《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》課程建設(shè)探索與實(shí)踐

姚愛華　葉松　賀蘊(yùn)秋　林健

摘要：《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》課程是無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)的主干課程和學(xué)科基礎(chǔ)課程，然而，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生對(duì)課程的掌握程度及理論知識(shí)的運(yùn)用程度不甚理想。為了提高課程的教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、課程考核方法等方面進(jìn)行了綜合研究，并具體應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，有效提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)了教與學(xué)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》；課程建設(shè)；課程實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）06-0146-02

《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》課程的前身為《硅酸鹽物理化學(xué)》，是在物理化學(xué)原理的基礎(chǔ)上，總結(jié)了硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)的共性規(guī)律而形成的，課程內(nèi)容著重闡述硅酸鹽材料組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)三者之間的相互關(guān)系及其在生產(chǎn)過(guò)程中物理、化學(xué)變化的基本規(guī)律。目前，《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》課程已經(jīng)成為無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)的主干課程和核心學(xué)科基礎(chǔ)課程，在整個(gè)教學(xué)課程體系中起著承上啟下的作用。

隨著現(xiàn)代高科技的快速發(fā)展，各種新材料、新技術(shù)和新理論已成為教學(xué)內(nèi)容，從而使教學(xué)內(nèi)容不再是概念、原理、方法和規(guī)則的簡(jiǎn)單結(jié)合，而是由知識(shí)傳授、技能訓(xùn)練相互滲透所形成的完整系統(tǒng)。但是，本課程內(nèi)容新、概念多、理論性強(qiáng)，其中涉及大量難以理解的抽象知識(shí)，因此在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，雖然學(xué)生對(duì)此課程學(xué)習(xí)積極性較高，但是對(duì)課程的掌握程度及理論知識(shí)的運(yùn)用程度不甚理想。在此背景下，筆者所在課程組針對(duì)該課程進(jìn)行了多次課程建設(shè)以及教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、課程考核方法等方面進(jìn)行了綜合研究，并具體應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，從而顯著改善了教學(xué)效果，有效提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)了教與學(xué)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

一、課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和整合

《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》課程的理論性強(qiáng)、涉及大量的基礎(chǔ)理論和基本概念，是一門掌握難度大的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生面對(duì)大量的基礎(chǔ)理論常感茫然無(wú)措，因此有必要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和整合。按照專業(yè)要求，有選擇地將教材劃分為課堂教學(xué)內(nèi)容和自學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)掌握內(nèi)容與一般了解內(nèi)容等，明確各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)，提出教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)要求和學(xué)習(xí)方法。對(duì)于重、難點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)實(shí)例介紹、例題講解等形式深化學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，融會(huì)貫通，并以模擬考試等方式及時(shí)檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。而對(duì)于容易掌握的一般了解內(nèi)容采取自學(xué)、提問(wèn)、討論和學(xué)生課堂講解相結(jié)合的方法。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和整合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中有的放矢，教與學(xué)的效果均得到了有效提升。

二、新型教學(xué)模型的探索

針對(duì)現(xiàn)階段學(xué)生思維活躍、主觀能動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)教師課堂講授的基礎(chǔ)上，增加了啟發(fā)式、討論式的教學(xué)模式和學(xué)生自主探究式的學(xué)習(xí)模式。在授課過(guò)程中，適時(shí)地提出問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生針對(duì)教師提出的問(wèn)題去思考。上課開始時(shí)，在復(fù)習(xí)前次課內(nèi)容的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)練地用2—3分鐘采用提出問(wèn)題的方式引出新課內(nèi)容，使學(xué)生帶著問(wèn)題聽課；講授到歷屆課程學(xué)習(xí)中易出現(xiàn)理解錯(cuò)誤的內(nèi)容時(shí)，及時(shí)提出進(jìn)一步思考的問(wèn)題；針對(duì)授課內(nèi)容，每堂課結(jié)束前提出幾個(gè)具有啟發(fā)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生課后進(jìn)一步閱讀相關(guān)參考文獻(xiàn)，加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解和知識(shí)面的拓展，培養(yǎng)學(xué)生獲得知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的能力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。本課程的部分章節(jié)涉及大量三維圖形和結(jié)晶學(xué)模型，在講授這部分抽象內(nèi)容時(shí)，首先借助教學(xué)軟件進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的介紹，然后鼓勵(lì)學(xué)生分組討論。如在講授硅酸鹽結(jié)構(gòu)和相圖時(shí)，將同學(xué)分成若干小組討論，然后將討論結(jié)過(guò)通過(guò)繪圖和動(dòng)畫的形式與全班同學(xué)分享，有效提高學(xué)生對(duì)抽象圖形的理解和掌握。在介紹固相反應(yīng)、燒結(jié)等高溫動(dòng)力學(xué)模塊時(shí)，采用實(shí)例教學(xué)，即列舉目前常用的燒結(jié)工藝，并分析其中的傳質(zhì)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)過(guò)程。同時(shí)，要求學(xué)生課后查閱相關(guān)資料，對(duì)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的燒結(jié)工藝進(jìn)行對(duì)比分析，使學(xué)生在學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)理論的同時(shí)，了解無(wú)機(jī)材料科學(xué)進(jìn)展及研究前沿。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，全面采用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行全程課堂教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)有余力的同學(xué)制作三維晶體學(xué)軟件、缺陷結(jié)構(gòu)插件、三維三元相平衡模型等，并結(jié)合實(shí)物、模型的展示與典型生產(chǎn)工藝視頻的播放，使教學(xué)中抽象、深?yuàn)W的理論能夠具體、生動(dòng)地表現(xiàn)出來(lái)。

三、構(gòu)建多元化課程評(píng)價(jià)體系，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

在以往的教學(xué)中，主要以期末考試卷面成績(jī)來(lái)衡量學(xué)生對(duì)課程的掌握情況，考核方式單一，不利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。為此，我們采取多元化的考試方式，通過(guò)多種途徑對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能和學(xué)習(xí)能力等進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)。課程多元化考核的內(nèi)容主要包括專業(yè)知識(shí)考核、基本素質(zhì)考核、能力考核等。專業(yè)知識(shí)考核主要考核學(xué)生對(duì)課程基本知識(shí)的掌握情況，通過(guò)筆試形式進(jìn)行，如期中、期末考試，力求試題體型多樣化、難易程度協(xié)調(diào)搭配；通過(guò)出勤考勤、課堂提問(wèn)及討論發(fā)言等形式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)主動(dòng)性等進(jìn)行考核；能力考核包括對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、動(dòng)手操作能力及語(yǔ)言表達(dá)能力等的考核，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)、讀書報(bào)告、撰寫課程論文等形式實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施過(guò)程中，除了教師評(píng)價(jià)，增加了學(xué)生自評(píng)和互評(píng)環(huán)節(jié)，同時(shí)適當(dāng)增加了平時(shí)成績(jī)?cè)诳傇u(píng)成績(jī)中的比例。通過(guò)課程多元化評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建，使學(xué)生客觀地評(píng)價(jià)自己并進(jìn)行自我監(jiān)控，有利于學(xué)生自我認(rèn)知能力的培養(yǎng)。同時(shí)，教師根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，極大促進(jìn)了教與學(xué)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

四、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和增強(qiáng)動(dòng)手能力的實(shí)踐

本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，教材中的理論來(lái)源于實(shí)踐，又直接服務(wù)于實(shí)踐，但由于課時(shí)有限，并未安排單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課。因此，本課程與《材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)》及《材料研究方法》等課程相結(jié)合，優(yōu)化現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。按一定比例設(shè)立基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，如要求學(xué)生在現(xiàn)有的差熱—熱重分析實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，理解相平衡的概念。設(shè)立一定的綜合性難題和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手操作解決問(wèn)題。通過(guò)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)使學(xué)生直接參與教師的科研活動(dòng)，并獨(dú)立承擔(dān)部分課題的研究，進(jìn)而有效提高了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和創(chuàng)新能力。如在介紹互擴(kuò)散的內(nèi)容時(shí)，參與過(guò)創(chuàng)新課題的學(xué)生自然而然地聯(lián)想到柯肯達(dá)爾效應(yīng)，并在課堂上詳細(xì)介紹了相關(guān)原理和應(yīng)用，由此產(chǎn)生的教學(xué)效果明顯優(yōu)于單純的課堂講授。

五、網(wǎng)絡(luò)課程和第二課堂的建立和完善

針對(duì)現(xiàn)有學(xué)時(shí)數(shù)減少與課程內(nèi)容不斷更新深化、教材知識(shí)量顯著增加的矛盾，課程建設(shè)過(guò)程中積極完善網(wǎng)絡(luò)課程，使其成為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程中，綜合運(yùn)用文字、圖片、動(dòng)畫、圖像、音頻和視頻等多媒體技術(shù)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容不斷更新教學(xué)資源，賦予其優(yōu)異的教學(xué)互動(dòng)效果，并在此基礎(chǔ)上，建立課程網(wǎng)上在線系統(tǒng)，進(jìn)行在線答疑，方便教師與學(xué)生的互動(dòng)，既便于啟發(fā)式教學(xué)，也便于學(xué)生自主探究式自學(xué)。為了更好地促進(jìn)教學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合，進(jìn)一步提高學(xué)生的理論基礎(chǔ)和對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力，課程充分結(jié)合了本科生的認(rèn)識(shí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)無(wú)機(jī)材料生產(chǎn)企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，與企業(yè)員工交流，了解無(wú)機(jī)材料的生產(chǎn)流程及對(duì)原料、產(chǎn)品的質(zhì)量控制，要求學(xué)生充分結(jié)合課本知識(shí)，提出其中所蘊(yùn)含的理論規(guī)律。如無(wú)機(jī)材料生產(chǎn)過(guò)程中原料的選擇與加工、產(chǎn)品成型、煅燒等工藝均與課本中的相平衡、表面界面化學(xué)、固相反應(yīng)、燒結(jié)等知識(shí)點(diǎn)密切相關(guān)。通過(guò)直接參與生產(chǎn)實(shí)踐，學(xué)生的直觀感受是課本上的知識(shí)不再是看不見、摸不著的抽象概念，切實(shí)鞏固和強(qiáng)化了課堂的教學(xué)效果。

隨著現(xiàn)代高科技的快速發(fā)展，各種具有特殊性能的新型無(wú)機(jī)材料不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各種新理論、新概念不斷被提出，因而對(duì)《無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)》的課程教學(xué)提出了更高的要求，筆者所在的課程組將始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段等方面不斷創(chuàng)新，及時(shí)聽取學(xué)生和教學(xué)督導(dǎo)組的合理建議，與時(shí)俱進(jìn)，積極探索適合教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式，不斷提高教學(xué)水平，以形成鮮明的課程優(yōu)勢(shì)，致力于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才。

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