《材料制備工藝學(xué)》課程教學(xué)改革的探討*

郭　雷, 范興星，張　恒，董小麗，石　維

(銅仁學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，貴州　銅仁　554300)

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《材料制備工藝學(xué)》課程教學(xué)改革的探討*

郭雷, 范興星，張恒，董小麗，石維

(銅仁學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，貴州銅仁554300)

《材料制備工藝學(xué)》是材料物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生的主要專(zhuān)業(yè)課之一，課程的設(shè)置是為了使學(xué)生獲得有關(guān)材料合成與制備方法的基本理論。但此課程內(nèi)容瑣碎，實(shí)踐性強(qiáng)，存在著一定的教學(xué)難度。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合本課程特點(diǎn)，就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段、實(shí)踐教學(xué)、課程考核等環(huán)節(jié)進(jìn)行改革。通過(guò)此次改革，我校的材料制備工藝學(xué)課程的教學(xué)效果滿足了人才培養(yǎng)要求，研究結(jié)論對(duì)其它課程改革也有一定的借鑒意義。

材料制備工藝；教學(xué)；改革；實(shí)踐

材料科學(xué)是研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能以及變化規(guī)律的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，是多學(xué)科交叉與結(jié)合的結(jié)晶，與工程技術(shù)密不可分。《材料制備工藝學(xué)》是一門(mén)研究材料制備新技術(shù)、新工藝以及實(shí)現(xiàn)新材料的設(shè)計(jì)思想，并使其投入應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科[1-3]。主要講授單晶材料、非晶態(tài)材料、薄膜、功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和功能高分子材料的合成與制備原理、方法和工藝過(guò)程。本課程的課程特點(diǎn)是工藝種類(lèi)繁多，涉及的知識(shí)量大、面廣，概念性和理論性強(qiáng)。但傳統(tǒng)的靜態(tài)教學(xué)方式，以教師講授為主，各種復(fù)雜的生產(chǎn)工藝流程及相應(yīng)的設(shè)備往往顯得很抽象，難以理解和掌握，學(xué)生積極性不高，這大大降低了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。因此，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等諸多方面的改革與思考勢(shì)在必行，這將有利于發(fā)展素質(zhì)教育，培養(yǎng)適應(yīng)新形勢(shì)的高素質(zhì)人才。作者認(rèn)為有必要從以下幾點(diǎn)來(lái)提高本門(mén)課程的教學(xué)效果。

1　優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)中要圍繞教學(xué)目標(biāo)，對(duì)講授內(nèi)容進(jìn)行有效合理地增減，為學(xué)生提供多元化的教學(xué)素材。首先，本課程是一門(mén)涉及到多學(xué)科知識(shí)的交叉性課目，材料科學(xué)方面的理論基礎(chǔ)如晶體結(jié)構(gòu)、相變等知識(shí)是是材料制備的理論基石，而材料工藝等內(nèi)容的講解需引用工程學(xué)中的電氣、機(jī)械及化工原理等知識(shí)。對(duì)于在其它課程中已經(jīng)講授到的基礎(chǔ)知識(shí)，要進(jìn)行回顧復(fù)習(xí)，有效地與要講授的內(nèi)容結(jié)合起來(lái)。其次，在課程的內(nèi)容方面，還要廣泛吸收和增加最新研究的成果。隨著科學(xué)研究的逐漸深入，不斷涌現(xiàn)出新的理論導(dǎo)向、合成技術(shù)、制備方法、加工手段，這就對(duì)《材料制備工藝學(xué)》課程的教學(xué)實(shí)踐提出了更高的要求。因此，教師可時(shí)時(shí)關(guān)注國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)期刊、科研網(wǎng)站(比如小木蟲(chóng)論壇、丁香園論壇、ResearchGate等)中材料制備領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)，把研究的熱點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容及時(shí)引入到教學(xué)中去。此舉可使教學(xué)內(nèi)容顯的豐富飽滿，也達(dá)到了教師講授內(nèi)容要“與時(shí)俱進(jìn)”這一目的。最后，課程中要選取一定的趣味性內(nèi)容進(jìn)行講授，比如在講到非晶體超導(dǎo)體材料時(shí)可對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)以講故事的方式給學(xué)生講解，這樣可激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，課本中的部分內(nèi)容可讓學(xué)生自學(xué)，使他們成為學(xué)習(xí)知識(shí)的主體。

總之，該課程內(nèi)容涉及廣且雜，但在日常教學(xué)過(guò)程中，要始終堅(jiān)持理論基礎(chǔ)與趣味性相融相通的原則，這樣的教學(xué)內(nèi)容安排更有利于學(xué)生后續(xù)知識(shí)的良性拓展。

2　改進(jìn)教學(xué)手段和方法

傳統(tǒng)的教育模式中，教師處于教學(xué)的主體地位，是知識(shí)的先行者和灌輸者，這極大地制約了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，教師需要進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)手段和方法，以滿足教學(xué)需要。

2.1啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)是伴隨素質(zhì)教育模式應(yīng)運(yùn)而生，是指教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，采用多種方式，以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，促使他們生動(dòng)活潑地學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維的養(yǎng)成。比如在講到晶體的平衡形狀這一章節(jié)時(shí)，教師可以提出這樣的問(wèn)題：同學(xué)們?cè)谌粘Ｉ钪卸家?jiàn)過(guò)什么形狀的晶體，它們的外觀上有什么特點(diǎn)？通過(guò)這樣的啟發(fā)式提問(wèn)與討論，可以很好的進(jìn)入Walff定理(即一定體積的晶體的平衡形狀總是總界面能為最小的形狀，σ(n)dA=最小)這一概念。

2.2強(qiáng)化教學(xué)手段

傳統(tǒng)的教學(xué)手段(比如板書(shū))具有單調(diào)、枯燥的特點(diǎn)，已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)要求，而多媒體輔助(比如PPT、Flash動(dòng)畫(huà))教學(xué)具有聲情并茂、視聽(tīng)結(jié)合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理的多媒體技術(shù)教學(xué)手段使原本信息量大、抽象、復(fù)雜的理論知識(shí)直觀的表現(xiàn)出來(lái)。如圖1為液相—固相平衡理論中提拉法生長(zhǎng)單晶所用到的提拉爐設(shè)備[4]，通過(guò)類(lèi)似圖片介紹和操作流程演示，可以加深學(xué)生對(duì)材料制備工藝流程的印象，使他們對(duì)材料的制備有一個(gè)感官上的認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，顯著提高教學(xué)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果。

圖1　實(shí)驗(yàn)室拍攝提拉爐實(shí)物圖

2.3討論式教學(xué)

討論式教學(xué)法強(qiáng)調(diào)在教師的精心準(zhǔn)備和指導(dǎo)下，為實(shí)現(xiàn)一定的教學(xué)目標(biāo)，通過(guò)預(yù)先的設(shè)計(jì)與組織，啟發(fā)學(xué)生就特定問(wèn)題發(fā)表自己的見(jiàn)解，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新精神[5]。通過(guò)課堂討論，可培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的欲望，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性，并提高他們的綜合素質(zhì)。討論式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)自學(xué)、自主探究的過(guò)程。在本課程教學(xué)安排中，筆者有目的地組織二次討論課，一次是學(xué)生根據(jù)自身感興趣的章節(jié)查閱最新研究進(jìn)展，將資料收集和整理，以PPT報(bào)告的形式展現(xiàn)給大家，然后全班同學(xué)提問(wèn)并討論；另一次討論是由學(xué)生自行設(shè)計(jì)特定材料的制備方案，進(jìn)行專(zhuān)題討論，將所學(xué)的知識(shí)貫穿起來(lái)，深入了解材料制備的基本原理，從工藝類(lèi)型和操作條件出發(fā)，了解反應(yīng)過(guò)程中影響材料制備的各種因素，學(xué)會(huì)有效、正確地應(yīng)用儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，解決材料制備過(guò)程的工藝優(yōu)化和參數(shù)控制等問(wèn)題。此方法既培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。

3　加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)

在講完每個(gè)章節(jié)的理論知識(shí)之后，教學(xué)中應(yīng)安排有相關(guān)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)。教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室并讓其操作某些實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以起到鞏固理論知識(shí)、提高動(dòng)手能力、訓(xùn)練綜合技能的作用。實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，可定期組織學(xué)生去城市周邊的材料生產(chǎn)企業(yè)學(xué)習(xí)，這樣可使學(xué)生對(duì)生產(chǎn)流水線、各主要設(shè)備有更深入地認(rèn)知，可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施，極大程度地考驗(yàn)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況和對(duì)實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)變能力。理論與實(shí)踐緊密銜接大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也為學(xué)生將來(lái)走向工作崗位提供了最初的鍛煉。

4　利用網(wǎng)上聊天工具輔助教學(xué)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，QQ等聊天工具逐漸普及。通過(guò)此類(lèi)聊天工具可實(shí)現(xiàn)師生的課下互動(dòng)，加強(qiáng)師生聯(lián)系，突破時(shí)空的界限，延伸課堂的空間，拓寬學(xué)生的知識(shí)面?？山⒁粋€(gè)群聊，學(xué)生遇到疑問(wèn)可及時(shí)向教師請(qǐng)教，老師根據(jù)學(xué)生反饋回來(lái)的信息可靈活調(diào)整授課方式和內(nèi)容。此外，還可以通過(guò)此類(lèi)工具的群文件上傳功能，布置作業(yè)，共同分享一些與課程相關(guān)的科普文章，使資源共享最大化。

5　改革課程考核方式

課程考核是人才培養(yǎng)過(guò)程中的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，但不同的教學(xué)內(nèi)容或手段應(yīng)采取與之相適應(yīng)的考核方式[6]。以往的以期末考試作為學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定唯一依據(jù)的考核方式，比較死板、嚴(yán)格，造成學(xué)生負(fù)擔(dān)過(guò)重，進(jìn)而嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。目前我們采用的是“平時(shí)成績(jī)+實(shí)踐成績(jī)+期末成績(jī)”的綜合考核方式。平時(shí)成績(jī)主要由學(xué)生課堂表現(xiàn)、作業(yè)、PPT報(bào)告等組成；實(shí)踐考核主要指學(xué)生到周邊企業(yè)調(diào)研時(shí)解決問(wèn)題的能力和在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手操作的能力；期末考核通過(guò)筆試閉卷進(jìn)行，主要包括概念、作用、種類(lèi)、特點(diǎn)、原理和工藝流程等，注重考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解程度。

6　結(jié)　語(yǔ)

《材料制備工藝學(xué)》是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，為了滿足材料專(zhuān)業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的要求，通過(guò)對(duì)本課程教學(xué)改革的探討，采取一系類(lèi)課程改革措施，收到了良好的效果，提升了學(xué)生對(duì)材料制備工藝基礎(chǔ)知識(shí)的理解以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。但本課程教學(xué)改革還要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的路程，只有不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，勇于創(chuàng)新，才能培養(yǎng)出具有工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)、復(fù)合型、創(chuàng)新型專(zhuān)業(yè)人才。

[1]周宏.材料制備與合成實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初步探索[J].教育教學(xué)論壇,2014(8):48-49.

[2]陳惠芬,王占勇,陳錕,等.材料制備與加工創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐[J].時(shí)代教育,2014(1):153-155.

[3]李家茂.材料制備與合成課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2011(5):123-124.

[4]曹茂盛,陳笑,楊酈.材料合成與制備方法[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2008:28-30.

[5]張曉燕,李鳳蘭,曲福來(lái),等.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)方法探討[J].高等建筑教育,2011,20 (1):79-82.

[6]馬毅龍,沈倩.材料制備技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].重慶與世界,2014,31(7):75-77.

Exploration of Course Reform of Materials Preparation Technology*

GUO Lei, FAN Xing-xing, ZHANG Heng, DONG Xiao-li, SHI Wei

(School of Material and Chemical Engineering, Tongren University, Guizhou Tongren 554300, China)

Materials Preparation Technologyisoneoftheobligatorycoursesforthestudentsmajoredinthisaspect.Theprimaryobjectiveofthecourseistoenablestudentstogainamasteryofmaterialsynthesesandpreparationprinciples.Butthecurriculumiscomplexandhigh-demandingofpractice,thereisacertaindifficultyinteaching.Tostimulatethestudents’learninginterestsandimprovetheteachingquality,aswellascombinedwiththecharacteristicsandproblemsofcourseitself,aseriesofusefulreformationsweremadefromtheseveralaspectssuchasteachingcontent,teachingmethodsandmeans,practicalteaching,andcurriculumassessment.Practicesprovedthattherequirementoftalentcultivationwassatisfiedthroughthisreform.Moreover,theresearchconclusionshavesomesignificantreferencetoothercurriculumreforms.

Materials Preparation Technology;teaching;reform;practice

銅仁學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(trxyDH1510)；貴州省125重大科技專(zhuān)項(xiàng) (No:QJH2013-027)。

郭雷 (1987-)，男，博士，副教授，主要從事新能源材料開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的研究。

G642.3

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1001-9677(2016)013-0187-02