針對(duì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

趙潔婷，王 楠

(長(zhǎng)春師范大學(xué)工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130032)

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是材料類(lèi)本科生進(jìn)入專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)階段的非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是研究材料成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能和應(yīng)用之間相互關(guān)系的新興學(xué)科。該課程著重闡述材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用，包括材料的微觀結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、材料的范性形變和再結(jié)晶、相平衡及相圖以及材料的物理特性等。該課程有較強(qiáng)的理論性，知識(shí)點(diǎn)繁多且相對(duì)抽象，不容易理解，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有一定的難度。為了解決這一問(wèn)題，許多院校平行獨(dú)立設(shè)置“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程，有助于學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)難點(diǎn)，提高他們的學(xué)習(xí)興趣，使理論課程和實(shí)驗(yàn)課程得以互補(bǔ)［1－2］。以往材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)均以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，通過(guò)授課觀察，這種形式的實(shí)驗(yàn)造成了學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)。學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)將所學(xué)知識(shí)忘記，做不到活學(xué)活用，不能為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下牢固的基礎(chǔ)。因此，對(duì)“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行教學(xué)改革有非常重要的意義。我校重在培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，要求學(xué)生掌握一定的基礎(chǔ)理論知識(shí)，具有一定的科研成果創(chuàng)造轉(zhuǎn)化能力。因此，開(kāi)設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)題目，不僅可以培養(yǎng)大學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新思維，還能夠提高他們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力［3－4］。本次教學(xué)改革是在原有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，拓展出創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，取得了良好的教學(xué)效果。

1 理論與實(shí)踐互補(bǔ)統(tǒng)一

學(xué)生學(xué)習(xí)的根本目的是“學(xué)以致用”，教師的教學(xué)目標(biāo)是“理論聯(lián)系實(shí)際”?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”課程不好理解，學(xué)生不容易掌握該課程的學(xué)習(xí)方法，最常見(jiàn)的問(wèn)題是學(xué)生對(duì)概念的混淆?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段來(lái)解答學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中的困惑。因此，實(shí)驗(yàn)題目的開(kāi)設(shè)要與“材料科學(xué)基礎(chǔ)”理論教學(xué)緊密結(jié)合，不能脫離理論教學(xué)實(shí)際，并且要有相對(duì)的獨(dú)立性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂不僅僅是學(xué)生解決課堂教學(xué)“遺留”問(wèn)題的地方，也是學(xué)生在掌握一定理論知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)拓視野、打開(kāi)創(chuàng)新思路的地方。通過(guò)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，一步一步引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思維，將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，把抽象的知識(shí)具體化，使繁雜的知識(shí)點(diǎn)連接成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，真正培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐過(guò)程

我校“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”為一門(mén)獨(dú)立的必修課程，課程學(xué)時(shí)為21學(xué)時(shí)。大學(xué)生處在思維活躍、創(chuàng)新能力強(qiáng)、精力旺盛的時(shí)期，如果他們的創(chuàng)新潛力得不到充分發(fā)揮，將嚴(yán)重制約其創(chuàng)新能力的發(fā)展，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。所以，開(kāi)設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性，讓學(xué)生勤動(dòng)腦、多動(dòng)手，從而優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大知識(shí)面，開(kāi)闊學(xué)生的視野。

教學(xué)改革實(shí)例過(guò)程如表1所示。首先，將原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，適當(dāng)?shù)貙⒁氲南冗M(jìn)科研設(shè)備與教學(xué)設(shè)備相結(jié)合。例如將“顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用”與“鐵碳合金相圖及平衡組織觀察”實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)某一金相組織進(jìn)行分析;同時(shí)增加對(duì)科研用高清解析顯微鏡的使用，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字處理，可以對(duì)某些組織成分近似定量。這個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)就是將原有的兩個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，并模擬畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。這樣可以使學(xué)生提前對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)有所了解，為他們今后更好地完成畢業(yè)論文打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，要對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)手能力的延伸。相平衡及相圖部分是材料科學(xué)基礎(chǔ)理論課程的重點(diǎn)章節(jié)，二元相圖的學(xué)習(xí)較之三元相圖簡(jiǎn)單一些，三元相圖較立體，在紙質(zhì)教材上的顯示比較抽象，學(xué)生對(duì)此理解困難。因此，在讓學(xué)生充分理解二元相圖知識(shí)點(diǎn)的前提下，引導(dǎo)他們獨(dú)立動(dòng)手制作完成三元相圖教具，將在教課書(shū)上的二維圖形轉(zhuǎn)換成立體化教具。學(xué)生首先通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)掌握了二元相圖的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，又通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的延伸，逐漸掌握三元相圖的知識(shí)點(diǎn)。三元相圖是建立在二元相圖的基礎(chǔ)上的，學(xué)生在掌握三元相圖的同時(shí)，又對(duì)二元相圖知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了鞏固，并可以熟練地應(yīng)用到實(shí)踐中去。對(duì)“金屬材料硬度測(cè)試”實(shí)驗(yàn)，不采用已經(jīng)熱處理完畢的實(shí)驗(yàn)試樣，讓學(xué)生提前自主設(shè)計(jì)熱處理方案，教師按照學(xué)生的方案進(jìn)行熱處理后，學(xué)生再進(jìn)行硬度測(cè)試，學(xué)生對(duì)由不同熱處理方式得到的材料硬度進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠很容易地掌握金屬材料熱處理的“四把火”。

表1 材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案實(shí)例

3 實(shí)驗(yàn)教改的效果檢驗(yàn)

通過(guò)與教授材料科學(xué)基礎(chǔ)理論課教師的交流可知，實(shí)驗(yàn)教改后學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握更牢固，他們可將繁雜的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，并對(duì)原本覺(jué)得枯燥的材料科學(xué)基礎(chǔ)課程產(chǎn)生了濃厚的興趣。材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)課方式是:每位學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱，結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完成一篇與材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的科技小論文。這既可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的掌握情況，又可以為學(xué)生后續(xù)畢業(yè)論文的撰寫(xiě)作好鋪墊。從作業(yè)的完成質(zhì)量能夠看出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并且達(dá)到了提高他們動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程要緊跟材料科學(xué)的發(fā)展。為了培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，應(yīng)因材施教，不斷創(chuàng)新，使實(shí)驗(yàn)課程和理論課程互補(bǔ)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，充分培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力，為他們今后進(jìn)行畢業(yè)論文寫(xiě)作乃至從事科研工作都打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］孟利，楊平，陳冷，等.新形勢(shì)下材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與思考［J］.中國(guó)冶金教育，2010(2):45－47.

［2］何奧平，穆梟，胡治流，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探［J］.大眾科技，2011(1):136.

［3］葛利玲，趙康，白力靜，等.“材料科學(xué)基礎(chǔ)”實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2009(4):10－12.

［4］楊雄.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課程的改革與實(shí)踐［J］.科教文匯，2006(2):81.