《无机材料物理化学》课程建设探索与实践

姚爱华　叶松　贺蕴秋　林健

摘要：《无机材料物理化学》课程是无机非金属材料专业的主干课程和学科基础课程，然而，在传统的教学模式下，学生对课程的掌握程度及理论知识的运用程度不甚理想。为了提高课程的教学水平，培养学生的创新精神和实践能力，对本课程的教学内容、教学方法和手段、课程考核方法等方面进行了综合研究，并具体应用于教学实践中，有效提高了学生的综合素质和创新意识，促进了教与学的协调发展。

关键词：《无机材料物理化学》；课程建设；课程实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）06-0146-02

《无机材料物理化学》课程的前身为《硅酸盐物理化学》，是在物理化学原理的基础上，总结了硅酸盐工业生产的共性规律而形成的，课程内容着重阐述硅酸盐材料组成、结构、性质三者之间的相互关系及其在生产过程中物理、化学变化的基本规律。目前，《无机材料物理化学》课程已经成为无机非金属材料专业的主干课程和核心学科基础课程，在整个教学课程体系中起着承上启下的作用。

随着现代高科技的快速发展，各种新材料、新技术和新理论已成为教学内容，从而使教学内容不再是概念、原理、方法和规则的简单结合，而是由知识传授、技能训练相互渗透所形成的完整系统。但是，本课程内容新、概念多、理论性强，其中涉及大量难以理解的抽象知识，因此在课程学习过程中，虽然学生对此课程学习积极性较高，但是对课程的掌握程度及理论知识的运用程度不甚理想。在此背景下，笔者所在课程组针对该课程进行了多次课程建设以及教学内容和方法的改革，对该课程的教学内容、教学方法和手段、课程考核方法等方面进行了综合研究，并具体应用于教学实践中，从而显著改善了教学效果，有效提高了学生的综合素质和创新意识，促进了教与学的协调发展。

一、课程教学内容的优化和整合

《无机材料物理化学》课程的理论性强、涉及大量的基础理论和基本概念，是一门掌握难度大的专业基础课，学生面对大量的基础理论常感茫然无措，因此有必要对课程内容进行优化和整合。按照专业要求，有选择地将教材划分为课堂教学内容和自学内容、重点掌握内容与一般了解内容等，明确各章节的知识点、重点、难点，提出教学目标、学习要求和学习方法。对于重、难点内容，通过实例介绍、例题讲解等形式深化学生对基础理论的理解，融会贯通，并以模拟考试等方式及时检查学生对知识的掌握程度。而对于容易掌握的一般了解内容采取自学、提问、讨论和学生课堂讲解相结合的方法。通过对教学内容的优化和整合，使学生在学习过程中有的放矢，教与学的效果均得到了有效提升。

二、新型教学模型的探索

针对现阶段学生思维活跃、主观能动性强的特点，在传统教师课堂讲授的基础上，增加了启发式、讨论式的教学模式和学生自主探究式的学习模式。在授课过程中，适时地提出问题，启发学生针对教师提出的问题去思考。上课开始时，在复习前次课内容的基础上，简练地用2—3分钟采用提出问题的方式引出新课内容，使学生带着问题听课；讲授到历届课程学习中易出现理解错误的内容时，及时提出进一步思考的问题；针对授课内容，每堂课结束前提出几个具有启发性的问题，引导学生课后进一步阅读相关参考文献，加深对所学内容的理解和知识面的拓展，培养学生获得知识和运用知识的能力，从而激发学生的学习欲望，增强学习兴趣。本课程的部分章节涉及大量三维图形和结晶学模型，在讲授这部分抽象内容时，首先借助教学软件进行重点知识点的介绍，然后鼓励学生分组讨论。如在讲授硅酸盐结构和相图时，将同学分成若干小组讨论，然后将讨论结过通过绘图和动画的形式与全班同学分享，有效提高学生对抽象图形的理解和掌握。在介绍固相反应、烧结等高温动力学模块时，采用实例教学，即列举目前常用的烧结工艺，并分析其中的传质机理和动力学过程。同时，要求学生课后查阅相关资料，对国内外先进的烧结工艺进行对比分析，使学生在学习无机材料科学基础理论的同时，了解无机材料科学进展及研究前沿。为了激发学生的学习兴趣，全面采用多媒体教学手段进行全程课堂教学，鼓励学有余力的同学制作三维晶体学软件、缺陷结构插件、三维三元相平衡模型等，并结合实物、模型的展示与典型生产工艺视频的播放，使教学中抽象、深奥的理论能够具体、生动地表现出来。

三、构建多元化课程评价体系，提高学生的综合素质

在以往的教学中，主要以期末考试卷面成绩来衡量学生对课程的掌握情况，考核方式单一，不利于提高学生的综合素质。为此，我们采取多元化的考试方式，通过多种途径对学生的专业知识、专业技能和学习能力等进行全方位的评价。课程多元化考核的内容主要包括专业知识考核、基本素质考核、能力考核等。专业知识考核主要考核学生对课程基本知识的掌握情况，通过笔试形式进行，如期中、期末考试，力求试题体型多样化、难易程度协调搭配；通过出勤考勤、课堂提问及讨论发言等形式对学生的学习态度、学习主动性等进行考核；能力考核包括对学生创新能力、动手操作能力及语言表达能力等的考核，主要通过实验、读书报告、撰写课程论文等形式实现。在实施过程中，除了教师评价，增加了学生自评和互评环节，同时适当增加了平时成绩在总评成绩中的比例。通过课程多元化评价体系的构建，使学生客观地评价自己并进行自我监控，有利于学生自我认知能力的培养。同时，教师根据评价结果及时发现教学中存在的问题，不断改进教学方法，极大促进了教与学的协调发展。

四、培养学生创新精神和增强动手能力的实践

本课程是一门实践性很强的课程，教材中的理论来源于实践，又直接服务于实践，但由于课时有限，并未安排单独的实验课。因此，本课程与《材料专业实验》及《材料研究方法》等课程相结合，优化现有实验教学内容。按一定比例設立基础性实验和综合性实验、验证性实验和设计性实验等，通过实验教学加深学生对基础知识的理解和掌握，如要求学生在现有的差热—热重分析实验的基础上，理解相平衡的概念。设立一定的综合性难题和实验，让学生通过自主学习和动手操作解决问题。通过大学生科技创新活动使学生直接参与教师的科研活动，并独立承担部分课题的研究，进而有效提高了学生对基础知识的掌握和创新能力。如在介绍互扩散的内容时，参与过创新课题的学生自然而然地联想到柯肯达尔效应，并在课堂上详细介绍了相关原理和应用，由此产生的教学效果明显优于单纯的课堂讲授。

五、网络课程和第二课堂的建立和完善

针对现有学时数减少与课程内容不断更新深化、教材知识量显著增加的矛盾，课程建设过程中积极完善网络课程，使其成为课堂教学的有益补充。网络教学过程中，综合运用文字、图片、动画、图像、音频和视频等多媒体技术，根据教学内容不断更新教学资源，赋予其优异的教学互动效果，并在此基础上，建立课程网上在线系统，进行在线答疑，方便教师与学生的互动，既便于启发式教学，也便于学生自主探究式自学。为了更好地促进教学理论与生产实践的结合，进一步提高学生的理论基础和对知识的实际应用能力，课程充分结合了本科生的认识和生产实习，带领学生走进无机材料生产企业参观学习，与企业员工交流，了解无机材料的生产流程及对原料、产品的质量控制，要求学生充分结合课本知识，提出其中所蕴含的理论规律。如无机材料生产过程中原料的选择与加工、产品成型、煅烧等工艺均与课本中的相平衡、表面界面化学、固相反应、烧结等知识点密切相关。通过直接参与生产实践，学生的直观感受是课本上的知识不再是看不见、摸不着的抽象概念，切实巩固和强化了课堂的教学效果。

随着现代高科技的快速发展，各种具有特殊性能的新型无机材料不断涌现，同时各种新理论、新概念不断被提出，因而对《无机材料物理化学》的课程教学提出了更高的要求，笔者所在的课程组将始终坚持以学生为中心的教学理念，在教学内容、教学方法与手段等方面不断创新，及时听取学生和教学督导组的合理建议，与时俱进，积极探索适合教师教学和学生学习的新型教学模式，不断提高教学水平，以形成鲜明的课程优势，致力于培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。

参考文献：

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[3]夏熠.无机材料物理化学教学方法的创新[J].中国冶金教育，2012，（4）.