淺談如何講授無機材料科學基礎課程

【摘要】針對無機材料科學基礎的課程特點，從提高學生學習興趣、培養學生能力的角度出發，筆者結合自己數年的教學經驗，對本門課程的教學方法進行了初步的探討。

【關鍵詞】無機材料科學基礎教學內容教學方法

【中圖分類號】G642【文獻標識碼】A【文章編號】1674－4810（2012）11－0084－02

無機材料科學基礎是無機非金屬材料專業最重要的專業技術基礎課，也是研究生入學的必考課，該課程內容對構建無機材料類工程技術人員的專業知識體系，培養學生科學的思維方法和創新能力以及運用基礎理論解決實際問題的能力具有基礎作用。

這門課內容多、概念性強、理論性強，比較抽象。因此學生普遍反映該課程難學，教師講授起來也感覺困難。筆者通過數年的教學實踐，結合我校學生的特點，摸索出了一些教學方法，和大家探討一下。

一 強調課程重要性，培養學生學習興趣

自古以來，材料的發展一直是人類文明進步的里程碑。材料、能源、信息被公認為是現代文明的三大支柱。新材料已成為各個高技術領域的突破口。材料學主要是研究材料組成與結構、合成與制備、性能以及使用效能四者之間相互關系和變化規律的一門應用基礎學科。無機非金屬材料是材料學的重要組成部分。傳統的無機非金屬材料主要以硅酸鹽材料為主，包括水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料四大類。隨著現代高科技的發展，現已在傳統硅酸鹽材料基礎上開發出許多具有特殊性能的高溫高強、電子、光學以及激光、鐵電、壓電等新型無機材料，所涉及的化合物遠遠超出硅酸鹽范疇，而是整個無機非金屬，包括含氧酸鹽、氧化物、氮化物、碳與碳化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、鍺、Ⅲ－V族及Ⅱ－VI族化合物等。其基礎科學理論，除了物理、化學外，結構化學、晶體化學、晶體缺陷化學、高溫熔體化學、固體物理中的基本理論也日益滲透交叉。因此本門課程名為無機材料科學基礎，這既是適應新型無機材料飛速發展對本專業人才基礎理論與知識結構的要求，又能使本專業基礎理論知識與材料學這門學科相對應。

二 提綱挈領，脈絡清晰

在第一次課的緒論中，我會給學生詳細介紹本課程的主要內容、特點和學習方法，讓學生在頭腦中建立大的輪廓，并采取相應的學習方法。無機材料科學基礎課程內容定位于以基礎理論為主，結合實際無機材料闡述其制備、組成、結構、性質及應用。具體來說是綜合晶體學基礎、晶體結構和晶體缺陷理論、高溫熔體化學、固體表面和界面化學、固體材料熱力學和相平衡理論、固體動力學，包括擴散、相變、固相反應和燒結理論等基礎知識來分析實際無機材料問題。將基礎理論具體應用到無機材料的制備工藝和性能研究中，用基礎理論來闡明無機材料形成過程，揭示無機材料結構與性能的內在聯系與規律；并從基本理論出發，指導無機材料的實際生產及科研，解決無機材料使用過程中的問題，為認識和改進無機材料的性能以及生產、研究、開發新型無機材料提供必備的基礎理論知識。據此，學生學習時應以理解為主，死記為輔，在深刻理解的基礎上才能記憶準確、牢固。

在每一章的概論中，給學生介紹本章的主要內容、講授次序、重點和難點在哪里，讓學生學習起來脈絡分明，主次清楚，將主要精力放在掌握重點內容上面，能起到事半功倍的作用。

三 講清重點，突破難點

本門課程學生反映難學，教師感覺難教，一個很重要的因素就是重點和難點重合，不好突破。例如：在黏土－水系統章節中，ζ電位是一個至關重要的概念，是學生學習本章節其他性能的基礎，自始至終貫穿著整章，是重中之重，但也是本章的難點，因此必須花費時間詳細講解清楚。我從ζ電位的本質開始，讓學生明白：在黏土－水系統中，黏土顆粒帶上負電后為平衡電荷，就會吸附水化的陽離子，水化陽離子分為兩層：吸附層和擴散層。ζ電位的實質就是黏土膠核表面的負電荷被吸附層中的水化陽離子中和后凈余電荷的度量。只有讓學生從根本上理解了ζ電位的實質，才能正確掌握其影響因素的變化規律和本章其他變化規律。

四 根據教學內容和學生情況，因材施教

本門課程內容多，學時緊，因此多采取單向灌輸式的講授形式，但有時效果并不是很理想。針對這種情況，我嘗試了新的教學模式：重點講解和提問式、啟發式、討論式等形式相結合的方式，取得了很好的效果。例如：在黏土－水系統章節中，講授清楚陽離子的交換順序——霍夫曼斯特順序后，提出一個問題：如果序列后面的陽離子要交換前面的陽離子怎么辦？增大序列后面陽離子的濃度！當然可以，但不增加濃度能不能交換？一陣思考之后，又出現新的答案……通過提問、啟發，最后學生想到了解決辦法，從中加深了對知識點的理解。

五 溫故而知新，強化知識點

本課程概念多、知識點雜，學生不好掌握，易遺忘。針對這種情況，除了采取及時布置作業，要求學生課前預習、課后復習外，每次上課前我都將上次課的主要內容簡單做一下概括和復習，為本次課的內容做鋪墊，也能引導學生跟上上課思路。在講授新課的過程中碰到相關的知識點，需適當復習停頓，做到溫故而知新。如在相圖學習時，講授順序是相律、單元相圖、二元相圖、三元相圖和四元相圖。講授每種相圖時，強調相律是基礎，必須服從相律；講授三元相圖時，適時復習二元相圖，讓學生充分理解它們之間的關系，盡快實現知識點的相互轉化，力圖達到融會貫通。

六 理論聯系實際，學以致用

引導學生用無機材料科學基礎中的一些知識解決實際生產科研中的一些問題。如在學習了熱力學的基本原理后，在合成材料時原材料的選擇、溫度的選擇計算。又如在學習了三元相圖后，針對MgO－Al2O3－SiO2實際相圖，為學生講授制備鋁鎂澆注料時配方制定的原則和相圖依據，讓學生明白相圖對實際生產的指導意義和作用。

總之，針對無機材料科學基礎課程的特點，因材施教，采用靈活的教學方法，提高學生的學習積極性，就能取得較好的學習效果。

參考文獻

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［4］張聯盟.材料科學基礎［M］. 武漢：武漢理工大學出版社，2004

〔責任編輯：龐遠燕〕