非材料專業(yè)材料制備與合成課程教學(xué)改革探究

摘 要：材料制備和合成作為非材料類專業(yè)的選修課程，課程教學(xué)內(nèi)容多，知識(shí)面廣，理論性較強(qiáng)。教師應(yīng)在有限課時(shí)內(nèi)，通過改革教學(xué)方式、優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，并改革課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效提升課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：材料制備與合成；非材料專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-9247（2024）03-0079-02

Teaching Reform of Material Preparation and Synthesis for Students of Non-material Major

SUN Guilin，TAO Sufen，XIA Yunjin，LYU Ningning，WANG Haichuan

（School of Metallurgical Engineering， AHUT， Ma’anshan 243002， Anhui， China）

Abstract：Material preparation and Synthesis is an optional course in our school. It has a lot of content， a wide range of knowl-edge， and strong theory. In the course of teaching， teachers should reform their teaching methods， optimize teaching contents， andimprove evaluation mechanism to enhance students’ learning interest and improve teaching effectiveness within limited teachingtime.

Key words：Material Preparation and Synthesis；non-material major；teaching reform

材料是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是信息和能源等技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)來源，人類進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展離不開材料的使用和研發(fā)。材料的制造是通過控制原子、分子等微觀結(jié)構(gòu)，并將它們以一定的方式組合在一起，從而獲得特定的性能和用途[1]。掌握材料的制備與合成技術(shù)，了解材料的制備方法及獲得所需性能的方式，對(duì)于材料學(xué)科的發(fā)展至關(guān)重要[2]。材料制備與合成是面向資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的選修課程，內(nèi)容涉及材料化學(xué)、材料物理、材料科學(xué)與基礎(chǔ)、金屬材料、無機(jī)非金屬材料和高分子材料、材料的加工與成型等多門課程的知識(shí)，教學(xué)內(nèi)容廣、知識(shí)信息量大、知識(shí)點(diǎn)比較分散、教學(xué)內(nèi)容更新快、應(yīng)用性很強(qiáng)[3]。因此，在課時(shí)有限的情況下，讓學(xué)生了解材料制備與合成的新技術(shù)、新工藝，掌握一些基本的材料制備與合成方法，要求教師在教學(xué)過程中，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合歸納，突出重點(diǎn)，充分利用課堂教學(xué)時(shí)間，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到課程內(nèi)容的重要性，從而提高課堂教學(xué)效果。

一、教學(xué)中存在的問題

（一）學(xué)生對(duì)課程不夠重視

學(xué)生對(duì)材料制備與合成這門課程的重要性缺乏了解和重視，部分學(xué)生僅僅為追求學(xué)分而忽視學(xué)習(xí)內(nèi)容[4]。本門課程一般安排在第七學(xué)期，開課時(shí)間恰逢學(xué)生準(zhǔn)備考研的關(guān)鍵階段，學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的重視程度不足、學(xué)習(xí)興趣不足。要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，教師應(yīng)在課程開始 時(shí)就著重介紹這門課的重要性，引導(dǎo)學(xué)生重視這門課。

（二）教學(xué)過程缺少互動(dòng)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式以教師為中心、以教材為中心，忽視了學(xué)生的中心地位。課堂上教師教授課本上的內(nèi)容，學(xué)生被動(dòng)接受教學(xué)內(nèi)容，師生之間缺乏教學(xué)互動(dòng)，學(xué) 生缺乏主動(dòng)思考，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

（三）教學(xué)內(nèi)容瑣碎

材料制備與合成課程內(nèi)容較多，教材上所提供的方法較為枯燥，再加上受課時(shí)有限等因素影響，教師講解得太快、太過籠統(tǒng)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)粉末的制備原理和方法、制備工藝流程較為生疏。學(xué)生既沒有接觸過生產(chǎn)設(shè)備和儀器，也沒有機(jī)會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行動(dòng)手操作，沿用傳統(tǒng)的“教師主導(dǎo)”的靜態(tài)教學(xué)方式，很難 使學(xué)生獲得系統(tǒng)的能力培養(yǎng)。

（四）教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)單一

在現(xiàn)行的教育方式中，人們總是習(xí)慣以考試成績來衡量一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況，結(jié)果使得大多數(shù)學(xué)生只重視考試成績，對(duì)教師課堂教授的知識(shí)機(jī)械地接受。課程教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)單一，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更 談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、教學(xué)改革的具體措施

（一）改革教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

1.豐富教學(xué)手段

目前材料制備與合成課程授課多采用以多媒體教學(xué)為主的方式。雖然多媒體教學(xué)可以增加課堂的信息量，節(jié)省大量的教學(xué)時(shí)間，提高授課效率；還能將抽象的知識(shí)形象化、具體化，便于學(xué)生的理解和識(shí)記。然而，多媒體教學(xué)一定程度上阻礙了師生的互動(dòng)交流，難以發(fā)揮教師在課堂上的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。課堂教學(xué)要給學(xué)生留有足夠的思維活動(dòng)時(shí)間，確保學(xué)生了解和掌握相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，教師要能夠從學(xué)生的目光及情緒的細(xì)微變化中及時(shí)了解學(xué)生對(duì)新知識(shí)的掌握情況，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)進(jìn)度，同時(shí)還要控制好多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)的結(jié)合時(shí)機(jī)。

材料制備與合成課程教學(xué)內(nèi)容主要是介紹不同類型材料的發(fā)展歷史、典型特征以及材料制備與合成方法等，共分為十章。使用線上線下相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，利用超星學(xué)習(xí)通、中國大學(xué)MOOC等線上學(xué)習(xí)平臺(tái)定期發(fā)布章節(jié)內(nèi)容、線上測試時(shí)間，督促學(xué)生及時(shí)在規(guī)定的時(shí)間段上線學(xué)習(xí)。同時(shí)設(shè)置教師答疑區(qū)供教師解答學(xué)生學(xué)習(xí)過程中問題，課堂交流區(qū)供學(xué)生對(duì)每節(jié)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行自由討論，綜合討論區(qū)供本課程師生對(duì)學(xué)習(xí)、生活中的一般話題進(jìn)行互動(dòng)。學(xué)生也可以把線上自主學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生的疑問帶到線下課堂與教師面對(duì)面進(jìn)行更深入的交流互動(dòng)。對(duì)于相似類型材料內(nèi)容，則分別安排，如第五章單晶材料制備與合成及第七章結(jié)構(gòu)陶瓷的制備均是線下課堂教學(xué)，與之對(duì)應(yīng)的第六章非晶態(tài)材料的制備及第八章功能陶瓷的制備與合成則要求學(xué)生線上學(xué)習(xí)。

2.讓科研成果走進(jìn)課堂

學(xué)校實(shí)施了本科導(dǎo)師制度，在新生入學(xué)時(shí)就配置了導(dǎo)師。每個(gè)導(dǎo)師都有自己的科研項(xiàng)目，可以讓所指導(dǎo)的學(xué)生加入自己的研究活動(dòng)，也可以根據(jù)學(xué)生的興趣愛好推薦其參加其他教師的科研小組，讓學(xué)生在科研活動(dòng)中進(jìn)一步夯實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)、提升創(chuàng)新能力。如，在課程教學(xué)中，教師可通過結(jié)合自己或他人發(fā)表的科研成果來豐富教學(xué)內(nèi)容，把最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)引入課堂教學(xué)，通過介紹最新的科學(xué)研究基礎(chǔ)、研究進(jìn)程和研究成果，讓學(xué)生能夠更好地理解新材料的制作工藝和使用狀況。對(duì)于那些通過課堂講解來介紹會(huì)顯得比較枯燥乏味的教學(xué)內(nèi)容，如粉末燃燒技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用等，可通過適當(dāng)使用視頻動(dòng)畫或直接帶學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室用實(shí)驗(yàn)演示來呈現(xiàn)。結(jié)合教師科研項(xiàng)目實(shí)際，添加三個(gè)與本課程關(guān)聯(lián)密切的項(xiàng)目進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)：自蔓延高溫合成鐵鉻基耐磨鋼實(shí)驗(yàn)、粉末冶金法制備高硅鋼軟磁復(fù)合鐵芯實(shí)驗(yàn)、3D打印小型工藝品實(shí)驗(yàn)等。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生實(shí)地觀察或進(jìn)行一些簡單的動(dòng)手操作， 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課堂“減負(fù)”

1.教材的選擇

當(dāng)前，關(guān)于材料的制備與合成的教科書很多，但側(cè)重不同。如《無機(jī)合成化學(xué)》和《無機(jī)合成與制備化學(xué)》，雖然內(nèi)容很詳細(xì)，但卻偏向于化學(xué)，對(duì)材料制備的方法的介紹較少，與資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不一致。《材料制備科學(xué)與技術(shù)》和《無機(jī)材料合成》是把無機(jī)物質(zhì)的合成作為介紹的重心，而和資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)方向有關(guān)的材料制備內(nèi)容又偏少，內(nèi)容介紹較為簡單[5]。而《材料合成與制備技術(shù)》一書基于固-液-氣相三大綜合方法，對(duì)薄膜、晶體、納米進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，介紹了20種陶瓷和高分子材料的基本理論和方法。教材章節(jié)內(nèi)容羅列清楚，涉及具體材料制備與合成也采用較為經(jīng)典的實(shí)例來闡述。教材內(nèi)容與資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)方案相吻合，因此，選擇《材料合成與制備技術(shù)》一書作為材料制備與合成課程教學(xué)的參考教材。

依據(jù)教學(xué)大綱，資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的材料制備與合成課程教學(xué)內(nèi)容較多，包括材料制備與合成中的環(huán)境參量、薄膜的制備、粉體的制備與合成、單晶材料的制備與3D打印、非晶態(tài)材料的制備、復(fù)合材料的制備、功能陶瓷的制備與合成、結(jié)構(gòu)陶瓷的制備以及功能高分子材料制備等，主要講授各類材料的發(fā)展?fàn)顩r、制備理論、工藝流程及工藝設(shè)備等，開設(shè)目的在于使資源循環(huán)科學(xué)工程專業(yè)學(xué)生最大限度地了解和掌握材料科學(xué)與工程的新技術(shù)、新工藝，為將來研究材料資源及循環(huán)利用奠定良好的理論基礎(chǔ)。

作為方向選修課，材料制備與合成的課時(shí)只有24學(xué)時(shí)，在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，想要對(duì)每個(gè)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行詳盡的介紹是無法實(shí)現(xiàn)的。而新的制備技術(shù)與運(yùn)用，單純依靠教學(xué)中的灌輸，不但收效甚微，且效率低下。通過有針對(duì)性、有重點(diǎn)地進(jìn)行選題，并合理地分配時(shí)間是比較好的辦法[6]。對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合歸納，將重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容在課堂上介紹清楚。新型材料層出不窮，教材的更新速度遠(yuǎn)不及材料及其制備技術(shù)的更新速度，這就要求教師及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，對(duì)相關(guān)原料生產(chǎn)及合成的基本原理及知識(shí)進(jìn)行介紹，例如：新型材料 生產(chǎn)、環(huán)保原料生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論和制備方法等[7]。

2.實(shí)施課程思政

理工類專業(yè)課程也蘊(yùn)含著豐富的思想政治教育元素[8]。教師在專業(yè)課程課堂上融入思政，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在對(duì)結(jié)構(gòu)陶瓷制品進(jìn)行介紹的時(shí)候，可以對(duì)其坯料制備、成型和燒結(jié)三個(gè)生產(chǎn)步驟進(jìn)行說明，同時(shí)可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候介紹我國陶瓷文化的悠久歷史和深厚的底蘊(yùn)，提升學(xué)生的民族自豪感和文化自信。將金屬材料中的鋼鐵材料作為一個(gè)教學(xué)案例，在對(duì)鋼材的轉(zhuǎn)爐及電爐冶煉工藝、成分和結(jié)構(gòu)分析及相應(yīng)性能進(jìn)行說明的時(shí)候，可以介紹我國已經(jīng)達(dá)到國際上先進(jìn)水準(zhǔn)的鋼鐵行業(yè)煉鋼裝備和工藝，在課堂上播放或者鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間觀看《大國重器》《大國之材》《科學(xué)光芒》等紀(jì)錄片的相關(guān)片段，由此提升學(xué)生的自信心和職業(yè)上的使命感，讓學(xué)生體悟到精益求精的工匠精神。

（三）改革課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制，活躍課堂教學(xué)氛圍

材料制備與合成作為選修課，以前的考核方式是以學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)、作業(yè)、閉卷考試成績等作為考查依據(jù)。針對(duì)非材料類的學(xué)生，我們將期末考核方式改為用與課程內(nèi)容相關(guān)的綜述類小論文代替閉卷考試。文獻(xiàn)綜述類小論文主題圍繞課程教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生興趣為主、教師指定為輔，學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納總結(jié)成綜述性論文，這樣不僅可以提高學(xué)生查閱文獻(xiàn)和寫作的能力，還可為后期畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述的撰寫奠定基礎(chǔ)。這種考核方式，既能使學(xué)生更好地理解和掌握新技術(shù)，又能激發(fā)他們的科學(xué)研究興趣，還可結(jié)合學(xué)生提交的課程論文豐富教學(xué)內(nèi)容。

此外，以前該課程的平時(shí)成績基本停留在作業(yè)和出勤的簡單層面，材料制備與合成課程的過程考核設(shè)置的方案如下：平時(shí)成績占50%，期末成績占50%。平時(shí)成績中線上視頻學(xué)習(xí)、線上客觀作業(yè)、線下考勤、線下課堂表現(xiàn)比例為3∶2∶2∶2。通過這種過程性考核作為檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一種重 要方式，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為有引導(dǎo)和正向激勵(lì)作用[9]。

三、結(jié)語

改革后的材料制備與合成課程采用與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)技術(shù)，創(chuàng)新形式、豐富內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)在線智能學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)推送和互動(dòng)交流，提高學(xué)生思考的積極性和創(chuàng)新意識(shí)，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。材料制備與合成課程目前已經(jīng)在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上對(duì)學(xué)生開放，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，受到校內(nèi)學(xué)生認(rèn)可。學(xué)生選課人數(shù)也呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，學(xué)生的課程論文完成質(zhì)量較高。通過對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法的優(yōu)化改革，不僅可增強(qiáng)學(xué)生的研究性思維，激發(fā)其求知欲望和求新需求，在豐富教育教學(xué)內(nèi)容和改善教學(xué)效果的同時(shí)，還能有助于學(xué)生通過學(xué)習(xí)達(dá)到預(yù)設(shè)培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證提供實(shí)質(zhì)的支撐。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 馬藝函， 譚軼璇. 《材料合成與制備》課程教學(xué)設(shè)計(jì)與探索[J].廣州化工，2022，50（11）：201-202.

［2］ 張敏， 張永興. 《材料制備及合成方法》課程教學(xué)與科研結(jié)合模式探討[J]. 廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，18（2）：114-117.

［3］ 袁利萍， 胡云楚. 《材料合成與制備》課程教學(xué)的探索[J]. 廣東化工，2010，37（9）：181-187.

［4］ 唐雪梅， 賴勝強(qiáng). 專業(yè)課程的選修教學(xué)形式探討[J]. 教育教學(xué)論壇，2012（21）：211.

［5］ 李家茂. 材料制備與合成課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2011，28（5）：123-124.

［6］ 馬亞杰. 非自動(dòng)化專業(yè)的自動(dòng)控制原理課堂教學(xué)改革與思索[J]. 科技資訊，2018，16（19）：167.

［7］ 代凱， 王中遼， 呂佳麗， 等. 材料制備及合成實(shí)驗(yàn)方法在高校材料類專業(yè)中教學(xué)應(yīng)用研究[J]. 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，16（2）：65-66.

［8］ 馬藝函， 譚軼漩. 《材料合成與制備》“課程思政”教學(xué)探索與實(shí)踐[J]. 廣州化工，2022，50（14）：236-238.

［9］ 黃麗莉， 師偉. “線上與線下， 課內(nèi)與課外”雙軌并行的過程性考核機(jī)制的實(shí)踐與創(chuàng)新 [J]. 科技與創(chuàng)新，2020（19）：118-119.