“材料研究方法”教學中開展研究性學習探究

胡先海,李 真，朱紹峰，劉 瑾，陳建利

(安徽建筑大學 材料與化學工程學院，安徽合肥 230601)

目前，傳統(tǒng)教學方法已經(jīng)遠遠滿足不了對于材料研究方法課程教學的需要，為了提高學生學習熱情和興趣，提高學生學習的主動性，改善教學效果[1]。近年來，筆者將研究性學習引入材料研究方法教學過程中，將課程的重點從對儀器的結(jié)構(gòu)功能和基本原理的認識調(diào)整到對不同樣品微觀結(jié)構(gòu)和化學成分分析研究方面，目的使學生將所學理論和實際應用有效結(jié)合起來，提高學習效率，改進學習方法，為材料研究方法教學改革進行有益的探索。

所謂研究性學習是一種適應新時代教育要求的新型學習方式，是指在教師指導下，學生根據(jù)各自的興趣、愛好，選擇不同研究課題，獨立自主或相互協(xié)作開展研究，從中培養(yǎng)創(chuàng)新和創(chuàng)造能力的一種學習方式[2-4]。材料研究方法課程中開展研究性學習的改革，將課程內(nèi)容與學生的研究課題有機結(jié)合，兩者相互促進、相互驗證，是提高課程教學質(zhì)量非常有效手段和方法。下面將探討材料研究方法教學工作中開展研究性學習的形式與主要過程。

1 優(yōu)化課程內(nèi)容

材料研究方法的理論授課內(nèi)容抽象、難于理解，被譽為材料類專業(yè)課學習難度最大的課程之一[5]。該課程主要介紹材料成分、結(jié)構(gòu)、微觀形貌等分析和測試的基礎(chǔ)的科學。內(nèi)容涉及無機非材料、高分子材料和金屬材料三大材料領(lǐng)域，主要包括色譜分析、光譜分析、電子能譜分析、衍射分析、電鏡分析五大類分析方法。盡管這些分析方法相對獨立，但是各種分析之間也存在千絲萬縷的聯(lián)系。因此，針對本課程內(nèi)容間存在的聯(lián)系，對課程內(nèi)容進行了優(yōu)化，先行著重講解色譜分離，再講解光譜、電子能譜和衍射對結(jié)構(gòu)分析，最后講解電鏡對微觀結(jié)構(gòu)和形貌觀察。

實驗教學是教學過程中設(shè)置重要環(huán)節(jié)，讓學生對大型設(shè)備的構(gòu)造原理和操作方法具有直觀和深入的認識，達到與理論相輔相成的作用。從以前的教學的效果來看，設(shè)置的實驗課沒有完全發(fā)揮出實驗教學的效果。近年來，隨著學院的整體科研水平提高，獲批的國家、省、市以及廳里的項目逐年增加，且與企業(yè)開展了全面的“產(chǎn)科研”合作。因此，我院的學生有更多機會參與到科研項目中。通過改變傳統(tǒng)的實驗教學方法，結(jié)合科研項目學生自主選擇實驗。在老師指導下，從原料的選擇和樣品制備開始，對材料的成分、結(jié)構(gòu)及性能等進行分析。最后，通過課程所學內(nèi)容對實驗數(shù)據(jù)綜合分析，撰寫實驗報告。實驗過程中加深和鞏固課堂教學內(nèi)容，激發(fā)學生學習的積極性和興趣，提高學生的理論水平和科研素質(zhì)。

2 改革教學模式

材料研究方法課程教學中開展研究性學習需要科研項目支撐，還要在實驗室和儀器在時間和空間的全方位配合。研究性學習的核心是“研究”和“學習”，學生不但自主學習課程內(nèi)容和參與課題研究，還需要把兩者有機結(jié)合，學生的理論水平和實驗動手能力將得到顯著提高[6]。主要從4個方面進行探索：

第一，根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)定研究課題，指導學生按照學習-研究-學習的流程展開研究性學習活動，培養(yǎng)學生從理論結(jié)合實際的能力。

第二，通過本專業(yè)開設(shè)綜合設(shè)計性實驗提出研究課題，引導學生將自主設(shè)計實驗方案與課程內(nèi)容相結(jié)合，增加學生在實驗過程中的自主學習和創(chuàng)新能力。

第三，通過生活和生產(chǎn)實際問題設(shè)定課題，使學生體會到研究性學習的實用價值，增強學生的專業(yè)興趣和創(chuàng)造力。

第四，利用科研項目，讓學生自主設(shè)計研究方案，在教師的指導下自主開展研究性學習，發(fā)揮學生的主觀能動性。

為了拓展材料研究方法課程的知識廣度和深度，培養(yǎng)學生對課程的興趣，增強創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。改革和重新設(shè)計材料研究方法教學方法和方式，研究性學習是探索改革教學方法和方式的重要內(nèi)容。改革教學方法和方式，在于改變傳統(tǒng)的單純“講授性”教學為“課程學習-研究課題確定-實驗驗證-課程學習”的研究性學習的教學方式。如下圖1

圖1 研究性學習教學主要模式

3 設(shè)計教學過程

根據(jù)材料研究方法實踐和應用性強的特點，運用課程教學中開展研究性學習來解決學生實踐和應用性不足的問題。學生通過課程內(nèi)容、綜合設(shè)計性實驗、生產(chǎn)和生活、科研項目等方面，將科研融入到課堂教學中，使每個學生通過具體研究項目進行研究性學習。充分挖掘課程內(nèi)容和研究課題之間的聯(lián)系，積極開展研究性學習，從而激發(fā)學習積極性、提高學生的綜合分析問題能力、加強了對所學知識的理解[7]。

第Ⅰ階段研究項目選定。老師將課程上的具體教學內(nèi)容，通過創(chuàng)設(shè)問題、假設(shè)或猜想等形式，改變成具有“可探究性”的研究內(nèi)容[8]。引導學生通過研究學習去解決問題。

第Ⅱ階段研究性學習實施階段。針對老師提出的問題，學生通過對課程內(nèi)容充分理解和掌握，再廣泛收集相關(guān)資料和深入的思考和研究，提出解決問題的方案。通過課題研究對提出的問題進行驗證。

第Ⅲ階段總結(jié)階段。研究性學習結(jié)束后，在教師引導下，全班集體討論課程內(nèi)容和課題研究相互關(guān)系，最后以論文的形式寫出自己的研究性學習報告。學生自主學習、思辨、質(zhì)疑、分析和解決問題能力得到提升。

4 教學效果

開展研究性學習前后學生考核成績和問卷調(diào)查評分的比較見表1?？梢钥闯鲩_展研究性學習后，學生考核成績和問卷調(diào)查評分明顯提高，并隨著開展時間的增加，效果越明顯。說明研究性學習的開展，提高學生的理論水平，激發(fā)學生學習的積極性和興趣。

表1 開展研究性學習前后學生考核成績和問卷調(diào)查評分的比較

5 總結(jié)

研究性學習在材料研究方法教學過程中的開展，明顯體現(xiàn)學生學習主體地位，不僅改善了課程的教學效果，激發(fā)了學生的學習和研究的激情，拓展了學生的視野，提升了學生的創(chuàng)新意識和解決綜合問題的能力，為創(chuàng)新型、復合型人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。目前，對于材料研究方法課程教學過程中開展研究性學習的方式和方法仍不夠完善，仍需進一步的探索。