多措并舉提高“材料科學基礎”課程課堂教學質量

王彥平 王順花 李芳紅

[摘 要] 根據“材料科學基礎”的課程性質，圍繞教學內容精選、教學手段和教學方法進行了改革探索。在課程教學內容中突出軌道交通特色，在課程教學方法中注重啟發式教學、理論聯系實際、及時總結等，在教學手段方面注重三維模型和三維動畫，從而激發學生的學習興趣，提高課程課堂教學質量。

[關鍵詞] 材料科學基礎;教學手段;教學方法

[基金項目] 2019年度蘭州交通大學本科教學改革重點項目“多措并舉提高《材料科學基礎》課程課堂教學質量”（1010040822）

[作者簡介] 王彥平（1974—），男，甘肅會寧人，工學博士，教授，碩士生導師，主要從事工程防護材料研究;王順花（1967—），女，甘肅永靖人，理學碩士，教授，碩士生導師，主要從事金屬材料研究;李芳紅（1971—），女，甘肅秦安人，工學碩士，講師，主要從事焊接工藝研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0217-02? ? [收稿日期] 2020-01-02

“材料科學基礎”是一級學科材料科學與工程本科專業的核心專業基礎課程，在國內外材料專業教學中都倍受重視，我校面向材料科學與工程和材料成型及控制工程兩個本科專業開設了這門專業基礎課，該課程在學科知識構建中起著基石的作用，是公共基礎課和專業課程之間一個必要的橋梁，也是研究生入學的考試課程，還是學生今后從事相關專業工作和科研的重要理論基礎。

我校從2002年開始招收材料科學與工程本科專業，2004年開始招收材料成型及控制工程本科專業。兩個專業開設的“材料科學基礎”課程主要采用多媒體結合板書的方法進行授課。由于“材料科學基礎”課程具有需要理解的原理與規律多、需要記憶的概念與定義多、課程內容知識點多且抽象的特點，學生普遍反映這門課程難理解、難記憶、難應用，學習興趣不高，學習效果不理想，補考人數居高不下。

為了適應新時代本科教育要求，開展教學改革，在課堂教學中貫徹以學生為中心，以產出為導向，以持續改進為保障的OBE教學理念，切實提高“材料科學基礎”課程的教學質量具有重要的意義。

一、精選教學內容，突出專業特色

我校有材料科學與工程和材料成型及控制工程兩個本科專業，所培養的本科生主要在中國國家鐵路集團有限公司下屬18個鐵路局集團公司、中國中車下屬的機車車輛廠，以及中國建筑集團有限公司、中國交通建設股份有限公司、中國中鐵股份有限公司等工程建設單位工作。為此，在教學內容的選擇上要突出專業特色，在“材料科學基礎”課程教學中篩選軌道交通特色工程案例，讓學生進一步了解所講授的內容在工程實踐中有哪些應用，做到理論聯系實際，從而有助于激發學生的學習興趣，提高“材料科學基礎”課程課堂教學質量。

二、教學方法改革

1.采用啟發式、類比法等教學方法。改變過去滿堂灌的教學方式，采用啟發式、類比法、歸納法等教學方法引導學生自主學習，以學生作為教學工作的主體，激發學生的學習興趣，積極主動地思考問題。如在講解金屬的晶體結構時，可以將內容設計成表格，老師可重點講解面心立方金屬結構的相關內容，而后讓學生通過課堂討論自學完成體心立方和密排六方結構的相關內容;又如在講授固態相變的均勻形核和非均勻形核時，可以采用類比法，類比液固轉變時的均勻形核和非均勻形核的內容。這樣不僅可以提高學生的學習興趣，也可以提高學生的課堂參與度，從而有利于提高“材料科學基礎”課程的課堂教學質量。

2.理論聯系實際。根據我校學生的就業領域特色，在課堂講授“材料科學基礎”課程時，有意引入軌道交通特色工程案例，如在講授鋁合金的析出強化時，可以布置學生通過網絡學習高速列車車體材料和制造工藝的相關內容，這樣有助于激發學生的學習興趣，啟發學生理論聯系實際的思維方式，提高學生分析解決問題的能力。

3.及時總結。“材料科學基礎”課程的特點是敘述性的原理，規律多，需要記憶的概念、定義多，課程內容頭緒多，而理論計算少。而且該課程內容枯燥、抽象，學生們普遍感覺難學。因此，每一章學習結束后，及時總結各個知識點之間的聯系和區別，讓學生寫出總結報告，這樣可以加深學生對知識的系統化和條理化，有助于學生對所學知識的理解和記憶。

4.分組討論。為了貫徹OBE教學理念，提高學生的課堂參與度，課程教學過程中可以嘗試開展分組討論。將學生分成幾個小組，每一組布置一個題目，先讓學生課后互相討論共同完成，在討論課上，每組選一個代表給全體同學講解該組題目的討論結果，分析每組題目涉及的知識點、解決問題所需要的理論知識。這樣既有利于基礎知識的掌握，更有利于學習能力的培養。

5.注重科研促進教學。引導學生通過“新材料在線”公眾號了解材料科學方面的研究進展，可以嘗試將科學研究中的一些新成果引入課堂。如在講解鋁合金的析出強化時，引入“新材料在線”的報道“學術女神孫文文：把傳統金屬發在《Science》！”，該論文打破了100多年來人們固有的觀念，提出了一種全新的鋁合金析出強化方式，即室溫循環強化。通過這樣一些科研實例讓學生感性認識科學研究與所學知識之間的關系，有利于提高學生的學習興趣，培養思維能力。

三、教學手段改革

1.采用多媒體和板書混合的教學手段。多媒體是現代教育技術的一種手段，它具有直觀性、易擴充性、高效率性、可重復性等特點，對提高學生的學習興趣，幫助學生理解基本結構和概念具有重要意義。但對于一些理論推導的內容，如擴散第二定律、固態相變和純金屬凝固形核時的能量變化、Schmid定律等內容，仍沿用板書講授，發揮板書教學的優點，邊推導邊講解，以便于學生掌握推導過程，加深對知識點的理解和記憶。

2.借助三維動畫的教學手段。材料科學基礎課程中，晶體結構、晶體缺陷、相圖和塑性變形與再結晶是教學中的重點和難點，采用多媒體技術的二維、三維動畫進行演示可以使學生有身臨其境之感，將信息有效地傳遞給學生，較之傳統的教學媒介更加形象和生動，更易于學生接受和把握。

3.借助三維模型的教學手段。在“材料科學基礎”課程教學中，對晶體結構和晶體缺陷部分可以借助三維模型，幫助學生理解晶體結構中，原子和離子的相對位置、相互關系和堆垛次序等內容;幫助學生理解晶體缺陷中，位錯線、柏氏矢量、外加切應力以及位錯線的運動方向之間的關系。

四、結語

“材料科學基礎”是材料類專業的核心基礎課，它的重要性不言而喻。本文結合我校學生就業領域特色，從教學內容精選、教學方法改革和教學手段改革三個方面進行了實踐和探索，取得了良好的效果，極大地提高了學生的課堂參與度，提高了“材料科學基礎”課程的課堂教學質量。

參考文獻

[1]劉長海，楊燕，陳智棟.基于OBE教育理念的材料科學基礎課程教學改革探究[J].教育教學論壇，2018（22）：116-117.

[2]賈淑果，寧向梅，田保紅，等.材料科學基礎課程教學體系的改革探索[J].中國現代教育裝備，2018，28（7）：94-96.

[3]徐香，劉清芝，代輝.“材料科學基礎”教學中的晶體缺陷[J].教育教學論壇，2015（40）：223-224.