《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的探索與思考

劉瑞平 趙會友 吳苗苗 馬向東 劉文言

（中國礦業(yè)大學(xué)〈北京〉材料科學(xué)與工程系，中國 北京 100083）

0 引言

材料科學(xué)基礎(chǔ)是我國高等學(xué)校材料專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。材料科學(xué)是近代科學(xué)發(fā)展最快的學(xué)科之一。近年來，在其相關(guān)研究領(lǐng)域如超導(dǎo)材料、納米材料、信息材料等許多現(xiàn)代技術(shù)研究領(lǐng)域取得了很多重要突破。材料科學(xué)領(lǐng)域的這些重大發(fā)展使材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)在新的歷史條件下已面臨許多新問題、新情況和新挑戰(zhàn)。這使得材料科學(xué)基礎(chǔ)的課程教學(xué)改革和創(chuàng)新勢在必行。根據(jù)多年講授材料科學(xué)基礎(chǔ)的心得和體會，本文針對材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)難點(diǎn)等方面提出一些措施和建議。

1 教學(xué)改革與實(shí)踐

1.1 精選教學(xué)內(nèi)容，注重各教學(xué)內(nèi)容的貫穿

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容很多，對于大多數(shù)院校來說，該門課程總學(xué)時有限，因此，精選教學(xué)內(nèi)容和明確重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容顯得尤為重要。比如晶體結(jié)構(gòu)、晶格缺陷理論、相圖以及回復(fù)與再結(jié)晶等是材料科學(xué)基礎(chǔ)的重要內(nèi)容，應(yīng)該重點(diǎn)講授，而固態(tài)相變等雖屬材料科學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容，但后續(xù)課程還要深入學(xué)習(xí)，在課程中可以盡量簡化。

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握材料學(xué)的基本理論和知識體系，當(dāng)然也要讓學(xué)生了解該學(xué)科領(lǐng)域的最新知識。因此在課程教學(xué)中適時把前沿和熱點(diǎn)方面的知識引入課堂教學(xué)，對傳統(tǒng)材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹R延伸和拓展也是非常必要的。這不僅可以讓學(xué)生強(qiáng)烈地感受到科學(xué)發(fā)展的脈搏和動力，有效拓寬學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、開闊視野、提高學(xué)習(xí)興趣，而且也給課堂教學(xué)增添了活力。材料科學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展也提供了豐富的素材，如準(zhǔn)晶、人工超晶格、納米材料、超導(dǎo)量子計算機(jī)材料的開發(fā)和應(yīng)用等，教師可結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)際和特點(diǎn)進(jìn)行取舍，向?qū)W生展現(xiàn)材料科學(xué)的豐富內(nèi)容。比如在講授共價鍵晶體結(jié)合時，可以介紹碳納米管和石墨烯的最新研究進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生的興趣。然而，需要注意的是，在進(jìn)行知識延拓時宜采用“宜簡不宜繁、宜短不宜長、宜定性不宜定量”的具體作法，以利于新舊內(nèi)容之間的聯(lián)系、區(qū)別和發(fā)展，使學(xué)生對所學(xué)的知識能理解、鞏固和應(yīng)用[1]。

對于一些課程內(nèi)容，大部分學(xué)生不具備學(xué)習(xí)應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識時，應(yīng)在適當(dāng)?shù)臅r候補(bǔ)充一些相關(guān)的基礎(chǔ)知識，以便于學(xué)生理解課程內(nèi)容。在補(bǔ)課方式上，以側(cè)重基本概念，缺什么補(bǔ)什么，什么時候需要什么時候補(bǔ)的方式為好。如果集中時間補(bǔ)，等到真正要用某個結(jié)論時，學(xué)生早已遺忘[2]。另外，在精選、強(qiáng)化一些教學(xué)內(nèi)容，簡化另外一些內(nèi)容的同時，還要注意在整個材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)環(huán)節(jié)中始終貫徹一條主線[3]，即材料科學(xué)是研究材料的結(jié)構(gòu)/成分、合成/制備工藝、材料性能、使用效能以及應(yīng)用之間相互關(guān)系的科學(xué)，以使學(xué)生在學(xué)習(xí)時能夠很快的抓住重點(diǎn)，有利于對知識體系的掌握。

1.2 改進(jìn)教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)方法就是在教學(xué)過程中為完成一定的教學(xué)目的、任務(wù)所采取的教學(xué)途徑或教學(xué)程序。教學(xué)方法的改進(jìn)要求“教”的成分不斷減少，“學(xué)”的成分不斷增加，以擺脫“填鴨式”教學(xué)的模式。這要求我們更多地采用討論法教學(xué)和引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)；同時在課堂進(jìn)行講授法教學(xué)時，更多采用啟發(fā)式教學(xué)，特別要有效地利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)的興趣。

課時允許時，可以加強(qiáng)討論式教學(xué)。選擇合適的題目，讓學(xué)生作為教學(xué)活動的主體，鼓勵學(xué)生不唯師，敢于標(biāo)新立異，提出獨(dú)到見解，敢于突破傳統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)和探索問題。這樣有助于學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。

討論式教學(xué)雖好，但當(dāng)課時有限時，就不能過多使用。這時采用啟發(fā)誘導(dǎo)式教學(xué)才是更有效的方法。在啟發(fā)誘導(dǎo)式教學(xué)中，教師不僅要精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程，加強(qiáng)教與學(xué)的雙向交流，教師要引導(dǎo)學(xué)生互動，有效誘導(dǎo)學(xué)生的思維；同時要給學(xué)生留有充分的思維空間，啟發(fā)學(xué)生思考、推理。采用啟發(fā)誘導(dǎo)式教學(xué)，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性[5]。

另外一個可以采用的教學(xué)方式是研究式教學(xué)。科研是研究型大學(xué)職能表現(xiàn)的一個重要的方面，實(shí)施研究式教學(xué)，教給學(xué)生獲取知識、探求真理的方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科研能力[5]。這里所說研究型教學(xué)更多地是指針對一定的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計一些研究性課題，組織學(xué)生查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料后思考討論，針對課題寫出一些小論文。通過這樣的過程，可以使學(xué)生拓展視野，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和思維能力。

1.3 充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生興趣

課堂信息量的增加，使學(xué)生很難記好筆記，課后復(fù)習(xí)整理。因此，向?qū)W生公開的電子教案或多媒體課件是多媒體教學(xué)的重要環(huán)節(jié)[6]。為提高課件的教學(xué)效果，教師在制作課件前要認(rèn)真?zhèn)湔n。首先要根據(jù)教學(xué)大綱選出重點(diǎn)和難點(diǎn)；其次是要廣泛收集相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合本學(xué)科領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)，以期深入淺出、循序漸進(jìn)，便于學(xué)生理解。多媒體課件的開發(fā)要體現(xiàn)出互動性與趣味性，擺脫呆板與單調(diào)，能激發(fā)學(xué)生的思考與興趣。

在課件制作過程中要靈活運(yùn)用先進(jìn)的多媒體技術(shù)，使課件內(nèi)容的重點(diǎn)突出，頁面內(nèi)容簡潔，文字大小適中，顏色搭配恰當(dāng)，保持頁面有足夠的清晰度。課件的制作不能僅僅局限于PowerPoint，要在創(chuàng)新上下工夫，充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，更多利用Authorware，F(xiàn)lash，Java等多媒體新技術(shù)。這樣既能適當(dāng)運(yùn)用聲音、圖像或動畫等增強(qiáng)頁面的趣味性，也能使學(xué)生理解的更容易。特別是三維動畫技術(shù)的合理運(yùn)用對于很多材料科學(xué)基礎(chǔ)知識，例如晶體結(jié)構(gòu)、對稱操作等的理解有很大的幫助。

2 結(jié)束語

隨著材料學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革勢在必行。如何把這種教學(xué)改革做好，有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地提高教學(xué)效率和質(zhì)量，需要我們教育工作者不斷提高自身的能力，做出更多的研究和探索。

［1］鄭文琛.固體物理教學(xué)現(xiàn)代化的一些實(shí)踐與思考[J].大學(xué)物理,1998,17(10):34-36.

［2］羅益民.淺談工科研究生的固體物理教學(xué)[J].有色金屬高教研究,1996(3):72-73.

［3］李強(qiáng).美國和歐洲的材料科學(xué)與工程教育[J].高等理科教育,2002(6):33-40.

［4］孟影,邵繼紅,華揚(yáng).固體物理教學(xué)改革的探索[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報,2010,28(6):43-44.

［5］范群成,徐彤,席生岐,王豫躍.研究型教學(xué)在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的實(shí)踐與思考[J].中國大學(xué)教學(xué),2012(8):61-62.

［6］許德平,王永剛,王啟寶.利用多媒體提高教學(xué)效率的探討[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2002:154-158.