《无机材料科学基础》教学改革探讨与实践

葛金龙，王传虎

（蚌埠学院 应用化学与环境工程系，安徽 蚌埠 233030）

《无机材料科学基础》教学改革探讨与实践

葛金龙，王传虎

（蚌埠学院 应用化学与环境工程系，安徽 蚌埠 233030）

《无机材料科学基础》是本科无机非金属材料工程专业的重要的学科基础理论课和主干课程.从优化教学内容，改革教学方法，加强实验教学，提高学习兴趣等几个方面探讨了课程的教学改革.

无机材料科学基础；类比教学；教学改革

《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程专业的重要的专业基础理论课，是公共基础课与专业课程之间的桥梁，主要研究材料组成、结构、性能之间的相互关系，构建无机非金属材料工程专业的基本概念、基本理论和基本原理.

随着材料科学的发展，《无机材料科学基础》课程内容需要不断更新，知识深度和广度需要不断拓展.学生在学习过程中，普遍反映课程内容枯燥，知识面广，知识体系零乱、抽象、难于理解等，学习具有一定难度.结合近几年的教学实践和体会，本文探讨了《无机材料科学基础》课程教学改革的方法.

1 优化教学内容，突出教学重点

选用武汉理工大学出版的陆佩文主编的《无机材料科学基础》作为我院无机非金属材料工程专业本科教材.教材《无机材料科学基础》在教学内容以基础理论为主，阐述无机材料的结构、性能、组成之间的内在联系与规律，进而指导无机材料的生产，解决实际问题.

通过教学实践，在教学过程中，对教学内容进行了优化，将整个课程内容分为三个主要部分.

无机材料的结构、性质部分：主要内容包括结晶学基础、晶体结构与晶体缺陷、熔体与玻璃体、表面与界面等内容.主要讲述了晶体结构、晶体结构缺陷、熔体和玻璃体的结构等基本理论.在教学过程中，强调了晶体结构缺陷、熔体和玻璃体的结构等内容，弱化了结晶学基础、表面与界面等部分教学内容，使学生逐步理解材料结构、组成和性质之间的相互关系.

无机材料的热力学部分：主要内容为热力学应用、相平衡.在教学内容上，精简了热力学应用的内容，重点讲述了相平衡中的二元、三元相图及其应用等内容，强调了三元系统相图的判定规则、结晶路程等知识.

无机材料的动力学部分：包括扩散与固相反应、相变、烧结等内容.主要讲述材料在高温下的动力学过程，材料的烧成工艺对性能的影响，为后续课程无机非金属材料工艺学提供理论基础.

2 改进教学方法，提高教学效果

2.1 类比教学法的应用

类比法在教学中一直被广泛运用，注重类比教学，培养学生的思维能力，有利于学生对新知识的学习和理解，还有利于将新旧知识融会贯通，建构知识网络，使知识更加条理化，加深对知识的理解和掌握，通过类比教学激发了学生学习兴趣，提高了教学效果.

缺陷方程式一直是《无机材料科学基础》教学难点和重点之一.特别是如何书写缺陷方程式，学生一直把握不准确.比如KCl中溶解CaCl2缺陷方程式，通过类比法，把溶剂KCl类比成宾馆的客房，并规定每间客房只提供一个阳离子和一个阴离子入住，且客房足够剩余，把杂质原子CaCl2类比为入住的客人.一个CaCl2分子需要两间KCl客房，一间客房内Ca取代Cl的位置，一个Cl取代Cl的位置，另一个Cl必须选择另一间KCl，取代Cl的位置，而K离子空位，合理的缺陷方程式为：

若CaCl2住进一个KCl房间内，Ca取代K的位置，一个Cl取代Cl的位置，而另一个Cl挤到间隙，形成间隙原子，缺陷方程式为类比为Cl挤在房间的床头柜上，而且由于Cl的半径较大，形成间隙原子可能性较小，所以不太合理.

还有一种可能两个Cl取代Cl的位置，K离子都空位，Ca挤到间隙位置，形成间隙原子，CaCl2类比为有空床不睡而坐在床头柜上，所以也不合理.通过类比法可以生动形象的理解教学的难点，取得了较好的效果.

2.2 多媒体教学的应用

多媒体教学是本科教学的重要途径，结合《无机材料科学基础》课程内容及课程特点，采用多媒体教学为主的教学方式，大大提高了教学效果.

在讲述最紧密堆积可以通过视频动画掌握立方、六方紧密堆积以及四面体、八面体空隙；并配合实物模型、挂图等增加形象思维的能力，容易理解，提高课堂的教学质量和学习效果.在讲述晶体结构类型可以通过flash动画了解金刚石、石墨、闪锌矿、二氧化钛等各种晶体结构内部的原子排列，加深对晶体结构的理解；在晶体缺陷教学中，可以多方位直观展现空位、点缺陷、刃位错形成的动态过程，让学生从理性和感性上加深了印象，增加了学习兴趣；在讲述三元相图时，可以将相图进行拆分和重组，清楚的表示点、线、面相图的具体位置，以及同步动态展示固液相点结晶路程.

多媒体教学通过形象、逼真的动画形式，极大的丰富了《无机材料科学基础》课程的教学信息量，扩充了教学内容，提高了教学效率和学习积极性.

3 加强实验教学，注重能力培养

实验教学在无机非金属材料工程专业人才的培养中占有重要地位.加强《无机材料科学基础》课程的实验教学，可以帮助学生巩固理论知识，掌握实验技能.

在教学实践中，将“粘土性能测定及差热分析”设计为综合实验，涉及到粘土白度、表面电位、阳离子交换容量、膨胀容、胶质价等物理性能测定，粘土的钠化、有机改性，差热分析等.学生在教师指导下分析粘土的物理性能，对改性前后粘土进行差热分析并对比，对实验结果进行数据处理，锻炼了实际动手能力，培养了分析问题能力.

4 紧跟学科前沿，提高学习兴趣

提高学生学习兴趣是提高教学效果的关键，在教学过程中，紧跟学科发展介绍材料科学的新方法、新工艺，调动学生学习积极性.在讲述硅酸盐结构时，介绍层状硅酸盐/纳米复合材料，并介绍层状硅酸盐在提高复合材料力学性能、热学性能、阻燃、阻隔等方面的应用；在讲述表面与界面时介绍微米、纳米材料优异性能；在讲述烧结时，介绍透射电镜、扫描电镜等仪器对材料微观形貌观察.另外，介绍学科前沿知识，也提高了学生的专业认知能力.

5 灵活教学形式，改进考核方法

在《无机材料科学基础》课程的理论教学中，让学生为主体参与教学.预先告知某一教学内容的几个问题，让学生自己分为若干小组，每个小组在课下准备教学内容，推举代表上台讲授，然后同学对讲授内容进行讨论和辩论，最后教师进行简单点评.通过这种换位方式，学生感受到自己是教学主体，既掌握了教学内容，体会到了备课的辛苦，又锻炼了口头表达能力，收到较好的教学效果.

在成绩评定上以“平时成绩+实验成绩+期末成绩”为考核方式，在教学过程中，给出学生3-5个相关小专题，让学生自己到图书馆、互联网查找资料，写出小论文，然后以平时成绩的方式计入考核.通过资料查阅，学生开阔了专业视野，提高了学习兴趣.

教学质量是高等教育的主题，只有不断总结教学经验，深化《无机材料科学基础》课程教学改革，才能提高无机非金属材料工程专业人才培养质量.

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G642

A

1673-260X（2011）04-0259-02

蚌埠学院教育教学研究项目（JYLY1011）