金屬材料工程專業“無機非金屬材料”教學探索

摘要：金屬材料工程專業的專業選修課“無機非金屬材料”是一門基礎性、系統性和實用性較強的課程。針對該課程的選修課性質和內容多、知識面廣、關注學科前沿、學生全面掌握知識點難度較大等實際情況，結合教學實踐和經驗探討了如何從教學內容、教學模式、教學方法和手段以及考核方式等方面進行改革和創新，以提高教學質量、增強教學效果，培養出“高素質、強能力、應用型”的材料類高級專業人才。

關鍵詞：無機非金屬材料；專業選修課；教學方法

作者簡介：張露露（1975-），女，湖南邵陽人，三峽大學機械與材料學院，副教授；楊學林（1973-），男，湖北均縣人，三峽大學機械與材料學院，副教授。（湖北 宜昌 443002）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0080-02

無機非金屬材料是與金屬材料、有機高分子材料并列的三大材料之一，是國民經濟的重要基礎，也是航空、航天、交通、能源和電子等高技術領域的重要支撐。目前，它正朝著多元化、復合化、功能化、結構—功能一體化方向發展。按照教育部“拓寬基礎，淡化專業意識，擴大專業口徑，培養復合型人才”的要求，結合三峽大學“高素質、強能力、應用型”的人才培養目標，金屬材料工程專業開設了“無機非金屬材料”課程作為專業選修課，這對于拓展學生專業知識、增強學生就業競爭力有著重要意義。

“無機非金屬材料”課程主要介紹無機非金屬材料的組成、結構和性能之間的關系，介紹陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料的制備工藝、組織結構特征、性能特點及其應用，以及無機非金屬基復合材料和功能無機非金屬材料等研究現狀及其發展方向。該課程基礎性、系統性和實用性較強。它作為金屬材料工程專業的專業選修課，在教學內容和教學要求上不同于其作為無機非金屬材料工程專業的專業必修課。金屬材料工程專業開設“無機非金屬材料”課程作為選修課的目的是讓學生在完成金屬材料工程專業必修課程的基礎上，初步了解和認識無機非金屬材料的基本理論知識、成型加工方法及其應用領域，掌握相應的基本知識、基本技能及必要的理論基礎，深化學生的專業基礎知識，拓展學科知識面。由于課程內容豐富，涉及化學、物理、材料學等多學科的專業知識，又緊跟材料科學發展的前沿，要讓學生在有限的課時內理解并掌握其內容具有一定難度，因此，這對教學提出了較高要求。本文主要結合筆者近幾年的教學實踐和經驗，就如何從教學內容、教學模式、教學方法和手段以及考核方式等方面進行改革和創新進行了探討，以期更好地提高教學質量、增強教學效果。

一、優選教學資源，優化教學內容

目前，無機非金屬材料方面的教材很多，如戴金輝等主編的《無機非金屬材料概論》、盧安賢主編的《無機非金屬材料導論》、陳照峰等主編的《無機非金屬材料學》、王培銘主編的《無機非金屬材料學》等，這些教材側重點各不相同。根據該課程的選修課性質，按照專業知識面廣、難易程度適中、實用性強的原則，三峽大學選用了戴金輝等主編的《無機非金屬材料概論》作為該門課程的主要教材。該教材主要介紹陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料的結構、性能以及制備工藝，并扼要地介紹這幾種材料的最新發展動態，[1]它吸取了國內外同類教材的精華，內容深廣度適中，敘述深入淺出，適用性強，較適合作為三峽大學金屬材料工程專業的選修課教材。同時，為幫助學生進一步加深對無機非金屬材料的認識和了解，學校還指定了盧安賢編寫的《無機非金屬材料導論》作為輔助教材。為完善教學內容，還將陳照峰等主編的《無機非金屬材料學》、王培銘主編的《無機非金屬材料學》等教材作為教學參考書。

鑒于專業選修課教學內容彈性較大，在課堂教學中筆者注重學科知識的拓展和深化以及知識的更新，除講授教材內容外，還有意識地結合社會生活中的熱點問題、當前科技發展動態、學校無機非金屬材料方面的科研成果以及自身的科研工作進行講解和介紹，不斷充實和優化教學內容。例如，在講授陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四種傳統無機非金屬材料時，筆者一般首先介紹該材料的發展歷史和現狀，以增加學生對該材料的初步認識和了解，然后講授書本上的相關理論知識；又如，在講授無機非金屬基復合材料時，筆者介紹了目前比較熱門的新能源材料，并談及了一些自己在鋰離子電池材料方面的科研工作情況。這些相關教學內容的補充不僅提高了學生對該課程的學習興趣，也激發了學生的科研興趣和創新意識，達到了較好的教學效果。

二、改革教學模式，創新教學方法

專業選修課的特點決定了它的教學不同于必修課，它不僅強調知識的系統性和完整性，強調學習方法、科研方法的引導，而且更需要激發學生的學習興趣。針對“無機非金屬材料”課程的專業選修課性質及其理論性強、內容枯燥、學生全面掌握知識點難度較大等特點，筆者堅持“以教師為主導，以學生為主體”的教學原則，采用了多媒體教學與傳統教學相結合的教學模式，運用了案例教學、課堂討論、學生自主學習、任務趨動等靈活多變的教學方法和手段，以提高教學質量，增強教學效果。

1.采用多媒體教學與傳統教學相結合的教學模式

多媒體作為一種現代化教學手段，被廣泛引入各高校的教學當中。它集圖、文、聲、動畫于一體，能將抽象的概念直觀化、具體化，將枯燥的內容生動化，并容納較大信息量，使課堂教學變得生動、活潑、富有新意，教學效率高，效果明顯。[2]而傳統的教學方式，教師可以通過在講臺上的“表演”吸引學生的注意力，有利于實現師生間的互動。“無機非金屬材料學”課程涉及知識面廣、理論性強、內容枯燥，為盡可能調動學生的學習興趣，幫助學生更好地理解和記憶，筆者針對各部分教學內容進行精心構思，采用了多媒體教學與傳統教學相結合的教學模式。在教學過程中，筆者一方面制作了圖文并茂的相應課件，另一方面也注重傳統教學方式中教態和教學語言的運用。通過教師親切生動的講授和大量課件的展示，增加了學生對無機非金屬材料的感性認識，加深了學生對理論知識的理解和記憶，取得了較好的教學效果。

2.注重案例教學，堅持理論聯系實際

“無機非金屬材料學”是一門理論性較強的課程。在教學過程中，筆者注重理論聯系實際，盡可能地通過講授實際案例激發學生的學習興趣。如在講授梯度功能材料時，筆者介紹了越王勾踐劍，通過圖片展示和對越王勾踐劍結構的分析，既展現了中華民族的優秀智慧，又加深了學生對梯度功能材料的認識和理解；又如，在講授水泥材料時筆者例舉了伊朗為應對美國現有的穿地炸彈，已研制出既可抵御鉆地炸彈，也可抵御地震的世界最強混凝土——“智能混凝土”，這一案例讓學生更加深切體會到新材料的研發和應用直接關系到一個國家的工業活力和軍事力量。這些案例的講解都極大地激發了學生的學習興趣和科研興趣。

3.增強互動教學，營造良好的課堂氛圍

根據選修課性質，課堂教學采用啟發式講授和學生討論相結合的互動教學方法，可以很好地調動學生的學習積極性，營造良好的課堂氛圍，提高教學質量，增強教學效果。因此，在教學過程中，筆者既重視發揮教師的主導作用，又尊重學生在學習中的主體地位。課堂上，筆者常常向學生提出問題，鼓勵學生積極思考，并展開討論。這種互動教學既激發了學生學習的積極性和主動性，又活躍了課堂氣氛。例如，在講授玻璃的定義時，筆者首先提出“有機玻璃、金屬玻璃是玻璃嗎？”這個問題，讓學生進行思考，各抒己見，然后通過定義講解，使學生找到正確答案，課堂氣氛十分活躍。這種互動教學使學生對定義理解更加透徹，記憶更加深刻，教學效果好。

4.提倡自主學習，充分發揮學生的主觀能動性

“授之以魚，不如授之以漁。”隨著現代電子信息技術的進步，充分引導學生運用新技術獲取知識和信息，并利用這些信息完成學習任務，發揮學生的主觀能動性，提高學生的自學能力，在教學過程中具有十分重要的意義。教師給學生布置課外學習任務，學生需要利用圖書館或網絡資源查閱一定數量的文獻，并通過自己的獨立思考才能完成任務。這種任務驅動式教學方式既可以培養學生的自學能力，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力，也可以培養學生的創新思維能力，這些能力的培養將為學生今后走上科研或生產崗位奠定良好基礎。因此，在教學過程中，筆者提倡通過任務驅動的方式鼓勵學生自主學習。這樣不僅可以調動學生的學習興趣，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生的自學能力和科研能力，同時還可彌補課堂教學內容的有限性，促使學生掌握更多的知識。如在學習特種玻璃時，筆者給學生布置了一項任務，即合理設計一款或多款學生心目中理想的未來玻璃。接到任務后，學生大膽想象，設計出了30多種自己心目中理想的未來玻璃，如破碎后能自動粘合的記憶玻璃、光強和顏色能隨人體內電流和電磁波而變的情緒玻璃、不開窗即可自動換氣的凈化空氣玻璃等，這些作品充分展現了學生學習的主觀能動性和創新思維能力。又如，在學習完陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料這四種傳統無機非金屬材料后，筆者鼓勵學生根據自己的興趣選擇任意一種無機非金屬材料制作課件，在課堂上進行演示和講解，再由學生展開互評。這次教學活動既鍛煉了學生查閱文獻和綜述文獻的能力、獨立思考的能力以及表達溝通能力，也培養了學生的科研創新能力，獲得了學生的一致好評。

三、注重教學效果，改革考核方式

考核環節作為教學活動的有機組成部分，是整個教學過程的重要環節之一。專業選修課的考核一般可根據實際情況采取靈活多樣的方式。[3]傳統的閉卷考核形式，需要學生死記硬背的知識點多，學生復習吃力，容易讓學生造成思想負擔，給學生學習帶來壓力，不利于調動學生學習的主動性和積極性；而采用課程論文形式進行考核，在信息高度發達的現代社會，學生中容易出現利用網絡資源抄襲的現象，無法真正反映出教學效果。“無機非金屬材料”課程作為金屬材料工程專業的專業選修課，側重于拓展學生的知識面，培養學生的綜合專業能力。鑒于該課程的選修課性質和內容多、知識面廣、學生全面掌握知識點難度較大等實際情況，為提高學生的學習積極性，并真實反映出學生的學習效果，筆者對該課程的考核方式也進行了相應改革，采取了過程性考核與終結性考核相結合的考核方式。其中，過程性考核成績占該課程成績的30%，考核內容主要包括課堂表現、出勤情況和任務完成情況等；終結性考核占70%，具體采用開卷考試形式進行。這種考核方式既可以較客觀地反映學生對課堂知識的了解和掌握情況，也可以較真實地反映學生參與這門課程的學習態度和科研創新思維能力，從而真正體現出這門課程的教學效果。

四、結語

“無機非金屬材料”課程作為一門內容多、知識面廣、關注學科前沿的專業選修課，隨著新材料及其技術的不斷發展，其教學內容還需不斷調整，教學方法、教學手段和考核方式也有待于進一步改進，這樣才能更好地調動學生學習的積極性和主動性，提高教學質量，增強教學效果，從而為社會和企業培養出緊跟時代步伐的“高素質、強能力、應用型”材料類高級專業人才。

參考文獻：

[1]戴金輝，葛兆明.無機非金屬材料概論[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2004.

[2]張俊紅.無機非金屬材料專業《功能材料與制品》教學方法探討[J].科技信息，2009，（34）.

[3]劉忠，鄒淑云.專業選修課《新能源發電技術》的教學研究與實踐[J].科技情報開發與經濟，2010，（20）.

（責任編輯：劉輝）