研究生專業課程教學改革與實施策略

李友芬

摘要：為提高研究生專業課程教學質量，適應研究生多專業化的培養需求，本文就《材料晶體化學》課程教學內容和教學手段進行改革。針對不同專業學科來源的研究生，對專業課程體系進行適當調整，并利用多種教學手段，提高了課堂授課質量，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：研究生；教學質量；教學改革；晶體化學

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0242-02

“材料晶體化學”是材料學、結晶學、材料物理和材料化學等學科的重要基礎，結合材料化學和晶體結構的一門學科，應用十分廣泛，該課程不僅需要講授晶體化學基本概念和基礎知識，還需要針對各種不同材料進行實例授課。而研究生作為聽課對象，來源于不同專業，所學基礎側重點不同，就目前教學內容來講，化學類專業偏重于結晶學和結構化學部分，而材料類專業偏重于材料物理和材料化學部分，無機非金屬材料類專業則偏重于結晶礦物學，高分子類專業結晶學基礎相對薄弱。由于各高校對本科人才培養目標的定位，人才應具有的知識、能力、素質結構，教學內容、課程體系的構件等都有差異。目前，晶體化學課程在研究生階段教學中，內容過度理論化和書面化，教材缺乏更新，課程目標模糊，定位不準，層次不清，因此，作為專業基礎課程，找到一種符合各材料專業研究生培養方向相適合的教學模式和教學內容是十分緊迫和必要的。“材料晶體化學”課程的授課不僅需要貫穿之前不同課程的基礎知識，還必須灌輸晶體化學基本概念和內容，結合該課程晶體空間抽象、龐雜，實踐性強的特點，合理設計教學內容。此外，課堂教學過程需要大量的材料分析實例。由于材料專業非常廣泛，涉及無機非金屬材料、金屬材料和聚合物材料，課堂教學中需要的例子很雜，所以有必要在教學中就材料共性、特殊性質和結構進行教學探索，選擇合適的教學內容和教學實例，以達到良好的教學效果。由于專業設置原因，“材料晶體化學”理論學時為32學時，全部內容包括結晶學部分及測試手段部分。據現行教學內容而言，學時較為緊張。怎樣充分利用好這32學時的課堂教學，把結晶學、材料學和測試手段都結合的“材料晶體化學”課程中最重要的核心內容講好講透，教學內容的選擇與設計極其重要。本文從課程的教學手段及教學內容等幾個方面進行了改革與實踐，以期達到提高教學質量的目的。

一、凝練教學內容，突出核心重點

晶體學相對于其他學科來說，是一門比較基礎的學科，與材料化學、材料物理、結構化學、材料科學與基礎、結晶礦物學等等這些學科在內容上都是有相互聯系和相互滲透的，這就需要教學在教學中突出教學的重點，對教學的內容進行取舍。在結晶化學方面根據材料專業特點及培養方案，重新修訂了教學大綱，對“材料晶體化學”授課的核心內容進行了歸納及改革，使主線核心內容有突出的體現，即無論是對于教還是對于學，都對主體內容明確化。具體的改革方法是關注基本理論和概念，使學生能夠奠定理論基礎。如結晶學可包括幾何晶體學、晶體化學、晶體物理等。考慮到晶體物理及晶體化學等知識在其他課程里有所掌握，因此減少了這部分的學時，重點講解幾何結晶學的內容，特別是其中的晶體對稱部分、晶體定向及結晶學符號、空間群等內容。在材料學方面，材料學部分難度較結晶學部分難度小，但涉及范圍大，材料種類繁多，性質多樣，學習起來易使學生產生枯燥感，因此材料學部分的教學注重選擇典型材料的講授，做到以點帶面，這樣既突出重點，又避免泛泛講授的枯燥性。改革調整后的學時分配為結晶學部分16學時，材料學部分8學時，材料測試手段部分8學時。即在保證結晶學基礎部分突出重點外，對材料學部分進行了適當精簡，以培養學生興趣為主，使學生變被動學習為主動學習，避免學習過程中學生產生枯燥之感而引發厭學情緒。從實際授課效果看，效果令人滿意。

二、拓寬知識領域，實現多學科知識滲透

材料晶體化學課程不僅涉及晶體化學，也與材料密切相關。由于研究生來源于材料方面各個專業，就我校而言，有無機非金屬材料方向、金屬材料方向、高分子材料方向甚至環境工程方向的學生，因此選擇材料實例時須包含各種材料來講授，所以課程知識設計上除了講授晶體、非晶體和準晶體，還加入以高分子材料為主的聚合物晶態結構和高分子液晶基礎，將晶體結構內容進一步拓展到高分子材料領域，包括聚合物的晶體結構、結晶行為和結晶動力學進行講授，而液晶高分子結構中就液晶高分子結構特征、相行為和液晶應用進行授課，由于晶體化學中大部分實例僅涉及無機材料，缺乏高分子結構內容，通過增加高分子晶體結構內容，進一步完善了《材料晶體化學》中涉及到的無機材料，金屬材料和高分子材料，使多學科學生能夠交叉學習，拓寬晶體知識面，更好地掌握該門課程精髓。

三、豐富教學手段，增加案例教學，實現教學效果

充分利用各種網絡資源來豐富教學手段。在多媒體教學方面，除了利用PowerPoint，還結合各種軟件，如3DS MAX、Flash、Animator、diamond等和晶體模擬軟件豐富多媒體課件，并插入大量生動的動畫和視頻，同時利用各種網絡資源，獲得大量典型晶體結構高質量圖片，使學生能夠欣賞到多姿多彩的晶體世界后，引起學習本門課程的濃厚興趣。此外，在課堂之外，還提供了一些自主學習網站，供學生課后自學。學生不僅掌握了課程要求的知識，而且還擴展課程之外的內容，從網路等各種渠道也學到相應的課外知識，從而開闊視野，知識面得到擴展，綜合素質得到了提升。在晶體結構教學過程中，晶體結構模型與礦物樣品物理教學分析的結合大大提高了學生的學習興趣。此外，在講授高分子液晶物理性質部分，通過舉出膽甾型液晶的層片具有扭轉結構，對入射光具有很強的偏振作用，因此顯示出漂亮的色彩，可利用其作為精密溫度指示材料的例子，以及利用生活中所接觸到的液晶顯示器，說明小分子液晶在顯示材料中的廣泛的應用，這些生活中常見的應用使同學們看得見，摸得著，使原本抽象的概念變得具體，加深并強化了學生對理論知識的理解和掌握。

四、結合科研活動，鼓勵學以致用

作為研究生基礎課程，授課對象大部分都經歷過本科畢業設計或課程設計教學實踐，同時部分研究生已提前進入課題活動中，他們除了對知識的渴求之外，更多的興趣在于學以致用，渴望能將自己在科研中涉及到內容與課程相關的內容相結合。由于作者本人是科研與教學雙肩挑，因此，首先以自己的科研數據作為教學實例，與學生分享。例如在講解晶體生長過程時，將自己課題中采用提拉法生長的陶瓷晶體的實驗過程為同學細致講述，并將實驗所得晶體產品展示給學生，使學生將所學知識和實際科研應用聯系起來，加深了學生對知識的理解，又培養了學生的科研興趣。同時指導學生利用自己的實驗結果，把學到的知識應用到實踐中去。例如，從晶體結構表征部分，要求學生拿出自己的科研數據，結合課程內容和分析手段進行結構分析。有的學生以自己的XRD數據分析晶體結構，計算晶胞參數，分析材料組成。

五、結論

晶體化學課程涉及面非常廣，針對不同專業的材料研究生，目前還未見合適的晶體化學與材料相結合的教學內容和教學手段。由于材料研究的多廣性和普適性，招收的研究生來源于材料專業各個方面，因此本文通過對研究生專業課程教學內容調整和教學手段的豐富，通過對教學內容、教學手段以及結合科研方面等系列的教學探索及實踐，可滿足不同專業材料學科方向培養要求，符合研究生培養目標，并使各教學環節得到完善。

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