建構主義在《材料研究方法》教學中的運用

梁峰 張海軍 程磊

【摘要】《材料研究方法》是一門具有多學科交叉性、發展性和前沿性的課程，對培養理工科研究生科學研究能力、自主創新能力和綜合分析能力具有重要的作用。本文在建構主義理論的指導下，結合材料研究方法教學中存在的問題，探索了培養學生研究性思維和提高教學效果的有效途徑，對激發學生學習興趣，提高教學質量起到了良好的促進作用。

【關鍵詞】建構主義 材料研究方法 教學質量

【基金項目】國家自然科學基金青年科學基金項目（51502216）。

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2016）07-0251-01

引言

《材料研究方法》作為材料專業的核心課程，全面介紹有關材料成分、結構及組織形貌等的現代分析、測試技術，內容涉及衍射學、光譜學、電子能譜學、顯微學及色譜、電化學分析和熱學分析等方法，著重探索材料制備過程前后和使用過程中的物質變化規律，探明材料的結構、合成、性能和效能及其之間的相互關系，以達到對材料優化設計的目的，為學生今后從事材料研究打下扎實的專業基礎[1]。該課程是一門具有多學科交叉性、發展性和前沿性的課程，同時又具有很強的實驗性。如何讓學生在學習這門課程時不覺得枯燥，同時又能真正地掌握相關知識，是本課程教學的首要問題。

隨著建構主義理論受到我國教育領域的普遍關注，運用建構主義理論指導教學實踐也日益得到重視和應用。本文將以《材料研究方法》課堂教學為分析對象，以建構主義理論為框架，結合課程特點及存在問題，對如何培養學生的認知能力和研究性思維展，激發學生學習興趣和提高教學質量開分析。

1.材料研究方法課程教學現狀及存在的問題

《材料研究方法》課程內容涉及不同儀器結構原理、測試方法及分析方法等，授課教師要想全面了解材料的結構和性能就必須具有相關化學、電磁學、物理學、波譜學等多方面知識。目前學生所使用的教材在內容的編排上大同小異，過于陳舊、缺乏創新，往往以一種表征或測試技術作為一個章節，各章節內容獨立性較強，連貫性差，知識點零碎，不利于學生準確掌握與記憶，難以抓住重點，學習難度較大。

關于材料研究方法的課程教學具體問題體現在：①目前教材內容存在滯后現象，無法跟上學科發展趨勢，缺少新型測試儀器與分析方法的介紹，以及相關計算機軟件數據處理系統的介紹；②在教學中遇到的材料微觀現象難以用語言表述，儀器結構復雜，學生無法在短時間內掌握，并熟練操作，難以達到預期效果；③學生親自動手操作儀器的機會少，使得學生不能將課堂學習內容充分理解和掌握，影響學生的學習興趣，教學效果欠佳。

2.建構主義學習觀和教學觀

建構主義認為，“學習不應該被看成是對于教師所傳授知識的被動接受，而應是學習者以自身已有的知識和經驗為基礎主動建構的活動”，即學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助于其他人（包括教師和教學伙伴）的幫助，利用必要的教學資料，通過意義建構的方式而獲得知識[2]。由此可見，學習不是學習者被動地接受信息，通過記憶完成，而是通過學習者的高水平思維活動和與學習環境之間的互動實現。因此，建構主義認為“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環境的四大要素。知識獲取多少取決于學習者根據自身經驗進行意義建構的能力，而不依賴于機械背誦和記憶。

建構主義教學觀的核心思想可以概括為：以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。在教的過程中，教師應幫助學生對所學內容進行分析和理解，給學生以思維的空間和想象的自由。教師的任務是學生積極的學習環境的創建者，也是學生學習過程的組織者、協作者、促進者和啟發者。

3.建構主義指導下的《材料研究方法》教學

基于建構主義理論，結合材料研究方法的課程特點，本論文提出：通過教學和科研相結合的教學模式，理論教學與實踐教學相協同，培養學生研究性思維，提高其材料研究設計能力，建立新的教學理念。

教師通過以自身研究課題或學科相關研究課題為例，向學生講解所使用的一系列的研究方法、儀器原理及應用，克服原先教學內容獨立，連貫性差的缺點，讓學生能系統理解相關測試技術在實際科研課題中的應用。材料現代分析方法教學中需要重點講解介紹透射電子顯微鏡、高分辨電子顯微鏡以及掃描電子探針等分析手段。這些內容涉及到的原理知識繁多且復雜，學生理解起來有一定難度。在課堂授課時，可以針對這部分內容，結合目前發展比較熱的二維納米材料（石墨烯、硫化鉬和氮化硼納米片等），摘選相關學術雜志刊物論文上的一些有代表性電鏡分析圖譜呈現給學生，告知學生這些令人嘆為觀止的納米材料微觀結構圖片就是利用他們正在學習的分析成像技術所拍攝，增加他們對所學的微觀分析技術的興趣。同時，讓學生對電鏡的原理進一步復習和鞏固，結合實際材料分析圖片來解釋分析技術原理，學生則會掌握地更加牢固。

教學過程中，注重理論與實踐的協同作用。在授課X射線衍射內容時，開設相應的實驗課，帶學生參觀X射線衍射儀，學習粉末制樣—樣品安裝—檢測的過程。將得到的衍射數據和衍射圖譜重新帶到課堂中，在讓學生回想在實驗室中儀器工作過程的同時，向學生解釋X射線衍射原理以及圖譜上的衍射峰的形成原因。讓學生深入理解與此相關重要知識點，如布拉格方程、謝樂公式和相對含量等概念。同時，讓學生進行實際操作練習和測試，使學生在腦海中形成直觀的感受，牢固記憶。

本著提高學生實踐能力、動手能力和創新能力的目的，鼓勵學生參與老師的科研實驗活動。學生通過大學生科技創新大賽和畢業設計等方式參與老師的科研課題，在學習材料研究方法和測試技術課程同時，依據自身專業興趣，自行選擇指導教師，通過自主查閱資料、與指導教師交流、自主思考、設計實驗、制備樣品，并評價材料的綜合性能及分析材料的結構。科技創新大賽的成績一定比例計入本課程期末考試，激發學生參與科技活動的積極性，同時培養其自覺學習，獨立思考及獨立科研的能力。

結語

通過建構主義學習設計實現的一次課程，學生不再作為一名旁觀者去觀看，而是親身建構自己解決實際問題的能力，這種非智力因素的培養將在學生以后的學習和工作中必然會發揮更為重要的作用。因此，教師要注重學生材料研究實際應用能力的培養，改變傳統的教學模式，通過教學和科研相結合的教學模式，理論教學與實踐教學相協同，增長學生的材料研究設計能力，幫助學生實施知識的主動建構，最終取得良好的學習效果。

參考文獻：

[1]吳苗苗，馬向東.《材料現代分析方法》課程建設與教學改革研究[J].科技信息，2014（3）：34.

[2]艾軍.建構主義中英語文化教學策略探究[J].黑龍江高等教育，2014（4）：164-166.

作者簡介：

梁峰（1984-），男，講師，從事功能陶瓷、高溫結構陶瓷材料研究工作。