《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革實踐與探索

陽建君　范才河　歐玲　孫斌　蹇海根　顏練武　劉富生

【摘要】根據(jù)湖南工業(yè)大學(xué)冶金與材料工程學(xué)院冶金和材料類專業(yè)教學(xué)改革要求，筆者對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的內(nèi)容，課程教學(xué)方法和教學(xué)手段，借助現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，融合線上線下教學(xué)，并通過動畫等小視頻，展示抽象的位錯運動過程等，增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實踐，基礎(chǔ)知識點與前沿技術(shù)的聯(lián)系、增加課程教學(xué)的趣味性和提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提升教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】材料科學(xué)基礎(chǔ)? 晶體學(xué)? 教學(xué)改革

湖南工業(yè)大學(xué)金屬材料工程系歷史可追溯至上世紀60年代株洲冶金工校的粉末冶金教研組，于2009年調(diào)整為金屬材料工程系。金屬材料學(xué)科建設(shè)有《材料科學(xué)基礎(chǔ)》省級精品課程1門，大二學(xué)生在學(xué)習(xí)完《材料工程力學(xué)》和《材料基礎(chǔ)化學(xué)》等基礎(chǔ)課程后，開始該課程的學(xué)習(xí)，但學(xué)生總體反應(yīng)課程難度較多，概念多，內(nèi)容豐富，有些內(nèi)容難理解等，像回復(fù)和再結(jié)晶對材料性能的影響，明顯不同，這些內(nèi)容學(xué)生有時分不清楚。筆者近幾年來，每年都從事《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)工作，針對學(xué)生反映的這些問題，在長期的教學(xué)工作中，幾位主講教師采用了一些教學(xué)改革措施，取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生對內(nèi)容的理解更加清晰?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)及學(xué)生知識體系的構(gòu)筑具有非常重要的作用。但這門課程內(nèi)容多，理論性強，學(xué)生普遍反映“難理解、難記憶、難應(yīng)用”，因此除了授課時要突出重點、講清難點以外，還要注重講課的方式，采用有效的教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效果。

1、合理選擇教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)課時分配

全面統(tǒng)計金屬材料工程專業(yè)和冶金工程專業(yè)等的課程設(shè)置和教學(xué)知識點分配情況，并結(jié)合多年來學(xué)生就業(yè)情況對材料科學(xué)基礎(chǔ)知識的訴求，并咨詢相關(guān)專業(yè)教師課程教學(xué)內(nèi)容，統(tǒng)計專業(yè)課程相關(guān)相近教學(xué)內(nèi)容，注重相關(guān)課程與《材料科學(xué)基礎(chǔ)》銜接和相似處，項目組成員討論合理確定課程內(nèi)容、重點和難點等，合理分配各章節(jié)的課時。比如冶金工程專業(yè)學(xué)生，在學(xué)習(xí)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了《高溫物理化學(xué)》課程，《高溫物理化學(xué)》課程中已經(jīng)講述了三元相圖。我在給冶金工程專業(yè)學(xué)生講述《材料科學(xué)基礎(chǔ)》時，就淡化了三元相圖，而把課時轉(zhuǎn)移到金屬熱處理的講述，因為冶金工程專業(yè)培養(yǎng)方案中，沒有設(shè)置《熱處理原理與工藝》這門課程，而冶金專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事的工作，很多都與熱處理相關(guān)。

2、傳統(tǒng)的教學(xué)模式與“互聯(lián)網(wǎng)+”相結(jié)合

將多媒體教學(xué)與黑板板書等教學(xué)方式結(jié)合起來，如在講授晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、鐵碳相圖時，常將實物模型與多媒體教學(xué)結(jié)合，增強了學(xué)生形象思維的能力，提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。同時充分利用網(wǎng)絡(luò)，查找網(wǎng)絡(luò)視頻教程和相關(guān)動畫等，變抽象為具體、變復(fù)雜為簡單;課程重點和難點缺少的動畫，原子團在內(nèi)壁表面形核和長大過程示意圖等;利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)查閱最新科技動態(tài)資料和生產(chǎn)應(yīng)用，把最新科技產(chǎn)品和生產(chǎn)應(yīng)用與《材料科學(xué)基礎(chǔ)》知識點聯(lián)系起來，并融入到課堂教學(xué)中，提高教學(xué)趣味性和新穎性。

3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的“線上”與現(xiàn)場面對面的“線下”教學(xué)模式相結(jié)合

湖南工業(yè)大學(xué)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺已經(jīng)建設(shè)，錄制了大量的小視頻，每個小視頻講述一個小知識點，教學(xué)組成員是網(wǎng)絡(luò)微課小視頻制作者，為本課程學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)提供師資力量保障，2019年9月份完成了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)，為“線上”本科教學(xué)工作的開展創(chuàng)造條件。傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)受到學(xué)習(xí)課時和學(xué)習(xí)場地的限制，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》這門課程內(nèi)容豐富，知識面廣，網(wǎng)絡(luò)微課將以知識點小視頻的方式彌補現(xiàn)場教學(xué)課時不足、內(nèi)容抽象等問題，同時開拓學(xué)生的視野。

4、實踐教學(xué)改革

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是一門基礎(chǔ)課程，不但基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，同時還需要開展實踐教學(xué)活動，通過課程實驗，鞏固所學(xué)的知識。例如通過觀察飽和NH4Cl水溶液的結(jié)晶過程，充分了解樹枝晶的生長過程;測試不同碳含量鋼的洛氏硬度等，分析材料強度與碳含量間的關(guān)系;觀察金相組織，分析不同碳含量鋼或鑄鐵的組織等。在綜合實驗內(nèi)容的組織上，由主講教師和實驗指導(dǎo)教師撰寫實驗指導(dǎo)書，實驗內(nèi)容上緊密結(jié)合本課程已學(xué)習(xí)的材料學(xué)基礎(chǔ)知識，綜合運用前面已學(xué)習(xí)的《物理化學(xué)》，《材料基礎(chǔ)化學(xué)》等課程的基本理論和知識。

5、變革考核方式

學(xué)生成績將采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺考核與傳統(tǒng)考核相結(jié)合的考核方式。建議網(wǎng)上教學(xué)平臺考核與傳統(tǒng)考核成績各占總評成績的50%。另外50%的成績采用傳統(tǒng)課程學(xué)習(xí)模式給予，即“平時+實驗環(huán)節(jié)+期末”的考核模式。平時成績包括課堂學(xué)習(xí)到課情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等綜合表現(xiàn)來打分。重點是要讓學(xué)生多參與課程學(xué)習(xí)當(dāng)中，同時提高學(xué)生實踐動手能力，加強學(xué)生對所學(xué)知識的理解和認識，加深理論知識與實踐的融會貫通。

6、結(jié)束語

湖南工業(yè)大學(xué)冶金與材料工程學(xué)院金屬材料專業(yè)和冶金工程專業(yè)都開設(shè)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程，針對不同專業(yè)的課程設(shè)置，并注重與其它課程的銜接，合適規(guī)劃《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容和課時安排。《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革是一個長期的過程，需要課程組成員和學(xué)院老師的不斷努力，改革教學(xué)方法和手段，加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)，才能達到提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)出具有扎實理論基礎(chǔ)、較強的實踐能力和一定的科研能力的學(xué)生的目的。

參考文獻：

[1]董兵海，王世敏，趙麗.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式探討[J].新課程研究，2008（135）：18-20.

[2]李洪波，劉洪麗，王靜等.“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程改革的認識與實踐[J].中國冶金教育，2009（06）：41-43.

[3]王靜，王素梅，宋春梅等.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革全面提高學(xué)生素質(zhì)[J].鑄造設(shè)備與工藝，2010（02）：249-254.

作者簡介：陽建君（1985-），男，湖南衡陽人，湖南工業(yè)大學(xué)教師，博士，主要研究方向為高強韌鋁合金材料。