淺談材料專業課示例性實踐教學對學習主動性的調動

徐向輝 安俊超 廖桂華 左寒松 王冰瑩 范敏

【摘要】影響大學生學習效果的非智力因素中，學習主動性對學習能力的發揮起到重要的促進作用。材料專業課的教學內容以概念、原理、方法等為主，內容枯燥、原理晦澀，本文以固體表面浸潤性學習為例，采用示例性教學提高學生學習的興趣，變被動學習為主動學習，改善學習效果。

【關鍵詞】材料專業課 示例教學 學習主動性 學習效果

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）48-0231-01

一、大學生學習主動性的重要性

目前，影響大學生學習效果的主要因素中，除了智力因素之外，最重要的就是學習的主動性。學習主動性是指主體在學習活動中表現出的一種積極的心理狀態。通常由對待學習的注意、情緒與意志狀態構成。受學習動機制約，是學習需要的外在表現。俗話說：“興趣是最好的老師”。興趣是學習動機的外在表現，它能調動起人的生命力，使大學生產生對問題的思索，引發因好奇而實踐，因驗證而發現。

二、材料學專業課特點

材料專業的特點是學科交叉性強，既要學習材料學的相關知識，也要掌握物理、化學、工程工藝等相關專業知識。知識點分布廣、概念和原理學習繁雜枯燥。如何在知識學習過程中調動學生積極性，變被動接受知識為主動探索吸收，對學習效果具有至關重要的意義。示例性實踐教學法從學生能觀察的現象入手提出問題，學習概念，分析原理，并在研究學習實驗中進行應用。提高大學生的學習主動性，改善教學效果。

三、以固體表面浸潤性為例

表面潤濕是固體表面的重要特征之一，也是最為常見的一類界面現象。浸潤性可以用表面上水的接觸角來衡量。將液體滴在固體表面上，液體并不完全展開而與固體表面形成一個角度即所謂的接觸角，利用接觸角能直觀的衡量液體對固體的潤濕程度：將θ> 90°的情況稱為不潤濕，θ< 90°時稱為潤濕。因此，θ= 0°就叫完全潤濕，而θ=180°就叫完全不潤濕。有兩個主要因素影響固體表面浸潤性：一是固體的表面微觀結構；二是固體表面化學成份。因此，研究固體表面的潤濕行為必須從這兩個方面入手。

僅僅從概念角度講解浸潤性很難能在學生心里形成很形象的概念，并且學習之后學生也很難將之應用到學習研究中。那么在教學中我們可以生活中的示例入手。

第一步，以“荷葉效應”入手，給學生展示視頻或者以荷葉實物為例。滴在荷花葉面上的水珠就像一粒粒晶瑩的珍珠在滾動，非常美麗。

第二步，提出問題。荷葉現象蘊含的科學原理是什么？水珠在荷葉表面的狀態體現了一種特殊的表面浸潤性-超疏水，θ> 150°。

第三步，解釋原因，引出表面接觸角的概念，講解釋固氣液三相接觸的狀態與接觸角之間的關系，并學習相關浸潤性的影響因素：表面能和表面微觀結構。那么從影響表面浸潤性的因素入手，荷葉產生超疏水的原因是其表面由許多微米級的乳突構成，放大單個乳突能看到許多納米尺寸的分支結構，在這些乳突之間的底層表面上，還可以看到一些納米尺寸的樹枝狀結構，就是這些“樹枝”有效地保護了荷葉不被潤濕。另外，荷葉表面存在一層末端有不同官能團的碳氫衍生物的蠟狀物，荷葉的超疏水自清潔的特征正是由表面上微納米的復合結構以及表面蠟狀物所共同引起的。

一般的示例教學到此處就結束了，但是從提高學生學習主動性的角度考慮，需要對示例教學進行進一步引申，也就是進行第四步，在研究學習實驗中進行實踐應用。

第四步，給學生提出一個基于固體表面浸潤性的命題，“利用竹籃子打水”。讓學生從固體表面浸潤性角度分析命題，并提出解決命題的可行性方案。“竹籃子”本身由于具有孔洞結構，表面處于一種親水狀態，水可以暢通無礙的通過 “竹籃子”。 可以指導學生利用所學過固體表面浸潤性的影響因素，通過對 “竹籃子”的表面組分的調控和微觀結構的構造，使“竹籃子”表面的浸潤行為發生翻轉。使親水的“竹籃子”表面變為超疏水的表面，當水接觸到超疏水孔洞表面時，由于表面的浸潤性質的變化，固-氣-液三相接觸線變得不連續，表面由固-液接觸變為固-氣接觸，相當于在液體水和“竹籃子”之間形成一層極薄的空氣層，正是這層空氣層阻礙水不能在表面鋪展并不會發生從孔洞中穿過的現象。從而實現“竹籃子”打水不成空。在實踐過程中，既能增強學生對專業知識的理解，也能讓學生培養出分析問題、解決問題的能力。同時也能應用到材料的成型和材料物理性能等專業的相關知識，形成環環相扣的學習鏈條。

在這樣的學習過程中，學生始終保持著強烈的學習興趣，不但能掌握相關知識點，還能夠在實踐中應用相關知識。這種方法可以應用到材料專業的其他課程學習，即使是枯燥的學習內容，利用學生的好奇心和求新心理，創造一個和諧溫情的氛圍，激發學生的求知欲，使學生在情感的愉悅中接受知識，掌握技能，最終也能達到預期的教學效果。

參考文獻：

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[2]卜昕陽.超疏水材料的制備及應用[D].東南大學.2016，05，23

致謝：本文感謝洛陽理工學院教學研究項目15JY-003、15JY-014、JY17-14對本研究工作的支持。