郭瑞松，侯信，郭新權(quán)，胡繩蓀，盛京.大材料專業(yè)“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的教改認(rèn)識與實踐[J].高等工程教育研究，2005(增刊)，31-35.