《材料科学基础》课程教学改革的探索与思考

2015-08-15刘瑞平赵会友吴苗苗马向东刘文言

科技视界 2015年7期

刘瑞平赵会友吴苗苗马向东刘文言

（中国矿业大学〈北京〉材料科学与工程系，中国北京 100083）

0 引言

材料科学基础是我国高等学校材料专业的一门专业基础课。材料科学是近代科学发展最快的学科之一。近年来，在其相关研究领域如超导材料、纳米材料、信息材料等许多现代技术研究领域取得了很多重要突破。材料科学领域的这些重大发展使材料科学基础课程的教学在新的历史条件下已面临许多新问题、新情况和新挑战。这使得材料科学基础的课程教学改革和创新势在必行。根据多年讲授材料科学基础的心得和体会，本文针对材料科学基础的教学内容、教学方法和教学难点等方面提出一些措施和建议。

1 教学改革与实践

1.1 精选教学内容，注重各教学内容的贯穿

材料科学基础课程内容很多，对于大多数院校来说，该门课程总学时有限，因此，精选教学内容和明确重点和难点内容显得尤为重要。比如晶体结构、晶格缺陷理论、相图以及回复与再结晶等是材料科学基础的重要内容，应该重点讲授，而固态相变等虽属材料科学基础的内容，但后续课程还要深入学习，在课程中可以尽量简化。

材料科学基础课程教学的目的是让学生掌握材料学的基本理论和知识体系，当然也要让学生了解该学科领域的最新知识。因此在课程教学中适时把前沿和热点方面的知识引入课堂教学，对传统材料科学基础的教学内容上进行适当的知识延伸和拓展也是非常必要的。这不仅可以让学生强烈地感受到科学发展的脉搏和动力，有效拓宽学生的知识结构、开阔视野、提高学习兴趣，而且也给课堂教学增添了活力。材料科学研究领域的发展也提供了丰富的素材，如准晶、人工超晶格、纳米材料、超导量子计算机材料的开发和应用等，教师可结合自己的教学实际和特点进行取舍，向学生展现材料科学的丰富内容。比如在讲授共价键晶体结合时，可以介绍碳纳米管和石墨烯的最新研究进展，激发学生的兴趣。然而，需要注意的是，在进行知识延拓时宜采用“宜简不宜繁、宜短不宜长、宜定性不宜定量”的具体作法，以利于新旧内容之间的联系、区别和发展，使学生对所学的知识能理解、巩固和应用[1]。

对于一些课程内容，大部分学生不具备学习应具备的基础知识时，应在适当的时候补充一些相关的基础知识，以便于学生理解课程内容。在补课方式上，以侧重基本概念，缺什么补什么，什么时候需要什么时候补的方式为好。如果集中时间补，等到真正要用某个结论时，学生早已遗忘[2]。另外，在精选、强化一些教学内容，简化另外一些内容的同时，还要注意在整个材料科学基础的教学环节中始终贯彻一条主线[3]，即材料科学是研究材料的结构/成分、合成/制备工艺、材料性能、使用效能以及应用之间相互关系的科学，以使学生在学习时能够很快的抓住重点，有利于对知识体系的掌握。

1.2 改进教学方法，提高课堂教学质量

教学方法就是在教学过程中为完成一定的教学目的、任务所采取的教学途径或教学程序。教学方法的改进要求“教”的成分不断减少，“学”的成分不断增加，以摆脱“填鸭式”教学的模式。这要求我们更多地采用讨论法教学和引导学生自学；同时在课堂进行讲授法教学时，更多采用启发式教学，特别要有效地利用现代化教学手段，激发学生学的兴趣。

课时允许时，可以加强讨论式教学。选择合适的题目，让学生作为教学活动的主体，鼓励学生不唯师，敢于标新立异，提出独到见解，敢于突破传统，发现和探索问题。这样有助于学生创新意识和创新能力的培养[4]。

讨论式教学虽好，但当课时有限时，就不能过多使用。这时采用启发诱导式教学才是更有效的方法。在启发诱导式教学中，教师不仅要精心设计教学内容和教学过程，加强教与学的双向交流，教师要引导学生互动，有效诱导学生的思维；同时要给学生留有充分的思维空间，启发学生思考、推理。采用启发诱导式教学，可以有效地培养学生的思维能力，调动学生学习的积极性、主动性和创造性[5]。

另外一个可以采用的教学方式是研究式教学。科研是研究型大学职能表现的一个重要的方面，实施研究式教学，教给学生获取知识、探求真理的方法，有利于培养学生的科学态度和科研能力[5]。这里所说研究型教学更多地是指针对一定的教学内容，设计一些研究性课题，组织学生查阅有关文献资料后思考讨论，针对课题写出一些小论文。通过这样的过程，可以使学生拓展视野，培养学生的科学态度和思维能力。

1.3 充分利用现代教学手段，激发学生兴趣

课堂信息量的增加，使学生很难记好笔记，课后复习整理。因此，向学生公开的电子教案或多媒体课件是多媒体教学的重要环节[6]。为提高课件的教学效果，教师在制作课件前要认真备课。首先要根据教学大纲选出重点和难点；其次是要广泛收集相关文献，结合本学科领域的前沿和热点，以期深入浅出、循序渐进，便于学生理解。多媒体课件的开发要体现出互动性与趣味性，摆脱呆板与单调，能激发学生的思考与兴趣。

在课件制作过程中要灵活运用先进的多媒体技术，使课件内容的重点突出，页面内容简洁，文字大小适中，颜色搭配恰当，保持页面有足够的清晰度。课件的制作不能仅仅局限于PowerPoint，要在创新上下工夫，充分发挥多媒体的优势，更多利用Authorware，Flash，Java等多媒体新技术。这样既能适当运用声音、图像或动画等增强页面的趣味性，也能使学生理解的更容易。特别是三维动画技术的合理运用对于很多材料科学基础知识，例如晶体结构、对称操作等的理解有很大的帮助。