材料科學基礎教學與大學生人格特點培養

馬權

[摘 要]材料科學基礎是一門理論同實踐緊密結合的課程，以這一課程為基礎，通過課堂教學和實驗教學相結合，在不增加學生負擔的條件下，使學生理解并掌握材料科學基礎的相關理論，并通過實驗培養學生自主學習的意識和能力，提高學生的學習興趣。如何將這門課程的教學和學生的人格培養相結合是值得探索的問題。采用開放實驗模式，由學生自主安排時間，并根據教師提供的實驗指導，克服實驗過程中遇到的困難，獨立完成實驗和實驗結果分析，從而達到深入理解課程知識和人格培養的目標。

[關鍵詞]材料科學基礎 大學本科實驗 教學改革 創新意識培養

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0093-02

一、問題的提出

時代特點決定了當代大學生除了要具有豐富的理論知識外，還必須要具有一定的實踐能力和自主學習意識，以及對未知世界的探索欲望。自主學習意識是一種思維模式，是人面對未知世界時大腦的一種反應，是人處理問題的方式，它需要在實踐中逐步建立。自主學習的能力包括兩個方面：自信和方法，首先應該在大腦中建立通過獨立自主學習可以獲得成功的自信，然后是在獨立自主學習過程中摸索自主學習的方法，從而獲得自主學習的手段。[1]可見現代大學教育，還要進行自主學習能力、創新意識和對未知世界探索欲望的培養。[2]

二、材料科學基礎課程的特點

材料科學基礎是材料、機械、化工等專業必修的一門專業核心基礎課程，是鍛造工藝、焊接工藝與焊接性、鑄造工藝、材料成型與檢測等眾多材料課程的基礎，具有很強的理論性和實踐性，同時材料科學基礎也是一門不斷發展的科學，所以還具有探索性。通過這門課程的學習，學生可以獲得材料科學的基礎理論知識，同時還能使實踐能力得到鍛煉，并樹立自主學習意識，發展自主學習能力，培養創新意識。

三、材料科學基礎教學的組織

根據材料科學基礎教學大綱的基本要求，可將材料科學基礎的教學分為兩個方面：課堂教學和實驗教學。

材料科學基礎課程的內容抽象、微觀，具有較強的理論性。

抽象方面，比如晶體的原子排列、晶格類型以及晶面晶向等，都是晶體材料原子排列一般規律的總結，并被賦予了客觀的準確描述，使其成為材料性能和組織分析的依據。與此相似的還有凝固理論、擴散原理等。

微觀方面，材料科學基礎中的晶體結構、晶體缺陷、合金相圖等理論都涉及原子的排列和運動，學生只能借助高科技手段對原子運動的結果進行觀測，并借助理論分析原子的運動。

在理論性方面，材料科學基礎的內容涉及大學物理、化學等理論課程知識，教材中引入了大量的理論推導，以及通過理論推導的預測，要求學生擁有扎實的基礎知識。[3] [4]

正是由于上述三個原因，在教學過程中學生反映對教學內容理解困難、不透徹。這不僅加大了教學的難度，也為高校將自主學習能力、創新意識和對未知世界探索欲望的培養融入這門課程的教學創造了條件。

為了幫助學生對知識的理解和培養學生的動手能力，本課程的教學采用課堂教學和實驗教學相結合的方法。目前此課程仍存在實驗教學同理論教學脫節的問題：1.實驗內容猶如蜻蜓點水地從理論教學內容中抽取部分知識點設計實驗，覆蓋面小；2.實驗內容不具備連貫性，在已安排的材料科學基礎實驗中，實驗內容之間沒有關聯（實際上很多理論內容之間都是存在關聯的），知識脫節。這兩個方面的原因導致實驗的效果都不理想。

受考研和就業的影響，學生平時在材料科學基礎課程上所能投入的時間和精力有限，為了不增加學生的負擔，也為了更好地開展實驗教學，我們必須對材料科學基礎的實驗進行改進，其指導思想如下。

1.實驗內容需包含材料科學基礎的主要教學內容，實驗內容根據教學內容環環相扣，即前一個實驗的樣品和結果是后一個實驗樣品制備的開端。

2.為了降低制備實驗樣品的工作量，減輕學生負擔，在實驗過程中始終使用一個樣品，但是不同實驗對樣品處理的方法和步驟不同。

3.實驗教學進度同課堂理論教學進度相匹配，實現同步，這樣理論和實踐可以相互促進。

4.修訂實驗指導書，其中應包含實驗目的、實驗原理、實驗步驟等與實驗操作相關的內容，使學生可以獨立自主地完成實驗，培養實踐能力和自主學習意識。此外，實驗指導書也包含一定的拓展內容。

根據上述的指導思想，表1按次序列出實驗名稱，同時給出了實驗內容和對應的理論知識以及要達到的實驗目標。表1中的實驗是根據課堂教學內容次序和實驗知識點的承接性安排的。正是由于內容具有承接性，所以樣品可以連續使用，即晶相樣品制備實驗中使用的樣品也是淬火處理及晶相組織觀察實驗的材料，然后對淬火后的樣品進行退火處理及晶相組織觀察實驗，再對樣品進行塑性變形及再結晶組織觀察實驗，最后用這些樣品進行金屬材料硬度同組織的關系實驗。由于樣品貫穿整個實驗使用，降低了制備晶相樣品的難度，同時沒有增加學生的負擔，實驗內容也涉及了材料科學基礎的主要教學內容。

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為了培養自主學習意識，學生可以根據自己的實際情況自主安排做實驗的時間，進而發揮自己的學習主觀能動性。為了更好地同課堂教學相配合，要求學生的實驗安排同課程教學的進度相匹配。在教師給學生的實驗指導書中，需要明確實驗目的，細化實驗步驟，以及進行相關的試驗結果討論。同時為了拓展學生的思維，在實驗指導書中需要提供更深層的理論和實踐問題。

為了鍛煉學生學習的獨立性，在學生遇到不易解決的問題時，教師首先要求學生自主查閱相關的科技圖書文獻解決，其次鼓勵學生主動與實驗教師探討獲得解決方案，最后教師統一講授給出解決問題的最佳方案。這樣的安排對培養學生獨立思考、獨立解決問題以及與他人溝通的能力有很大幫助。[5]

通過課堂教學和實踐教學相結合，同時將培養學生的自主學習能力、創新意識融入其中，使學生的學習自覺性明顯提高，期末考試成績大幅度提升，碩士研究生入學考試通過率和成績也都得到提高。

四、結束語

材料科學基礎作為一門理論和實踐性都很強的材料專業基礎核心課程，在其教學過程中除了理論講授之外還要進行與理論緊密聯系的實驗。將這門課程的教學與培養學生的實踐能力、激發學生自主學習與創新意識緊密結合起來，在培養符合21世紀需求的合格大學本科畢業生方面可以起到事半功倍的效果。

[ 注 釋 ]

[1] 郭元祥.知識的教育學立場[J].教育研究與實驗，2009.

[2] 周亨近等.高分子材料與工程“寬專業”培養模式和課程體系的研究與實踐[J].化工高等教育，2002.

[3] 石珂德.材料科學基礎[M].北京：機械工業出版社，2003.

[4] 胡賡祥， 蔡珣.材料科學基礎[M].上海：上海交通大學出版社，2001.

[5] 楊明波，楊惠，唐麗文.材料科學與工程專業實驗課程體系的改革[J].實驗技術與管理，2007.

[責任編輯：覃侶冰]