研究生专业课程教学改革与实施策略

李友芬

摘要：为提高研究生专业课程教学质量，适应研究生多专业化的培养需求，本文就《材料晶体化学》课程教学内容和教学手段进行改革。针对不同专业学科来源的研究生，对专业课程体系进行适当调整，并利用多种教学手段，提高了课堂授课质量，取得了良好的教学效果。

关键词：研究生；教学质量；教学改革；晶体化学

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）08-0242-02

“材料晶体化学”是材料学、结晶学、材料物理和材料化学等学科的重要基础，结合材料化学和晶体结构的一门学科，应用十分广泛，该课程不仅需要讲授晶体化学基本概念和基础知识，还需要针对各种不同材料进行实例授课。而研究生作为听课对象，来源于不同专业，所学基础侧重点不同，就目前教学内容来讲，化学类专业偏重于结晶学和结构化学部分，而材料类专业偏重于材料物理和材料化学部分，无机非金属材料类专业则偏重于结晶矿物学，高分子类专业结晶学基础相对薄弱。由于各高校对本科人才培养目标的定位，人才应具有的知识、能力、素质结构，教学内容、课程体系的构件等都有差异。目前，晶体化学课程在研究生阶段教学中，内容过度理论化和书面化，教材缺乏更新，课程目标模糊，定位不准，层次不清，因此，作为专业基础课程，找到一种符合各材料专业研究生培养方向相适合的教学模式和教学内容是十分紧迫和必要的。“材料晶体化学”课程的授课不仅需要贯穿之前不同课程的基础知识，还必须灌输晶体化学基本概念和内容，结合该课程晶体空间抽象、庞杂，实践性强的特点，合理设计教学内容。此外，课堂教学过程需要大量的材料分析实例。由于材料专业非常广泛，涉及无机非金属材料、金属材料和聚合物材料，课堂教学中需要的例子很杂，所以有必要在教学中就材料共性、特殊性质和结构进行教学探索，选择合适的教学内容和教学实例，以达到良好的教学效果。由于专业设置原因，“材料晶体化学”理论学时为32学时，全部内容包括结晶学部分及测试手段部分。据现行教学内容而言，学时较为紧张。怎样充分利用好这32学时的课堂教学，把结晶学、材料学和测试手段都结合的“材料晶体化学”课程中最重要的核心内容讲好讲透，教学内容的选择与设计极其重要。本文从课程的教学手段及教学内容等几个方面进行了改革与实践，以期达到提高教学质量的目的。

一、凝练教学内容，突出核心重点

晶体学相对于其他学科来说，是一门比较基础的学科，与材料化学、材料物理、结构化学、材料科学与基础、结晶矿物学等等这些学科在内容上都是有相互联系和相互渗透的，这就需要教学在教学中突出教学的重点，对教学的内容进行取舍。在结晶化学方面根据材料专业特点及培养方案，重新修订了教学大纲，对“材料晶体化学”授课的核心内容进行了归纳及改革，使主线核心内容有突出的体现，即无论是对于教还是对于学，都对主体内容明确化。具体的改革方法是关注基本理论和概念，使学生能够奠定理论基础。如结晶学可包括几何晶体学、晶体化学、晶体物理等。考虑到晶体物理及晶体化学等知识在其他课程里有所掌握，因此减少了这部分的学时，重点讲解几何结晶学的内容，特别是其中的晶体对称部分、晶体定向及结晶学符号、空间群等内容。在材料学方面，材料学部分难度较结晶学部分难度小，但涉及范围大，材料种类繁多，性质多样，学习起来易使学生产生枯燥感，因此材料学部分的教学注重选择典型材料的讲授，做到以点带面，这样既突出重点，又避免泛泛讲授的枯燥性。改革调整后的学时分配为结晶学部分16学时，材料学部分8学时，材料测试手段部分8学时。即在保证结晶学基础部分突出重点外，对材料学部分进行了适当精简，以培养学生兴趣为主，使学生变被动学习为主动学习，避免学习过程中学生产生枯燥之感而引发厌学情绪。从实际授课效果看，效果令人满意。

二、拓宽知识领域，实现多学科知识渗透

材料晶体化学课程不仅涉及晶体化学，也与材料密切相关。由于研究生来源于材料方面各个专业，就我校而言，有无机非金属材料方向、金属材料方向、高分子材料方向甚至环境工程方向的学生，因此选择材料实例时须包含各种材料来讲授，所以课程知识设计上除了讲授晶体、非晶体和准晶体，还加入以高分子材料为主的聚合物晶态结构和高分子液晶基础，将晶体结构内容进一步拓展到高分子材料领域，包括聚合物的晶体结构、结晶行为和结晶动力学进行讲授，而液晶高分子结构中就液晶高分子结构特征、相行为和液晶应用进行授课，由于晶体化学中大部分实例仅涉及无机材料，缺乏高分子结构内容，通过增加高分子晶体结构内容，进一步完善了《材料晶体化学》中涉及到的无机材料，金属材料和高分子材料，使多学科学生能够交叉学习，拓宽晶体知识面，更好地掌握该门课程精髓。

三、丰富教学手段，增加案例教学，实现教学效果

充分利用各种网络资源来丰富教学手段。在多媒体教学方面，除了利用PowerPoint，还结合各种软件，如3DS MAX、Flash、Animator、diamond等和晶体模拟软件丰富多媒体课件，并插入大量生动的动画和视频，同时利用各种网络资源，获得大量典型晶体结构高质量图片，使学生能够欣赏到多姿多彩的晶体世界后，引起学习本门课程的浓厚兴趣。此外，在课堂之外，还提供了一些自主学习网站，供学生课后自学。学生不仅掌握了课程要求的知识，而且还扩展课程之外的内容，从网路等各种渠道也学到相应的课外知识，从而开阔视野，知识面得到扩展，综合素质得到了提升。在晶体结构教学过程中，晶体结构模型与矿物样品物理教学分析的结合大大提高了学生的学习兴趣。此外，在讲授高分子液晶物理性质部分，通过举出胆甾型液晶的层片具有扭转结构，对入射光具有很强的偏振作用，因此显示出漂亮的色彩，可利用其作为精密温度指示材料的例子，以及利用生活中所接觸到的液晶显示器，说明小分子液晶在显示材料中的广泛的应用，这些生活中常见的应用使同学们看得见，摸得着，使原本抽象的概念变得具体，加深并强化了学生对理论知识的理解和掌握。

四、结合科研活动，鼓励学以致用

作为研究生基础课程，授课对象大部分都经历过本科毕业设计或课程设计教学实践，同时部分研究生已提前进入课题活动中，他们除了对知识的渴求之外，更多的兴趣在于学以致用，渴望能将自己在科研中涉及到内容与课程相关的内容相结合。由于作者本人是科研与教学双肩挑，因此，首先以自己的科研数据作为教学实例，与学生分享。例如在讲解晶体生长过程时，将自己课题中采用提拉法生长的陶瓷晶体的实验过程为同学细致讲述，并将实验所得晶体产品展示给学生，使学生将所学知识和实际科研应用联系起来，加深了学生对知识的理解，又培养了学生的科研兴趣。同时指导学生利用自己的实验结果，把学到的知识应用到实践中去。例如，从晶体结构表征部分，要求学生拿出自己的科研数据，结合课程内容和分析手段进行结构分析。有的学生以自己的XRD数据分析晶体结构，计算晶胞参数，分析材料组成。

五、结论

晶体化学课程涉及面非常广，针对不同专业的材料研究生，目前还未见合适的晶体化学与材料相结合的教学内容和教学手段。由于材料研究的多广性和普适性，招收的研究生来源于材料专业各个方面，因此本文通过对研究生专业课程教学内容调整和教学手段的丰富，通过对教学内容、教学手段以及结合科研方面等系列的教学探索及实践，可满足不同专业材料学科方向培养要求，符合研究生培养目标，并使各教学环节得到完善。

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