《材料科學基礎》課堂教學體會

摘 要: 本文作者從《材料科學基礎》課程的性質和內容出發，圍繞提高教學質量這個中心問題，對課程的課堂教學進行了改革，并結合自身實踐談了一些課堂教學體會。

關鍵詞: 《材料科學基礎》課程 教學改革 教學質量

《材料科學基礎》課程是材料專業首要的專業基礎課，是學生全面進入專業領域、從基礎課到專業課的過渡課程。它具有概念多、學科知識面寬、應用基礎理論廣的特點，既包括基本原理，又涉及工程實踐應用，無論教師教起來，還是學生學起來都有相當難度。為了提高該課程的教學質量，必須改革教學內容、教學方式和優化教學手段并注重教學反思，在課堂教學中，積極探索適應素質教育需要的教學方法。

1.教學內容的改革

我校使用的參考教材是高等教育出版社出版的余永寧教授主編的普通高等教育“十五”國家級規劃教材《材料科學基礎》，共有十二章:晶體學基礎、固體材料中的電子運動狀態、晶體缺陷、非晶態與半晶態、相圖、有序介質中的點缺陷和線缺陷、面缺陷和體缺陷、固體中原子的擴散、材料的形變、相變的基本原理、凝固、固態轉變。對于學生來說，通過這門課程的學習，目的是學習、掌握材料科學學科的基本概念、基本原理和基礎理論知識，建立起成分、結構與性能之間關系的基本思維模式。對于教師來說，教學的目的就是要幫助學生達到上述目的，正確地引導學生進入這一材料科學領域。為了達到上述目的，我對教學內容進行了增減。

增加的部分主要是與材料學教學內容有關的國內外最新的科技成果，緊跟當前科研前沿動態，介紹國際上一些最新成果和研究進展，學術界比較關心的熱點和難點、疑點問題，把當前國內外最新的研究成果融進教學中，增加教學的時效性。如學過“塑性變形”章節后，我在課堂上介紹了2004年度中國十大科技成果之一的“超高強度高導電性納米孿晶純銅”，通過這個成果，我把強度—結構材料的性能、導電—功能材料的性能、孿晶—材料的塑性變形性能和納米技術聯系在一起，讓學生把一個個孤立的知識點有機地結合，讓學生感受、理解某一知識、發明或創造產生和發展的過程，培養學生的獻身科研的精神和創新思維的習慣，同時又要求學生腳踏實地，知識的大廈是靠平時點滴的積累。

精講某方面知識的專題，如我把材料的強韌化與材料的缺陷理論知識構成一個小專題。學生在學習材料的缺陷章節時，感到枯燥，因為概念定義繁多，又抽象，如刃位錯、螺位錯、全位錯、不全位錯等，只有把它們放到材料強化的知識中去講才能賦予這些位錯以生命，滑移、攀移等這些概念才能被學生掌握。我在課堂上利用納米銅三氧化二鋁(Cu/Al2O3)復合材料的實例，讓學生知道純銅的變形能力優異。我在課堂上直接演示純銅管的變形，讓學生思考在銅基復合材料中銅的優良塑性變形能力哪里去了?Al2O3的作用是什么?從而講清了位錯、沉淀強化、彌散強化等概念，加深了學生的認知程度。

由于課時是有限的，增加的教學內容占用了一定的課堂時間，因而必須減去一定的教學內容。我在教學的過程中刪掉了與具體制備工藝有關的內容，如鑄錠的凝固、熔焊及特殊凝固工藝、玻璃體的形成于晶化、聚合物的結晶、燒結過程、熱處理過程等。這些內容留待具體的專業課講授。

2.教學手段的綜合應用

當前我國高校普遍還是采取在課堂上“滿堂灌、填鴨式”的教學方式，這樣減少了學生自己閱讀、思考、消化的時間，使他們消極、被動地接受知識的單向輸入，導致繼承性有余，開拓性、創新性不足。本科生，特別是高年級的學生，都會認為教師“照本宣科”，不去上課業余時間自學也行，造成學生大面積“翹課”(當然學生“翹課”原因多種多樣，我只是從教師的主觀、自我反思的角度認識問題)。來上課的學生同樣抱有這個觀點，有的認為聽課沒意思，思想“開小差”，有的干脆上課講話，發短信，課堂一派“繁忙景象”。

我在教學中摒棄傳統教學方法，科學引進靈活的教學方法啟發教學，留給學生更多思考的空間和機會，加強方法的傳授，弱化知識灌輸。實施方法論教學，而非一味灌輸現成的知識，教師的主導作用主要表現在處處想方設法地啟發學生的思維，引起其興趣，有意識地留出“空白時間”讓學生以充分的思考、發問，而不是代替其談出問題的結論。同時教師要進行研究性教學，選取合適的研究性課題，合理設計教學進程，制定好研究方案，引導學生進行探索研究，研究成果撰寫成研究報告。

如何充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創造性，變被動學習為主動學習，變“讓他學”為“我要學”?我認為著力點是變革教師的思想、教學觀念、教學策略和教學方法，使教師由傳授者、灌輸者變為學生學習的組織者、指導者、幫助者和促進者。為此，我作了如下一些嘗試。

(1)課后習題的多樣性

除了常規的課后習題，用于鞏固當堂所學的知識外，我在每講一個新內容之前，先給學生講一、兩個生產中的實際事例，讓學生自己發現存在的問題，指出解決問題所需的理論知識，讓學生自己試著解決問題。這樣既可以培養學生的學習興趣和積極性，又可以啟發學生理論聯系實際的思維方式，還可以培養學生分析問題、解決問題的基本能力。例如在講“回復與再結晶”內容之前，先讓學生去了解“冷作硬化”的現象，讓學生自己體會怎樣不利用工具折斷細鐵絲，怎樣更容易讓銅管子彎等實際問題。讓學生帶著問題走進課堂，走進知識的海洋，這樣課堂的教學氣氛和諧，教師與學生的互動熱烈，教學效果理想。

(2)課堂教學中溶入科研

我認為教學與科研是高度統一的。教學能發現科研中存在的問題，科研能促進教學水平的提高，在這方面，二者并沒有根本沖突，而是互相幫助、互相提高的關系。科研對教學的促進作用是:一是科研充實教學的內容，教學內容的更新和深化的基礎是科研。我在材料學的教學過程中，書本上有一章節只是簡單涉及環境因素對凝固的影響，教科書中只是一筆帶過。由于我有相關的科研課題，在平時的實驗過程中積累了許多的經驗或者是彎路，便在課堂上列舉了一些因素，如溫度、濕度等，豐富了教學內容。同時也涉及地域對溫度的影響。在實驗條件中，經常會有“室溫條件”，我就具體到不同地域的“室溫條件”，講清實驗結論的差異所在。如某種金屬材料的性能在我國南部地區是能滿足零件技術要求的，而在我國北部地區就有可能不能滿足零件的技術要求。究其原因是環境溫度的差異。北部地區的冬天溫度，如2009年的溫度低于零下三四十度，很有可能接近了材料的脆性轉變溫度區間，會發生脆性斷裂的幾率明顯增大。我通過講解自己的科研工作，不但培養了學生的科研欲望、獻身科研的精神，而且培養了學生做任何事情都要嚴謹、精益求精的作風。二是科研深化教學的手段和方法。教學手段和方法的創新和深化其基礎也是科研。教師通過科研，更能把握全局，以點帶面，避免“滿堂灌”，給學生更多的學習空間。教學也有利于科研的進一步深化，因為教學過程是一個師生互動和教學相長的過程，同時也是一個知識發現過程。教學是目的，科研是手段，要想把教學搞好，就要不斷研究教學內容和教學手段，否則教學就是蒼白、單調的，教師就是一位“教書匠”而已，而且有可能會誤人子弟。所以，要想結出甜美的教學之果，就要多進行科研方面的投入，根好才能葉壯，果實才有可能是豐碩的。

(3)多媒體的靈活使用

教師可以把理論教學與實踐教學有機地結合起來。在傳統的教學模式中，因教學手段落后，教師往往很難將理論與實踐有機統一起來。多媒體教學是利用計算機的主動交互功能，產生出新的圖文并茂、豐富多彩的人機交互方式，這種交互式的教學過程能充分激發學生的學習興趣，使學生產生強烈的學習欲望。例如，教師通過Flash等形象地演示點缺陷的產生、運動過程，有助于學生的理解。有的教師在一些課上從頭至尾都用多媒體，這樣用機器取代教師，對學生實施“目中無人”的教學，既違背了教學規律，又忘記了教師是教學的主導。計算機只能起到輔助教學的作用，教師應根據教學目標和教學內容選擇相應的教學手段，如公式的推導，我認為應該用板書較好，充分發揮教師在教學中的主導作用。只有將教師的主導性與多媒體的輔助性結合起來，才能獲得良好的教學效果。

《材料科學基礎》的教學實踐證明:上述課堂教學的一些做法，較好地體現了“學生主體，教師主導”的教學思想，不僅保證了每一個環節的教學任務落到實處，而且較好地調動了學生學習的積極性、主動性和創造性，達到了事半功倍的教學效果。

參考文獻:

[1]楊平，陳冷，強文江.《材料科學基礎》課程學生自學平臺的建立.北京科技大學學報(社科版)，2004，20:135-138.

[2]陳冷，楊平，裴晶瑩.《材料科學基礎》課程建設中的多模式教學探索.大連理工大學學報(社科版)，2008，28:66-69.