西部民族院校《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)方法改革探討

汪德偉

(北方民族大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

材料科學(xué)的發(fā)展及其應(yīng)用是人類社會進步的階梯。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類生活水平的不斷提高，人們對新能源需求的急劇增加的同時也提出了更高的要求。新能源材料與器件專業(yè)正是在這種背景下誕生的2011年正式被教育部列為新增專業(yè)，北方民族大學(xué)在2012年獲得該專業(yè)的招生資格。材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是新能源材料與器件專業(yè)的核心課之一，被很多院校相關(guān)專業(yè)列為研究生入學(xué)考試的必考科目。該課程在工科基礎(chǔ)化學(xué)，大學(xué)物理及高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間起到紐帶和橋梁的作用，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和運用基礎(chǔ)理論解決實際問題的能力起到了鋪墊和引領(lǐng)作用。該課程同時也是學(xué)生進入材料科學(xué)領(lǐng)域的重要入門課程，為后續(xù)專業(yè)課程例如固體物理和半導(dǎo)體物理與器件的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，學(xué)生對材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的掌握程度的好壞直接影響著學(xué)生對材料科學(xué)的興趣和知識面的廣泛程度，并直接影響著對后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的積極性。此外，針對西部民族院校學(xué)生基礎(chǔ)差異大的特點，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已難以滿足新形勢下人才培養(yǎng)的要求。為切實做好民族院校材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)構(gòu)建符合我校的教育教學(xué)模式是一項重要的課題。據(jù)此，在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)工作中開展研究性教學(xué)，探討該課程的教學(xué)模式有利于培育學(xué)生的實踐能力，推動社會急需的創(chuàng)新型新能源材料專業(yè)類人才的培養(yǎng)具有深遠的意義。本文結(jié)合我校新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，針對該課程的教學(xué)模式進行初步的探索和實踐，以獲取適合西部民族院校新能源材料與器件專業(yè)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式。

1 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程內(nèi)容的設(shè)置

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程著眼于材料的基本理論和共性問題，以無機非金屬材料為基礎(chǔ)，但并不局限于無機非金屬材料，而是將金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料及復(fù)合材料等結(jié)合在一起[1]。因此課程內(nèi)容涵蓋面廣、理論知識多，還與生產(chǎn)實踐聯(lián)系緊密?？傮w上講，課程內(nèi)容具有“五多一強”的特點，即：內(nèi)容頭緒多、概念定義多、原理規(guī)律多、理論推導(dǎo)多、交叉性強[2]。有時還要用到很多高中和初中學(xué)過的數(shù)學(xué)和幾何知識，而這些知識大部分被遺忘加之概念抽象而乏味、計算過程復(fù)雜，讓學(xué)生難以理解，也就更談不上利用理論知識來解釋或者指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，這使得這部分學(xué)生逐漸失去了學(xué)習(xí)熱情和積極性。為此，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、制定適合我校學(xué)生并且科學(xué)合理的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》內(nèi)容將對提高該課程的教學(xué)效果，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法進而將理論用于實踐具有重要的意義[3]。

1.2 西部民族院校學(xué)生的特點

西部民族院校的學(xué)生絕大多數(shù)來自于少數(shù)民族地區(qū)，以北方民族大學(xué)為例，少數(shù)民族學(xué)生比例高達60%并且農(nóng)村生源比例也高達65%，因此學(xué)生入學(xué)成績差異大、貧困生多，學(xué)習(xí)狀態(tài)不穩(wěn)定而且存在風(fēng)俗習(xí)慣和語言文化的差異。此外，“90后”學(xué)生普遍缺乏刻苦鉆研、嚴(yán)于律己的精神，學(xué)習(xí)自主性差，自身定位不明確，容易受周圍環(huán)境變化的影響。針對我校人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生特點，計劃從教學(xué)方法和教學(xué)手段入手對該課程進行教學(xué)改革，從根本上提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，以適應(yīng)我校的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2 結(jié)合專業(yè)特點優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

新能源材料與器件專業(yè)主要培養(yǎng)掌握新能源材料、新能源器件設(shè)計與制造工藝、測試技術(shù)等方面的專業(yè)基本理論與基本技能的復(fù)合型人才。材料科學(xué)作為一門應(yīng)用性科學(xué)，無論是新能源材料的研究、制備還是實際應(yīng)用都離不開材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識的指導(dǎo)。在課程體系上，根據(jù)新能源材料與器件專業(yè)偏重?zé)o機非金屬材料的特點，重點全面介紹材料共性知識，立足于解釋材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系等基本問題、注重不同種類材料之間的交叉和滲透。但是幾乎所有的教材都受編者所在的學(xué)校學(xué)科設(shè)置和自身科研方向的影響，難免或多或少地增加其相對比較熟悉的知識點。這就需要結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生特點對教學(xué)內(nèi)容做以優(yōu)化整合，調(diào)整之后的課程內(nèi)容主要包括三大部分-材料結(jié)構(gòu)、相圖和反應(yīng)動力學(xué)，側(cè)重介紹材料組成、結(jié)構(gòu)、性能、制備和應(yīng)用之間的關(guān)系。涵蓋晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、相圖等難度大的章節(jié)，刻意放慢其講解速度給學(xué)生留有充分的理解消化時間。此外，及時布置作業(yè)和章節(jié)測試使學(xué)生對知識點進一步鞏固。對于新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)第一部分的時候需要花費較多的時間來復(fù)習(xí)和彌補

相關(guān)知識，而最后一部分主要側(cè)重工藝學(xué)，后續(xù)還有相關(guān)的專業(yè)課或者選修課對其進行專門詳細的講解，因此該部分內(nèi)容可做適當(dāng)刪減。此外，該課程不同章節(jié)之間的銜接性較差，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很容易遺忘一些已經(jīng)學(xué)過的重要知識點，因此需要對一些章節(jié)講授的順序需要進行調(diào)整。例如，在課程教學(xué)中將第七章擴散與固相反應(yīng)調(diào)整至第二章晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷后講解，因為第七章和第二章銜接性較強，而其他后續(xù)章節(jié)與第二章內(nèi)容相關(guān)性不強。

3 教學(xué)科研相結(jié)合

提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵，在教學(xué)過程中，緊跟學(xué)科最新發(fā)展方向、結(jié)合專業(yè)內(nèi)容及時介紹材料科學(xué)不斷涌現(xiàn)的新材料、新方法、新理論和新工藝，使學(xué)生在學(xué)習(xí)無機材料科學(xué)基礎(chǔ)理論的同時， 了解無機材料科學(xué)進展及研究前沿， 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣; 另一方面，也能拓寬學(xué)生的知識面和培養(yǎng)學(xué)科思維，引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)問題的思考，為今后進一步深造和從事科研工作打下基礎(chǔ)。例如，講授晶體結(jié)構(gòu)中石墨和金剛石結(jié)構(gòu)時，介紹化學(xué)組成同樣是碳的碳納米管、石墨烯和C60(富勒烯/足球烯)的結(jié)構(gòu)；講解晶體對稱性時，介紹準(zhǔn)晶的概念；講授表面結(jié)構(gòu)時，引入納米材料概念及其五大特性；講授潤濕與不潤濕理論時引入超疏水的概念及現(xiàn)實生活中的實例等等。此外，在講授學(xué)科前沿的同時介紹一些著名的科學(xué)家，進一步增進學(xué)生對材料科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

4 積極尋找不同課程之間的交叉點

在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》這門基礎(chǔ)理論課所講授的很多內(nèi)容在另一門專業(yè)性強的《新能源材料概論》中均有很多的應(yīng)用。將這些涉及到知識點尋找出來并及時加以聯(lián)系使學(xué)生對這些知識點的理解得到加深記憶也會更加深刻。例如第一章的晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)知識點在新能源材料概論課程中的鋰離子電池這一章中的電極材料結(jié)構(gòu)分析中會用到；第二章點缺陷和固溶體的相關(guān)知識點在新能源材料概論課程中的太陽能電池和燃料電池等章節(jié)也得到具體的體現(xiàn)。

綜上所述，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是新能源材料與器件專業(yè)非常重要的一門專業(yè)核心課，為后續(xù)專業(yè)課程的開展起到至關(guān)重要的作用也直接影響著后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的積極主動性。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，在建設(shè)創(chuàng)新型國家的背景下，應(yīng)始終堅持以學(xué)生為教學(xué)的中心，緊跟現(xiàn)代材料科學(xué)發(fā)展的步伐，不斷提高教學(xué)質(zhì)量以適應(yīng)新形勢下人才培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻

[1]王紅潔,徐 彤,席生岐,等.“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程研究型教學(xué)改革與實踐[J].高等教育研究學(xué)報,2015,38(4):117-120.

[2]孫 朗,張愛清.以創(chuàng)新為目的的民族高校材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)課程教學(xué)模式的探討[J]. 湖北科技學(xué)院學(xué)報,2014,34(1):109-111.

[3]宋曉嵐.“無機材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建設(shè)與教學(xué)改革探討[J].理工高教研究,2004,23(2):109-111.