淺談化學專業的學生如何學習材料學的課程

郭勝平 王夢寒

摘要：本文就化學專業的學生在學習材料學課程時所出現的問題做了簡要分析，并針對這些問題在教學理念，教學方式方法，教學資源利用，考核方法幾方面提出一些看法，爭取做到因材施教，以提高學生學習效果。

關鍵詞：化學專業；材料學課程；教學理念；教學方法；考核方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）39-0219-02

隨著科學技術的迅猛發展，學科交叉變得越來越頻繁。材料和化學密不可分，你中有我，我中有你。這是上升到科研層面分析的結果。但對于本科學歷的專業和教學來說，材料和化學的界限還是比較明顯的。通常材料專業的本科生必須學習四大化學（無機化學、有機化學、物理化學和分析化學），雖然在難度上可能會比理科的簡單一些。部分學校還為材料專業的學生開設了結構化學、晶體化學、計算化學、膠體與界面化學等課程。但對于化學專業的學生來說，多數學校幾乎沒有或非常少的為他們開設材料類課程。雖然很多高校是因為受到學分或一些其他因素的制約，而無法開設足夠的材料課程，但這對化學專業本科生的系統學習和知識的應用而言是不利的。

材料學作為一門研究材料組成、結構、工藝、性質和使用性能之間相互關系的學科，為材料設計、制造、工藝優化和合理使用提供科學依據。就化學專業而言，不僅要注重化學學科各方向之間的融合，也要注重化學學科與相關學科，如化工、材料科學、生物醫藥及環境科學等的交叉，然而大多數化學專業學生在學習“材料導論”課程過程中會暴露出許多問題。本文結合本校實際情況就化學專業學生如何學好材料學這門課程進行了如下梳理。

一、化學專業學生在學習材料學課程過程中的問題

（一）與材料相關的前期課程的準備不足

由于學校對學分修習有嚴格的要求，導致很多應該開設的課程沒辦法開設或者減少學分開設。比如結構化學或晶體化學等課程對于很多高校化學專業學生來說不是必修課程，甚至學校都沒有開設這門課程，像我校材料學是兩個學分，32個學時，這就導致了在講授材料學課程時，很多基本的概念學生不能理解，浪費了不少教學時間。

（二）學生的學習熱情不高、缺乏主動性

因為學生嚴重缺乏材料科學的知識基礎，若嚴格按照教學參考書的內容來安排教學，很多內容學生無法通過簡單的閱讀來理解，而需要借助大量的課外輔助閱讀來消化。從目前的本科教學來看，很多學生的學習是有壓力的，因此沒有足夠的時間來輔助閱讀。另一方面，“材料學”課程并非化學專業的專業必修課，因此會有不同程度的“輕視”，導致在學習過程中缺乏積極主動性。當遇到課堂上不懂的知識，不會想要自己去解決，長此以往會導致問題不斷積累和放大。由于專業背景的差異會導致學生在學習具體章節知識時面臨各種各樣的困難，因而產生畏懼心理，對于陌生的名詞和概念也無法深刻理解，學生在后期的學習中會越來越吃力，從而導致這門課程的教學效果不理想。

（三）學時有限，知識面廣，導致只能點到為止

要將材料學科的基礎知識在一個小學分的課程內面面俱到地講授給學生，非常困難。既想讓學生聽懂，又想面廣一些，幾乎不可能。因此，只能根據授課老師的經驗和判斷，選擇性地講授部分材料學的內容。而這一選擇性的學習，很難涵蓋學生必須了解的全部知識點，必然是顧此失彼。

二、解決問題的幾點建議

（一）注重梳理普適規律，指導學生抓住重點和掌握知識點的一般思路

任何一門學科的知識點都是非常豐富的，各知識點之間也有明顯的區別。但是，不管知識體系如何繁雜，一些普遍的規律還是有跡可循。以材料導論課程為例，主要的教學內容是介紹四大類材料，即高分子材料、無機非金屬材料、金屬材料和復合材料。每一類材料的物化性能都差異明顯，應用領域也有差別。但是，不管性能如何不同，所有材料的性能都是由結構決定的，這不就是化學的知識么？掌握了這一點，從價電子構型，化學鍵成鍵方式，電負性差異等信息出發，不難推導材料大致的性能特點。其他的一些規律也可以從化學的基礎知識中體會出來。

（二）注重調整教學理念

長久以來，我們的教育仍采用傳統的“灌輸式”的教學方法，以教師的主動講授為主，在整個教學過程中教師的主導地位十分突出，而學生的主體地位卻習慣性地被忽視。這種教學模式下的教學會束縛學生學習的積極性、主動性。要調整教學理念，改變傳統觀念，以培養創新精神為核心，把學生置于教學的出發點和核心地位，改變傳統的“教師本位”思想，培養與發展學生的思維獨立性與創造性。可以通過自己設置一些討論的主題，或者讓學生就感興趣的材料類型設置主題，大家一起來討論交流，注重材料的優缺點和應用來展開，教師在討論的過程中穿插一些知識來解釋相關材料為何有這樣的性能特點和相應的應用。通過本人長期的教學實踐結果表明，這種方式是有效的，可以顯著提高學生參與的積極性，以及運用部分已掌握的化學知識來解釋材料學問題的能力。此外，在我的課堂上，還會安排學生走上講臺，給大家介紹一種材料，包括它的合成、結構、性能和應用，要求內容趣味性強，突出大家感興趣的應用點。通過這樣的一個活動，大家學習本門課程的積極性顯著提高，學習效果也非常不錯。當然，這樣的交流還可以在形式上更豐富些，只要大家都明白本課程教學的目的和意義。

（三）根據專業背景調整教學內容

對于不同化學專業的學生來說，所接觸的大量陌生而抽象的材料學名詞和概念僅憑教師的課件講授和課本上的文字理解起來還十分困難，對于重難點的無法理解，導致學生在后期的學習會越來越吃力，也越來越容易懈怠。為了解決這個問題，教師應該根據專業的不同調整教學內容，盡量避免面對不同專業的學生教學內容卻千篇一律的現象。當聽課的學生可以理解所學知識后，學習的積極性自然會被調動起來，從而學生的學習也可以漸入佳境，教師的教學效果也可顯著提高。比如我的材料導論課上，對于化學和應用化學專業的本科生，更多的是以無機化學、結構化學的知識為基礎，來介紹知識點，這樣他們理解起來也相對容易，同時又很好地復習了在低年級時學習過的相關課程內容。對與化學工程與工藝專業的學生，則在合成化學和加工工藝等方面有所側重。

（四）結合學術前沿，引導學生了解最新的科學成果

在我的材料導論上，我幾乎在每堂課上都有加入一些與本節課內容相關的前沿成果介紹給大家。這一方面是為了增加課程的趣味性，另一方面是希望能將目前學術研究上最新的成果分享給大家，讓大家了解各類材料的研究現狀和應用前景。學生學習的熱情與學習的目的和意義緊密相關，如果學生能感受到這門課學到的知識對他們將來的工作和生活有幫助，或者為他們接下來的讀研有幫助，他們學習的積極主動性就會大幅提高，同時有助于他們掌握本節課的知識點。

（五）改進考核辦法

大學常見考核方法為期末試卷成績與平時課堂表現成績相結合綜合評定學生本門課程的學習結果。但許多平時不將本門課程放在心上的學生為了有一個好成績會在期末考試之前臨陣磨槍死記硬背，這樣期末試卷的成績不能很真實地反應學生的學習成果。我的做法是顯著提高平時成績所占比重，將期末考試成績占分比降至40%，甚至更低。總成績的組成大致是這樣分布的，平時課堂表現占分比為20%，評分點包括上課時的狀態、參與課堂問答和交流的情況等；考勤占分比為10%，只要你來我的課堂，我就有辦法讓你有收獲；第3點中提到的PPT報告占分比為30%，評分點包括PPT的制作、知識點的掌握情況、講解的狀態等。

三、結論與展望

綜上所述，雖然美中不足，但化學專業的學生在極其有限的學時內學習材料學課程是可以學好的。讓學生能正確理解化學和材料的關系，能明白化學是材料的基礎，材料是化學的應用拓展這種關系，有助于提高學生學習材料學課程的積極性。設置合理的教學內容和教學方式，讓學生參與其中，樂在其中，可以讓他們能夠較好的把基礎化學知識和材料學知識貫通起來。這樣，最終能實現學化學的學生懂材料的目的。同時，也為他們將來的繼續學習或者在生活、工作中的應用提供一些思維方式的基礎。期望我們的這些理解和分析有助于化學專業學生的材料學知識的學習。