《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探索

趙云霞+白佳海+周燕

摘要：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)材料科學(xué)與工程專業(yè)人才的基礎(chǔ)課程。針對本課程理論性強、內(nèi)容多、課時少、教學(xué)難點突出等特點，作者從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)和實驗教學(xué)五個方面對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行有益探索。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)基礎(chǔ)；教學(xué)改革；實驗教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）39-0112-02

一、引言

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，主要從一級學(xué)科層次上闡述材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與加工、性能和應(yīng)用之間的相互關(guān)系及制約規(guī)律。既具有較強的理論性，又與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密[1，2]。該課程的特點是理論性強、內(nèi)容枯燥、知識點多而且抽象，教學(xué)難點突出[3]。教師反映難講授，學(xué)生反映難理解、更難應(yīng)用[4]。為更好地解決這些問題，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，課題組在課程體系、教學(xué)方法及教學(xué)手段等環(huán)節(jié)進(jìn)行了一系列教學(xué)改革與實踐。

二、教學(xué)改革內(nèi)容

1.優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，形成新的教學(xué)體系。材料科學(xué)與工程專業(yè)主要培養(yǎng)有關(guān)材料研究、生產(chǎn)和制備加工的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。材料科學(xué)作為一門應(yīng)用性科學(xué)，無論是材料的研究、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)。隨著我校材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的不斷調(diào)整，原有的教學(xué)體系已不能滿足材料科學(xué)對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的要求，必須對原有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合，以適應(yīng)新的人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。在課程體系上，根據(jù)我校材料科學(xué)與工程專業(yè)偏重?zé)o機非金屬材料的專業(yè)特色，立足“二級學(xué)科材料與工程專業(yè)，面向一級材料學(xué)科基礎(chǔ)”，在全面介紹材料共性知識的基礎(chǔ)上，以無機非金屬材料為重點，適當(dāng)介紹金屬材料、有機高分子材料共性與個性特點的內(nèi)容，兼顧材料學(xué)知識的系統(tǒng)性和實踐性，突出材料的應(yīng)用技能。同時，立足于材料科學(xué)的基本問題，強調(diào)材料科學(xué)的共性，全面介紹材料共性與個性特點；在課程內(nèi)容上，課程體系改革與本學(xué)科和專業(yè)的教學(xué)改革相結(jié)合，正確處理課程建設(shè)與專業(yè)系列課程建設(shè)的關(guān)系。比如，針對本專業(yè)開設(shè)了《結(jié)晶學(xué)》課程，在講授結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容時我們做適當(dāng)取舍，只介紹與本專業(yè)有關(guān)的晶體化學(xué)基本原理；同時將課程建設(shè)與學(xué)科發(fā)展相結(jié)合，及時將材料領(lǐng)域最新的研究與成果融入課程教學(xué)中，不斷優(yōu)化完善教學(xué)內(nèi)容。在講授無機材料的聚集狀態(tài)時，以當(dāng)今熱點納米科學(xué)與納米材料為例來講授材料表面界面的特性、拓展學(xué)生的視野；在教學(xué)實踐中，以自身科研實例及工程科研實踐為例，強化前后各部分知識的銜接及前后知識的連貫應(yīng)用，如：晶體結(jié)構(gòu)及晶體缺陷知識點在高溫動力學(xué)擴(kuò)散中的應(yīng)用；擴(kuò)散知識點在固相反應(yīng)、燒結(jié)中的應(yīng)用等。

2.改革教學(xué)方法，提高學(xué)習(xí)主動性。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，教師是教學(xué)的主體，以教師講授為主。這種灌輸法教學(xué)模式，學(xué)生主動學(xué)習(xí)活動較少，教學(xué)效果不好。為此，課題組成員經(jīng)過多年的教學(xué)摸索，逐漸采用啟發(fā)式、探究式以及傳統(tǒng)課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。在講授新知識之前，教師提出與新知識有關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)，然后指出解決問題所需要的理論知識，進(jìn)而引出要講授的知識。這些教學(xué)方法不但可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，還能鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實際的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決實際問題的能力。每學(xué)習(xí)一章，都要求學(xué)生自己對本章內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)、歸納和整理，找出重點、難點以及各知識點的聯(lián)系與區(qū)別，使所學(xué)知識系統(tǒng)化、條理化，加深對所學(xué)知識的理解和記憶，同時強化習(xí)題課教學(xué)。針對學(xué)生對習(xí)題、課后練習(xí)無從下手的問題，每章均精選典型例題進(jìn)行重點講解，輔以課后作業(yè)或思考題。對一些簡單易學(xué)的知識點采取教師列出知識要點，學(xué)生自學(xué)和學(xué)生課堂講授相結(jié)合的方法，這樣既可以加深學(xué)生們對新知識的理解，又能鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力和培養(yǎng)學(xué)生獨立獲取知識的能力。實踐證明，這些教學(xué)方法以學(xué)生為中心，學(xué)生有意識地參與到課堂學(xué)習(xí)與教學(xué)中，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”是一門基礎(chǔ)理論和工程實踐緊密結(jié)合的課程。我院師資力量較強，科研能力、水平較高，科研課題較多，為以科研促教學(xué)提供了良好的教學(xué)條件。教學(xué)過程中，將課程的理論知識與生產(chǎn)實踐和科研中遇到的問題相聯(lián)系，使學(xué)生對所學(xué)的理論知識有了更形象的認(rèn)識和深刻的理解。例如，將相平衡中三元系統(tǒng)相圖理論應(yīng)用于水泥、玻璃及結(jié)陶瓷制備的工藝配方設(shè)計中；將固相反應(yīng)、燒結(jié)的基本原理應(yīng)用在水泥、功能陶瓷的燒結(jié)中等?？茖W(xué)研究不但能夠豐富教學(xué)內(nèi)容，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，有利于提高教學(xué)的質(zhì)量。

3.改革教學(xué)手段，提高教學(xué)效果?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容繁雜而抽象，理論性極強，學(xué)生在學(xué)習(xí)時易感到枯燥難學(xué)。為解決這個問題，課程組嘗試采取理論授課和實驗相結(jié)合、傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)效果。傳統(tǒng)的教學(xué)手段主要采取教師講解加課堂板書，時至今日它仍然是教學(xué)活動賴以存在的基本教學(xué)手段。但它存在信息量小、板書內(nèi)容不易保存、由于內(nèi)容抽象而難于講解清楚、缺乏生動性和趣味性等問題。特別是隨著培養(yǎng)計劃的重新修訂，授課學(xué)時減少，利用傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以完成教學(xué)任務(wù)。在課堂信息量逐漸增加的今天，傳統(tǒng)的教學(xué)手段必須與先進(jìn)的現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合，才能更好地完成教學(xué)任務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量，保證教學(xué)效果。隨著社會進(jìn)步和科技的發(fā)展，多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已經(jīng)迅速發(fā)展。與板書相比，多媒體教學(xué)能把抽象事物直觀化，把復(fù)雜問題簡單化，為教師教學(xué)的順利實施提供形象的表達(dá)工具。為此，課題組成員精心組織教學(xué)內(nèi)容，研制多媒體教學(xué)課件，建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，采用教師講解+課堂板書+多媒體課件相結(jié)合的教學(xué)方式，對一些抽象和難以理解的知識，運用模型或多媒體等教學(xué)手段以動畫的形式展現(xiàn)給學(xué)生，能更好地幫助學(xué)生理解相關(guān)的知識，提高教學(xué)效果。例如：晶體結(jié)構(gòu)、三元相圖分析、晶體中的位錯運動等內(nèi)容涉及到大量的空間概念，教師很難用語言和板書表達(dá)清楚，采用多媒體教學(xué)手段，將文字、圖像集成在一起，原來難于講解的知識通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)加以分析，學(xué)生易于理解和接受，大大改善了課堂教學(xué)的效果。endprint

4.加強課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，提高學(xué)習(xí)效率。信息技術(shù)的迅猛發(fā)展推動著高校教學(xué)改革的不斷深入，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)愈來愈顯現(xiàn)出在教學(xué)改革中的優(yōu)越性。網(wǎng)絡(luò)以其互動性、時效性、多元性、復(fù)雜性等特點，全方位滲透到大學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中。與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能使學(xué)生獲得更多的知識和信息。為適應(yīng)新形勢下課程教學(xué)改革，課題組成員以學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為依托，建立課程教學(xué)網(wǎng)站，完成各類教學(xué)資源庫的建設(shè)。課程教學(xué)網(wǎng)站的建立，能更好地服務(wù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，同時彌補了傳統(tǒng)教學(xué)在時間和空間上的不足，提高教學(xué)效果。

5.改革實驗教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)興趣。材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過實驗有助于學(xué)生理解相關(guān)知識點，鞏固所學(xué)的理論知識。傳統(tǒng)的實驗項目是根據(jù)所講授的知識點來設(shè)置，實驗項目分散，實驗內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課程聯(lián)系較少，致使學(xué)生做完實驗印象不深，對鞏固所學(xué)的理論知識作用有限。針對這種情況，課題組借修訂課程標(biāo)準(zhǔn)之際，對原有實驗項目和實驗內(nèi)容進(jìn)行改革，以加強實驗與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系。比如，為鞏固燒結(jié)的理論知識，增加了“陶瓷材料的燒結(jié)”實驗項目，實驗內(nèi)容直接與后續(xù)專業(yè)相聯(lián)系。學(xué)生自己獨立完成原料處理、成型、燒結(jié)和性能測試所有實驗環(huán)節(jié)，不但鍛煉了學(xué)生的動手操作能力，通過對結(jié)果的分析使學(xué)生更加理解到燒結(jié)理論對材料制備、生產(chǎn)的指導(dǎo)作用，同時了解到本課程與后續(xù)專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)性，明確了該課程在專業(yè)學(xué)習(xí)中的重要性，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高了學(xué)習(xí)該門課程的興趣和積極性。

三、結(jié)束語

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革是一項復(fù)雜而漫長的工程，需要在教學(xué)實踐中不斷地充實和完善。在教學(xué)過程中只有不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，繼續(xù)深化《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革，才能提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出具有扎實理論基礎(chǔ)和較強實踐和創(chuàng)新能力的復(fù)合型應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)：

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