材料概论课程的改革与实践

陈汪林　张世宏（安徽工业大学，马鞍山　243002）

材料概论课程的改革与实践

陈汪林张世宏
（安徽工业大学，马鞍山243002）

材料概论是一门专业基础课程，努力提高教学水平，积极推进该课程的教学改革，对于学生后续专业课程的学习、考研、就业有着深远的影响。结合材料概论教学实践，可从优化教学内容、拓展前沿科学进展、双语教学、师生角色互换等方面推进该课程的改革。

材料概论；课程；改革思路

材料概论是材料类专业开设的一门入门基础课，一般安排在大二讲授。材料概论涵盖了金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等材料学等各个专业的基本知识、实际应用和前沿科学。该课程对拓宽学生视野、提高学生专业素养起着至关重要的作用，对后续各专业课程起着铺垫、过渡和衔接作用。因此，推进材料概论改革，优化教学内容，本着理论和实际相结合的教学理念，激发学生自主参与性，引导学生学以致用，提高其分析和解决问题的综合能力有着重要的意义。为此，笔者结合材料概论的教学实践，对该课程的改革思路进行了初步探索。本文主要从优化教学内容、拓展前沿科学进展、双语教学、师生角色互换等四个方面进行探讨。

一、优化教学内容

由于材料概论仅有32个课时，要在有限的时间内为学生搭建一个完整的材料概论的理论框架，使学生对其有一个较为全面系统的认识，就要求对材料概论的课堂教学内容进行优化设计。目前有关材料概论方面的教材主要有高等教育出版社、化学工业出版社、重庆大学出版社、国防工业出版社、冶金工业出版社出版发行的书籍。上述书籍是材料工作者智慧的结晶，是学生们汲取知识的源泉，但是其各自侧重的内容有所不同，如有的侧重于金属材料基础知识的讲解，有的侧重于材料制备方法的讲解，有的则侧重于电性、磁性、超导、智能、新能源、生物医药等新型材料的发展概况。因此，为了面面俱到，笔者认为不能单一的选择其中的一本作为指定教材，应将上述教材中的知识进行归纳、总结，萃取其中的精华部分进行讲解。授课过程中以金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类材料的基本概念、制备方法、应用和发展为主线，同时辅助穿插当今社会的新型、热点材料的研究现状。

另外，为了让材料概论中的知识点不再显得枯燥、无味，应该寻找合适的切入点，将材料学术用语用一些浅显易懂的生活现象引入课堂。如利用“如何从材料学角度分析泰坦尼克号失事原因？”这个问题引入钢铁材料脆性断裂失效概念；利用“为什么不锈钢不会生锈？”这个问题引入合金钢的概念；利用“宝剑锋从磨砺起，梅花香自苦寒来”的千古名句引入淬火热处理的概念；利用“为什么曲别针会弯曲？”这个问题引入塑性变形的概念。

此外，在材料概论课程结束的时候，教师可以结合自己的研究方向以讲座的形式做一场专题报告，以点带面，加深学生对材料概论知识的理解。通过这种讲座的形式让学生知道材料科学知识能够解决实际生产生活中的哪些问题；让学生理解怎样运用材料科学知识开展理论研究；让学生了解怎样运用材料科学知识撰写科研论文。

二、拓展前沿科学进展

现代材料科学的发展突飞猛进、日新月异，不断有新的材料、新的工艺诞生。因此，教师在传授学业的时候，不能故步自封，仅拘泥于教材上的知识，应将当今的热点材料和最新进展及时扩充到课堂教学中。在活跃课堂气氛的同时，让学生也能与材料科学中的前沿科学知识有所接触，拓宽其视野，为其在今后的学习、科研、工作中奠定一个扎实的基础。

例如，在讲解纳米材料特性时，可以将因2010年诺贝尔物理学奖而引起全世瞩目的石墨烯引入课堂。用通俗易懂、简单直观的事例让大家对“黑金子”——石墨烯有一个了解，如：它是世界上强度最大的材料，仅100纳米厚的石墨烯能够承受约2吨重物的压力而不断裂；低成本石墨烯电池或实现“一分钟充电”等。

在讲解材料加工制备新技术时可将一种改变传统工业的加工方法，实现复杂结构快速成型的新技术——3D打印技术引入介绍给学生。它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前，3D打印技术已经成功应用于人体器官、机械零件、房屋建筑等，将3D打印技术引入课堂可让学生对该技术的工作原理、常用材料、制备过程、应用领域有一个系统的认识。

在讲解新材料的时候，可将柔性玻璃这一前沿新颖的材料介绍给学生，它是由著名的玻璃与陶瓷制造商康宁公司研制的。它最大的特点是厚度仅为100微米，且具有塑料一样的柔软特性，能够任意弯曲。它的出现，势必会掀起一场手机等数码产品的新变革，据悉，一款屏幕可以弯曲、折叠的手机正在研发阶段，不久的将来即将问世。

材料概论课堂中因为融入了这些新颖、有趣的前沿科学知识案例，会变得更加丰富多彩，学生也会在老师的引导下叩开材料科学这扇大门，在知识的海洋中遨游。

三、双语教学

作为材料专业的入门基础课程，材料概论课程具有内容简单易懂、涉猎广泛的优点，可以将其作为双语教学的典型课程来探索、推广。通过双语教学，可使学生掌握与材料有关的最基本的概念和知识，了解材料组成、制备工艺、结构与性能之间联系等内容，同时，也能使学生掌握一些材料专业常用的英语词汇和表达方式，为日后深入学习专业课程打下良好基础。关于材料概论的双语教学工作，国内一些高校已经进行了探索，也取得了较为理想的效果。因此，在教学过程中可借鉴前人的成功经验，如：教师应依据学生的英文水平，灵活调整教学过程中英文的使用比例，避免学生因英文基础薄弱而出现材料基础知识和专业英语都不能很好掌握的现象。此外，为了让学生能够掌握更为纯正、地道的专业外语，应推荐学生阅读英文原版书籍，追本溯源，由James F.Shackelford编写的原版英文教材《Introduction to Materials Science for Engineers》原汁原味、内容丰富，可供参考。

双语教学在提升学生综合素养的同时，也是对教师综合能力的一种历练和提高。双语教学不仅要求教师具有扎实的材料专业基础，还对其英语口头表达能力有较高要求，需流利、准确的应用专业词汇。目前，对于大多数教师而言，经过高等教育的培养，材料专业知识和英文写作能力是毋庸置疑的，但英语口头表达能力还有所欠缺。因此，要求教师在备课过程中加倍努力，提升英语口头表达能力，只有将自己的能力提高了，才能更好地教书育人，将双语教学落实到实处。

四、师生角色互换

爱因斯坦曾说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”在常规的教学过程中，教师充当的是问题提出者的角色，教师首先将知识凝练、梳理、消化后再传授给学生，某种程度而言，学生是一个被动的接收者，没有主导性。为了调动学生课堂的积极性提升参与度，培养学生提出问题、解决问题以及口头表达等综合能力，笔者认为在材料概论教学过程中，部分章节应采取师生角色互换，即学生讲课老师听的教学模式。其具体操作方式为：采取自愿报名的方式，学生选取其感兴趣的一个章节，经查找资料、充分准备后，在讲台上讲解，教师和其他学生一起听课，听课过程中可以提问，学生讲课结束后，教师和其他学生为其进行点评。

角色互换是拉近师生距离，增进感情的一种方式，也是让师生换位思考互相体会对方课堂感受的有效途径。让学生敢于将自己对材料概论课程中相关知识点的疑惑、想法，甚至是创新及时和老师进行探讨、交流。萧伯纳曾说过：“你有一个苹果，我有一个苹果，我们彼此交换，每人还是一个苹果；你有一种思想，我有一种思想，我们彼此交换，每人可拥有两种思想。”当教师和学生的思想在一起探讨、交流时，有可能会碰撞出一个关于新材料、新工艺的火花。

相信在师生角色互换过程中，学生能够更加深入的理解专业知识，教师也能发现自己教学中存在的一些不足，做到教学相长，共同进步。当然，在师生角色互换的初期，可能会遇到学生因畏惧、胆怯，不敢尝试上台讲课的情况。这时，教师就应该做好心理疏导工作，鼓励同学积极参与，克服畏惧心理。同时，制定适当的激励政策促使更多同学积极参与其中，如将学生讲课成绩作为额外加分项计入平时成绩等。

五、结束语

材料概论作为一门重要的基础学科，在材料科学技术不断发展的同时，它所包括的内容也在不断的更新、扩展，教学模式也在不断的改进、创新。笔者在教学实践过程中，提出了上述四点关于材料概论的教学改革思路，认为其有利于提高教育教学水平与质量，有利于加深学生对材料科学的基础知识的理解和认识，有利于提升学生英语水平及其他综合能力，为学生后期的学习和工作打下坚实的基础。同时，在此课程教学改革的过程中对教师的教学水平和专业素养的提升也有良好的促进作用。

［1］徐晓虹，吴建锋，王国梅，等.材料概论［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］周达飞.材料概论［M］.北京：化学工业出版社，2001.

［3］雅菁，吴芳，周彩楼.材料概论［M］.重庆：重庆大学出版社，2006.

［4］陈光，崔崇，徐锋，等.新材料概论［M］.北京：国防工业出版社，2013.

［5］谭毅，李敬锋.新材料概论［M］.北京：冶金工业出版社，2004.

［6］张建华.《材料概论》双语教学改革的研究与实践［J］.机械管理开发，2011（5）：188-189.

［7］雷丽文，水中和，刘启明，等.《材料概论》双语课程教学模式的探索与实践［J］.高教研究，2011（29）：47-48.

Reform in the Course of Introduction to Material Science

CHEN Wanglin，ZHANG Shihong
（Anhui University of Technology，Ma’an Shan 243002，China）

Introduction to Materials Science for Engineering majors is a basic academic course.The teaching of this course needs to be improved and a teaching reform should be promoted，which may have a profound impact on students’learning，postgraduate education and employment.Taking current teaching practice into considerationreformneedstobecarriedoutonoptimizingteachingcontents，introducingthelatest development in science and technology，bilingual lecturing andtherolechangebetweenteachersand students.

introduction to materials science；course；reform

G642

陈汪林（1982—），男，讲师，研究方向：金属涂层技术。