材料科学基础教学改革初探

刘超+蔡安兰+侯海军+吴其胜

【摘 要】作为材料科学与工程一门专业必修课，《材料科学基础》具有科学系统性，内容广泛，融合了诸多材料学方面的概念、理论及相关工艺。本文从分析本课程在教学过程中存在的一系列问题，结合笔者对本课程的教学经验及材料科学目前的发展形势，阐述了《材料科学基础》课程改革的必要性和紧迫性，从教学内容、教学方式及考核方式等方面进行讨论，探讨学生如何更好地学好本课程分享一些感悟。

【关键词】材料科学基础；教学方式；改革

材料的发展对人类历史的进程具有关键性的作用。随着人类文明和生产的发展，以及人类不同需求，具有不同性能的新材料不断涌现，对于材料的性能改善的能力不断提高，力求满足人类各种使用要求，因此材料科学是科技发展的基础及工业生产的支柱。鉴于材料科学对社会的极大影响和人们对高性能材料的需求不断增强，在高等院校开设《材料科学基础》这门课程，它是材料领域的最基础，最基本的核心课程之一。本门课程的学习为材料科学与工程专业的后续专业课程的学习奠定了坚实的理论基础，也为学生以后从事材料方面工作打下坚实专业基础。本课程内容主要涵盖材料的制备、组成、结构、构效关系、多相系统相平衡模块和材料制备的动力学过程等内容。从课程所包含的内容来讲抽象并且难懂，因此就如何使用更易理解的方式教授本门课程知识给学生，将是个严峻问题。

随着对材料学人才的需求增加，材料学已成为各高等院校的重要专业组成部分。要想成为一名合格的材料学专业毕业生，不仅要学习材料学专业课程，而且也要学习化学、物理学等方面知识，这就造成“课时紧，任务重”的问题。材料科学基础这门课程的学时少将造成学生对材料科学基础知识理解肤浅，难以掌握其本质，结合本门课程存在的问题将严重影响学生的学习，改革势在必行。因此，对本门课程进行了教学改革的探索和尝试，优化课程设置，提高教学效率，精选教学内容，调整考核方式，力求培养学生独立获取知识以及创新的综合能力，主要有四个方面：

1 教学方法的改革

从课堂做起，切实提高课堂效率，认真把握课堂上每一分钟。运用多媒体与网络等先进的技术，不但实现材料学相关信息的传递，而且形象地模拟物质结构与动态过程，有助于学生理解相关的知识点，提升教学效果。针对课程的不同教学内容，结合不同教学方法工程进行传授知识：（1）启发式教学法，在课堂上，设计一些关于材料学方面启发式的问题进行提问，鼓励学生根据相关理论知识发表见解，让学生独立思考，引导帮助学生主动地和自觉地去获取相关知识；（2）直观教学法，针对本课程抽象难懂的部分，通过实物、挂图、模型等辅助手段，让学生更好地理解这部分内容。通过这种方法可培养学生的想象力、观察力和判断力，提高学生学习的主动性、积极性和创造性。例如在讲解晶体结构时，晶胞的概念及位置关系可通过这种教学方式使学生更好地理解；（3）提问式教学，在课堂上适时地进行提出问题，让学生更好地参与到课堂，有利于提升教学效果，激发学生的学习欲望及学习兴趣；（4）讨论式教学，在课堂上让学生四到五个人一组，以小组的方式对问题进行讨论，这样让每一个人都能参与进来，每一个学生都能积极思考，可以提高学生的思维能力，语言表述能力和团队协作能力。具体可以是这样实施，由任课教师提前两周就将下次要讨论的问题提前布置给学生，由学生报名，在讨论时，可以采用ppt的形式，下面的学生可以对这个ppt进行提问，从而使学生的思维扩散。

2 教学手段的改革

时代在发展，这也要求在教学方法要不断进行改革以适应其发展。《材料科学基础》作为材料领域的核心课程之一，教学手段也要进行改革，从而适应社会经济的发展。传统的教学手段就是老师单纯的“教”，学生在下面单纯的“学”。针对这个问题，从两个方面进行改革，主要包含。其一，教学角色的互换，老师不再是不停地讲，不再是这个课堂的主体，而是让学生进行上台讲课，老师讲一些内容放出来，布置给学生，让他们上台讲课，这样的话要讲课的学生，不能仅仅是去看一下课本，他们要在课前通过查资料，从而他们知识就会有所提升。这样可以提升学生的参与度；在另一个方面，就是最近几年随着社会的发展，我们每一个教室都配备了多媒体设备，但现在多媒体好像成了我们的主要教学手段，仅仅靠多媒体实现教学是不行的，多媒体只能是教师进行教学的辅助手段，教师还要通过板书来教学，因为老师在板书可以把知识点讲得更深刻，更透彻；最后，根据时代的发展和课程改革的紧迫性，本课程已开设网络教学，学生可在任何时间和地点进行本课程的学生，极大地提高了学生学习效率。

3 课程实验的改革

要想学好《材料科学基础》这门课程，需要将理论与实验紧密相结合，利用相关理论来指导实验，用实验结果来验证理论，凸显实验教学重要性。实验教学无论对于学生学习和掌握基础理论还是培养和提高工程实践能力都具有极其重要的作用，它是培养学生工程意识、创新能力和动手实践能力的重要途径。但对于我们学院来说，因为课时原因，我们没有时间安排实验课程，这样绝对是不行的，作为工科院校，材料科学基础又是最重要的一门专业基础课，我们应该安排课时来做材料科学基础的课程实验。我们可以挑出一些重要的实验，进行操作，其次我們也应该改变实验教学方式，可以让教师来出一些探索性的实验和综合性的实验，以培养学生的动手能力，有利于学生自主创新能力的提升。

4 改革课程的评价方式，促进学生的全面发展

每个课程的期末成绩考核是对学生这一课程学习的检验与评价，传统的单一考核方式使教学内容和方法的改革受到限制，如果考试制度因循守旧，教学方法改革也只能是纸上谈兵。单一的期末闭卷考试，必然会导致学生死记硬背用以应付考试，试卷的完成情况也不能全面客观地评价学生的学习。所以我们对这种考核方式进行变革，学生的成绩不能仅仅由期末考试决定，从上个学期开始，我们就进行了改革，改变分数的构成比例，我们的课堂占到了百分之三十，主要有课堂作业，课堂表现，还有就是上文中的课堂讨论；期末考试占百分之五十，我们降低期末考试的权重；还剩下的百分之二十，就是大作业，即学生学完这门课程后，对这门课程的认识，还有运用所学到知识解释一些现实问题。这样的成绩构成，使得学生的成绩更加真实。

随着时代的发展，学生对于《材料科学基础》课程的学习也不仅仅局限于理论知识。为适应时代需求，本课程的教学改革迫在眉睫，这将是一项涉及面广、科学性强、任务繁重，具有深远意义的系统工程，在改革过程中将会面临许多新情况和问题。这样要求我们在平时的教学中，必须依据教学大纲和时代发展的要求，以学生为本，与时俱进，充分调动学生自主学习的积极性，不断改革，勇于实践，才能进一步提高教学质量，实现学生的全面发展。

【参考文献】

[1]崔占全，赵品，景勤，王天生，吕英怀.材料科学基础的教学改革与实践[J].教学研究，2007，30（1）：53-57.

[2]瞿腾飞，范一由.材料科学基础教学实践过程中的思考[J].当代教育实践与教学研究，2017，6：211-211.

[3]胡赓祥，蔡珣，戎咏华.材料科学基础[M].上海：上海交通大学出版社，2010.

[4]余永宁.材料科学基础[M].北京：高等教育出版社，2012.

[责任编辑：朱丽娜]endprint