多措并舉提高“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程課堂教學(xué)質(zhì)量

王彥平 王順花 李芳紅

[摘 要] 根據(jù)“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的課程性質(zhì)，圍繞教學(xué)內(nèi)容精選、教學(xué)手段和教學(xué)方法進(jìn)行了改革探索。在課程教學(xué)內(nèi)容中突出軌道交通特色，在課程教學(xué)方法中注重啟發(fā)式教學(xué)、理論聯(lián)系實(shí)際、及時總結(jié)等，在教學(xué)手段方面注重三維模型和三維動畫，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程課堂教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 材料科學(xué)基礎(chǔ);教學(xué)手段;教學(xué)方法

[基金項目] 2019年度蘭州交通大學(xué)本科教學(xué)改革重點(diǎn)項目“多措并舉提高《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程課堂教學(xué)質(zhì)量”（1010040822）

[作者簡介] 王彥平（1974—），男，甘肅會寧人，工學(xué)博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事工程防護(hù)材料研究;王順花（1967—），女，甘肅永靖人，理學(xué)碩士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事金屬材料研究;李芳紅（1971—），女，甘肅秦安人，工學(xué)碩士，講師，主要從事焊接工藝研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0217-02? ? [收稿日期] 2020-01-02

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是一級學(xué)科材料科學(xué)與工程本科專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，在國內(nèi)外材料專業(yè)教學(xué)中都倍受重視，我校面向材料科學(xué)與工程和材料成型及控制工程兩個本科專業(yè)開設(shè)了這門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程在學(xué)科知識構(gòu)建中起著基石的作用，是公共基礎(chǔ)課和專業(yè)課程之間一個必要的橋梁，也是研究生入學(xué)的考試課程，還是學(xué)生今后從事相關(guān)專業(yè)工作和科研的重要理論基礎(chǔ)。

我校從2002年開始招收材料科學(xué)與工程本科專業(yè)，2004年開始招收材料成型及控制工程本科專業(yè)。兩個專業(yè)開設(shè)的“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程主要采用多媒體結(jié)合板書的方法進(jìn)行授課。由于“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程具有需要理解的原理與規(guī)律多、需要記憶的概念與定義多、課程內(nèi)容知識點(diǎn)多且抽象的特點(diǎn)，學(xué)生普遍反映這門課程難理解、難記憶、難應(yīng)用，學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)效果不理想，補(bǔ)考人數(shù)居高不下。

為了適應(yīng)新時代本科教育要求，開展教學(xué)改革，在課堂教學(xué)中貫徹以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以持續(xù)改進(jìn)為保障的OBE教學(xué)理念，切實(shí)提高“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義。

一、精選教學(xué)內(nèi)容，突出專業(yè)特色

我校有材料科學(xué)與工程和材料成型及控制工程兩個本科專業(yè)，所培養(yǎng)的本科生主要在中國國家鐵路集團(tuán)有限公司下屬18個鐵路局集團(tuán)公司、中國中車下屬的機(jī)車車輛廠，以及中國建筑集團(tuán)有限公司、中國交通建設(shè)股份有限公司、中國中鐵股份有限公司等工程建設(shè)單位工作。為此，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上要突出專業(yè)特色，在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中篩選軌道交通特色工程案例，讓學(xué)生進(jìn)一步了解所講授的內(nèi)容在工程實(shí)踐中有哪些應(yīng)用，做到理論聯(lián)系實(shí)際，從而有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程課堂教學(xué)質(zhì)量。

二、教學(xué)方法改革

1.采用啟發(fā)式、類比法等教學(xué)方法。改變過去滿堂灌的教學(xué)方式，采用啟發(fā)式、類比法、歸納法等教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以學(xué)生作為教學(xué)工作的主體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，積極主動地思考問題。如在講解金屬的晶體結(jié)構(gòu)時，可以將內(nèi)容設(shè)計成表格，老師可重點(diǎn)講解面心立方金屬結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，而后讓學(xué)生通過課堂討論自學(xué)完成體心立方和密排六方結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容;又如在講授固態(tài)相變的均勻形核和非均勻形核時，可以采用類比法，類比液固轉(zhuǎn)變時的均勻形核和非均勻形核的內(nèi)容。這樣不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以提高學(xué)生的課堂參與度，從而有利于提高“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的課堂教學(xué)質(zhì)量。

2.理論聯(lián)系實(shí)際。根據(jù)我校學(xué)生的就業(yè)領(lǐng)域特色，在課堂講授“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程時，有意引入軌道交通特色工程案例，如在講授鋁合金的析出強(qiáng)化時，可以布置學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)高速列車車體材料和制造工藝的相關(guān)內(nèi)容，這樣有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維方式，提高學(xué)生分析解決問題的能力。

3.及時總結(jié)?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)是敘述性的原理，規(guī)律多，需要記憶的概念、定義多，課程內(nèi)容頭緒多，而理論計算少。而且該課程內(nèi)容枯燥、抽象，學(xué)生們普遍感覺難學(xué)。因此，每一章學(xué)習(xí)結(jié)束后，及時總結(jié)各個知識點(diǎn)之間的聯(lián)系和區(qū)別，讓學(xué)生寫出總結(jié)報告，這樣可以加深學(xué)生對知識的系統(tǒng)化和條理化，有助于學(xué)生對所學(xué)知識的理解和記憶。

4.分組討論。為了貫徹OBE教學(xué)理念，提高學(xué)生的課堂參與度，課程教學(xué)過程中可以嘗試開展分組討論。將學(xué)生分成幾個小組，每一組布置一個題目，先讓學(xué)生課后互相討論共同完成，在討論課上，每組選一個代表給全體同學(xué)講解該組題目的討論結(jié)果，分析每組題目涉及的知識點(diǎn)、解決問題所需要的理論知識。這樣既有利于基礎(chǔ)知識的掌握，更有利于學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

5.注重科研促進(jìn)教學(xué)。引導(dǎo)學(xué)生通過“新材料在線”公眾號了解材料科學(xué)方面的研究進(jìn)展，可以嘗試將科學(xué)研究中的一些新成果引入課堂。如在講解鋁合金的析出強(qiáng)化時，引入“新材料在線”的報道“學(xué)術(shù)女神孫文文：把傳統(tǒng)金屬發(fā)在《Science》！”，該論文打破了100多年來人們固有的觀念，提出了一種全新的鋁合金析出強(qiáng)化方式，即室溫循環(huán)強(qiáng)化。通過這樣一些科研實(shí)例讓學(xué)生感性認(rèn)識科學(xué)研究與所學(xué)知識之間的關(guān)系，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)思維能力。

三、教學(xué)手段改革

1.采用多媒體和板書混合的教學(xué)手段。多媒體是現(xiàn)代教育技術(shù)的一種手段，它具有直觀性、易擴(kuò)充性、高效率性、可重復(fù)性等特點(diǎn)，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生理解基本結(jié)構(gòu)和概念具有重要意義。但對于一些理論推導(dǎo)的內(nèi)容，如擴(kuò)散第二定律、固態(tài)相變和純金屬凝固形核時的能量變化、Schmid定律等內(nèi)容，仍沿用板書講授，發(fā)揮板書教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，邊推導(dǎo)邊講解，以便于學(xué)生掌握推導(dǎo)過程，加深對知識點(diǎn)的理解和記憶。

2.借助三維動畫的教學(xué)手段。材料科學(xué)基礎(chǔ)課程中，晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、相圖和塑性變形與再結(jié)晶是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，采用多媒體技術(shù)的二維、三維動畫進(jìn)行演示可以使學(xué)生有身臨其境之感，將信息有效地傳遞給學(xué)生，較之傳統(tǒng)的教學(xué)媒介更加形象和生動，更易于學(xué)生接受和把握。

3.借助三維模型的教學(xué)手段。在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中，對晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷部分可以借助三維模型，幫助學(xué)生理解晶體結(jié)構(gòu)中，原子和離子的相對位置、相互關(guān)系和堆垛次序等內(nèi)容;幫助學(xué)生理解晶體缺陷中，位錯線、柏氏矢量、外加切應(yīng)力以及位錯線的運(yùn)動方向之間的關(guān)系。

四、結(jié)語

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是材料類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，它的重要性不言而喻。本文結(jié)合我校學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域特色，從教學(xué)內(nèi)容精選、教學(xué)方法改革和教學(xué)手段改革三個方面進(jìn)行了實(shí)踐和探索，取得了良好的效果，極大地提高了學(xué)生的課堂參與度，提高了“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的課堂教學(xué)質(zhì)量。

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