材料科學基礎課程教學改革探索

周洪雷

摘 要：材料科學基礎是材料科學與工程專業和材料成型與控制工程專業的專業基礎課。針對材料科學基礎的特點，結材料科學基礎課程教學實踐經驗，對教學內容、教學方法、考核手段等方面進行了分析和探討。

關鍵詞：材料科學基礎;教學;考核;實踐教學

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A

Abstract：Fundamental of materials engineering is the basic course of material science and engineering and material forming and control engineering.According to the characteristics of fundamental of materials engineering，the paper analyzes and discusses the teaching contents，teaching methods and assessment methods based on the practical teaching experience of fundamental of materials engineering.

Key words：Fundamental of Materials Engineering;Teaching;Assessment;Practical teaching

材料科學基礎課程是材料類專業本科生的一門必備的基礎類課程，主要介紹材料的基礎知識，比如材料的鍵合結構、晶體結構與缺陷、固體中原子及分子的運動、材料的變形、相圖等材料類本科生必須學習的基礎知識。材料科學基礎從本質上認識材料的成分、組織、加工工藝與性能之間的相互關系是材料類本科生學習其他相關專業課程的基礎[1]，也是科學研究的理論基礎和基本知識、技能。該課程突出了材料的本質特征，介紹了材料的微觀領域，且課程涉及的內容較多相對來說難易看到起表象特征，對于剛剛涉及材料基礎的學生來說，內容生澀、抽象、不易理解，教學內容相對枯燥、難懂，是一門教師難教、學生難懂的學科[2]。因此，如何采取合適的教學方法，充分調動學生學習的主動性、積極性，使學生能理解教學內容，而不是死記硬背，加強學生分析問題、解決問題的能力。同時，如何使學生能跟上不斷更新地學科技術，不斷融合地多學科交叉發展，以及復合型材料的不斷涌出[3，4]，這要求我們不斷進行教學改革，必須培養出思想開放、知識面廣、善于思辨的復合型材料人。

一、學生為主的教學課堂提升視頻比重

材料科學基礎課程設計材料原子的鍵合、材料晶胞結構、材料晶體缺陷、材料分子擴散和相圖等基礎知識，存在抽象概念多得特點。目前的教學方式主要是講解各種知識點，很難明了直白的讓學生學習到本質，在一定程度上很好的調動學生的學習積極性，也能很好的讓學生理解，提高了學生的學習效果。但是現有的教學方式中，視頻教學主要集中在一些材料的微觀結構介紹方面，并沒有涉及材料的應用領域，尤其是科學前沿、創新技術、科學巨匠的內容，往往這些內容更能帶動學生的學習興趣和動力。比如我國現行的科學巨匠們的事跡，從這些匠人們的學習經歷、科研足跡中，激發學生的主觀能動性。

目前的教學方式古板老套無法提高學生的主動學習探索能力，這種學習能力恰恰是學生必備的基本技能。在教學中可以把生澀的專有名詞轉化為自己的語言來表述，教師在教學中也不能誦讀教程，要講知識點轉化為通俗易懂的語言來表述。此外，每節課程要提出下一節課程的教學內容，先讓學生去學習，然后形成學習筆記，這樣才能讓學生更好地了解自己不足的地方，有方向、有目的地去學習。同時，教學中讓學生參與到教學中，將學生進行分組，將下一節課程的內容分配到學習小組，在開課的前15分鐘，讓學生先來講解，然后分組討論，最后再由授課老師進行解惑，分析不足，進一步加深印象的授課。通過這種教學方式，可以充分鍛煉學生的自主學習、語言組織、PPT制作、視頻學習、甚至是一種材料研究的設計、開發思維，并能訓練學生的自我表達能力、團隊協作、專用知識學習和科研能力。這些能力不僅僅是學生學習知識的能力，更是將來走向社會、適應社會的能力。

二、理論教學和實踐教學結合

材料科學基礎是一門理論基礎知識，也是一門緊密聯系實際應用的學科。基礎知識即重要又苦澀，如何讓苦澀的知識生動起來，這就是教學水平。實踐教學是整個教學過程中的一個重要環節[5]，教學與實踐結合，比如在講到材料的組織結構內容時，聯系目前最先進的制備技術，播放一小段材料加工視頻，介紹材料制備過程，缺陷特征，失效形式，讓學生能更直觀的去了解學習的知識，也能調動學生的學習精氣神，同時也能更好地讓學生去了解將來的工作，更早的去了解自己的發展方向，專業技能。同時，還可以讓學生參與到教師的科研中，比如在教師的材料熔煉時，把教學從教師帶到實驗室，讓學生去了解如何配料、如何熔煉、如何鑄造、如何分析材料組織性能，從實踐中去理解學到的知識，有助于培養學生的思維能力，通過對實踐過程中觀察到的實驗現象與理論知識的結合，培養學生的思考能力，鞏固相關理論知識，然后將實踐中遇到的問題，在課堂上采用問答與講解相結合的形式，培養學生的科研意識，提高學生的學以致用能力。

三、前沿知識引入教學

將材料科學的基本知識與目前的前沿技術、工程實際結合，讓基礎知識發揮他們的光輝，是教學中調動學生學習的一種手段。比如在學習到細晶強化技術時，可以結合最年輕的院士盧柯的研究，純銅的超細晶強化技術，即讓盧柯院士的事跡激勵學生學習，又能更好地了解細晶強化的應用。在講到材料結構時，聯系到港珠澳大橋的建設、北京大興國際機場的建設，用這些恢宏的建筑去感染學生的學習激情，激勵學生學習的動力。

四、多元化考核機制

考核只是手段，并不是目的。如何讓考核變得更有效，讓考核成為學生學習的動力，值得關注。目前的教育，期末考試，突擊學習，今天考完，明天忘記，這就是常態。所以讓考核成為學士學習的動力[6]，讓知識牢記到學生腦中，才是最好的考核。所以淡化期末考試成績，突出平時學習能力的考核，才是本質。將學生平時的小組討論部分有組內成員相互打分和組間打分相結合，將實踐教學中學生的觀察問題、發現問題、解決問題的主動性列入考核范疇，這樣可以更好地調動學生平時的學習積極性，而不是在期末突擊。當然這要求教師提前設置好評價標準，根據這些標準公平公正打分，這里可以有10%的學習能力、進步能力等主觀評分體系。

五、結語

教學理念、教學方法、教學手段、考核目標的改革，始終要以提高學生的學習能力、學習興趣、創新能力和科學素養為目標，通過各種手段調動學生的學習積極性，利用質量管理的PDCA循環來培養學生的學習能力和將來適應社會或科研的能力。本文通過對“材料科學基礎”課程實施改革的探討，明顯提高了該課程的教學質量，同時為希望能為其他課程的改革提供了借鑒。

參考文獻：

[1]石德珂.材料科學基礎[M].第2版.北京院機械工業出版社，2003.

[2]郭寧，劉曉魁，覃麗祿.《材料科學基礎》課程研究性教學模式的探索[J].西南師范大學學報（自然科學版），2014，39（6）：138-140.

[3]王永紅，張春晨，蘇勇，等.材料類學科平臺課程的教學改革與實踐-以合肥工業大學《材料工程基礎》課為例[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2018，32（5）：123-127.

[4]郭娜娜，方曉英，谷萬里，等.《材料科學基礎》課程的教學改革探索[J].機電教育創新，2019，（3）：174-176.

[5]Yu D G，Wang D，Zheng S Y，et al.To effectively combine the science and engineering teaching in higher education from the scientific phenomena[C].Proceedings of the 2nd.Annual International Conference on Social Science and Contemporary Humanity Development（SSCHD，2016）.Wuhan：Atlantis Pess，2016：756-760.

[6]李生娟，朱鈺方，趙斌，等.本科課程（材料科學基礎（英））的建設和教學探索[J].上海理工大學學報（社會科學版），2019，2（41）：185-189.