材料科學基礎教學改革初探

劉超+蔡安蘭+侯海軍+吳其勝

【摘 要】作為材料科學與工程一門專業必修課，《材料科學基礎》具有科學系統性，內容廣泛，融合了諸多材料學方面的概念、理論及相關工藝。本文從分析本課程在教學過程中存在的一系列問題，結合筆者對本課程的教學經驗及材料科學目前的發展形勢，闡述了《材料科學基礎》課程改革的必要性和緊迫性，從教學內容、教學方式及考核方式等方面進行討論，探討學生如何更好地學好本課程分享一些感悟。

【關鍵詞】材料科學基礎；教學方式；改革

材料的發展對人類歷史的進程具有關鍵性的作用。隨著人類文明和生產的發展，以及人類不同需求，具有不同性能的新材料不斷涌現，對于材料的性能改善的能力不斷提高，力求滿足人類各種使用要求，因此材料科學是科技發展的基礎及工業生產的支柱。鑒于材料科學對社會的極大影響和人們對高性能材料的需求不斷增強，在高等院校開設《材料科學基礎》這門課程，它是材料領域的最基礎，最基本的核心課程之一。本門課程的學習為材料科學與工程專業的后續專業課程的學習奠定了堅實的理論基礎，也為學生以后從事材料方面工作打下堅實專業基礎。本課程內容主要涵蓋材料的制備、組成、結構、構效關系、多相系統相平衡模塊和材料制備的動力學過程等內容。從課程所包含的內容來講抽象并且難懂，因此就如何使用更易理解的方式教授本門課程知識給學生，將是個嚴峻問題。

隨著對材料學人才的需求增加，材料學已成為各高等院校的重要專業組成部分。要想成為一名合格的材料學專業畢業生，不僅要學習材料學專業課程，而且也要學習化學、物理學等方面知識，這就造成“課時緊，任務重”的問題。材料科學基礎這門課程的學時少將造成學生對材料科學基礎知識理解膚淺，難以掌握其本質，結合本門課程存在的問題將嚴重影響學生的學習，改革勢在必行。因此，對本門課程進行了教學改革的探索和嘗試，優化課程設置，提高教學效率，精選教學內容，調整考核方式，力求培養學生獨立獲取知識以及創新的綜合能力，主要有四個方面：

1 教學方法的改革

從課堂做起，切實提高課堂效率，認真把握課堂上每一分鐘。運用多媒體與網絡等先進的技術，不但實現材料學相關信息的傳遞，而且形象地模擬物質結構與動態過程，有助于學生理解相關的知識點，提升教學效果。針對課程的不同教學內容，結合不同教學方法工程進行傳授知識：（1）啟發式教學法，在課堂上，設計一些關于材料學方面啟發式的問題進行提問，鼓勵學生根據相關理論知識發表見解，讓學生獨立思考，引導幫助學生主動地和自覺地去獲取相關知識；（2）直觀教學法，針對本課程抽象難懂的部分，通過實物、掛圖、模型等輔助手段，讓學生更好地理解這部分內容。通過這種方法可培養學生的想象力、觀察力和判斷力，提高學生學習的主動性、積極性和創造性。例如在講解晶體結構時，晶胞的概念及位置關系可通過這種教學方式使學生更好地理解；（3）提問式教學，在課堂上適時地進行提出問題，讓學生更好地參與到課堂，有利于提升教學效果，激發學生的學習欲望及學習興趣；（4）討論式教學，在課堂上讓學生四到五個人一組，以小組的方式對問題進行討論，這樣讓每一個人都能參與進來，每一個學生都能積極思考，可以提高學生的思維能力，語言表述能力和團隊協作能力。具體可以是這樣實施，由任課教師提前兩周就將下次要討論的問題提前布置給學生，由學生報名，在討論時，可以采用ppt的形式，下面的學生可以對這個ppt進行提問，從而使學生的思維擴散。

2 教學手段的改革

時代在發展，這也要求在教學方法要不斷進行改革以適應其發展。《材料科學基礎》作為材料領域的核心課程之一，教學手段也要進行改革，從而適應社會經濟的發展。傳統的教學手段就是老師單純的“教”，學生在下面單純的“學”。針對這個問題，從兩個方面進行改革，主要包含。其一，教學角色的互換，老師不再是不停地講，不再是這個課堂的主體，而是讓學生進行上臺講課，老師講一些內容放出來，布置給學生，讓他們上臺講課，這樣的話要講課的學生，不能僅僅是去看一下課本，他們要在課前通過查資料，從而他們知識就會有所提升。這樣可以提升學生的參與度；在另一個方面，就是最近幾年隨著社會的發展，我們每一個教室都配備了多媒體設備，但現在多媒體好像成了我們的主要教學手段，僅僅靠多媒體實現教學是不行的，多媒體只能是教師進行教學的輔助手段，教師還要通過板書來教學，因為老師在板書可以把知識點講得更深刻，更透徹；最后，根據時代的發展和課程改革的緊迫性，本課程已開設網絡教學，學生可在任何時間和地點進行本課程的學生，極大地提高了學生學習效率。

3 課程實驗的改革

要想學好《材料科學基礎》這門課程，需要將理論與實驗緊密相結合，利用相關理論來指導實驗，用實驗結果來驗證理論，凸顯實驗教學重要性。實驗教學無論對于學生學習和掌握基礎理論還是培養和提高工程實踐能力都具有極其重要的作用，它是培養學生工程意識、創新能力和動手實踐能力的重要途徑。但對于我們學院來說，因為課時原因，我們沒有時間安排實驗課程，這樣絕對是不行的，作為工科院校，材料科學基礎又是最重要的一門專業基礎課，我們應該安排課時來做材料科學基礎的課程實驗。我們可以挑出一些重要的實驗，進行操作，其次我們也應該改變實驗教學方式，可以讓教師來出一些探索性的實驗和綜合性的實驗，以培養學生的動手能力，有利于學生自主創新能力的提升。

4 改革課程的評價方式，促進學生的全面發展

每個課程的期末成績考核是對學生這一課程學習的檢驗與評價，傳統的單一考核方式使教學內容和方法的改革受到限制，如果考試制度因循守舊，教學方法改革也只能是紙上談兵。單一的期末閉卷考試，必然會導致學生死記硬背用以應付考試，試卷的完成情況也不能全面客觀地評價學生的學習。所以我們對這種考核方式進行變革，學生的成績不能僅僅由期末考試決定，從上個學期開始，我們就進行了改革，改變分數的構成比例，我們的課堂占到了百分之三十，主要有課堂作業，課堂表現，還有就是上文中的課堂討論；期末考試占百分之五十，我們降低期末考試的權重；還剩下的百分之二十，就是大作業，即學生學完這門課程后，對這門課程的認識，還有運用所學到知識解釋一些現實問題。這樣的成績構成，使得學生的成績更加真實。

隨著時代的發展，學生對于《材料科學基礎》課程的學習也不僅僅局限于理論知識。為適應時代需求，本課程的教學改革迫在眉睫，這將是一項涉及面廣、科學性強、任務繁重，具有深遠意義的系統工程，在改革過程中將會面臨許多新情況和問題。這樣要求我們在平時的教學中，必須依據教學大綱和時代發展的要求，以學生為本，與時俱進，充分調動學生自主學習的積極性，不斷改革，勇于實踐，才能進一步提高教學質量，實現學生的全面發展。

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[責任編輯：朱麗娜]endprint