非材料专业材料制备与合成课程教学改革探究

摘 要：材料制备和合成作为非材料类专业的选修课程，课程教学内容多，知识面广，理论性较强。教师应在有限课时内，通过改革教学方式、优选教学内容，并改革课程考核评价机制，激发学生的学习兴趣，有效提升课程教学效果。

关键词：材料制备与合成；非材料专业；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-9247（2024）03-0079-02

Teaching Reform of Material Preparation and Synthesis for Students of Non-material Major

SUN Guilin，TAO Sufen，XIA Yunjin，LYU Ningning，WANG Haichuan

（School of Metallurgical Engineering， AHUT， Ma’anshan 243002， Anhui， China）

Abstract：Material preparation and Synthesis is an optional course in our school. It has a lot of content， a wide range of knowl-edge， and strong theory. In the course of teaching， teachers should reform their teaching methods， optimize teaching contents， andimprove evaluation mechanism to enhance students’ learning interest and improve teaching effectiveness within limited teachingtime.

Key words：Material Preparation and Synthesis；non-material major；teaching reform

材料是人类社会发展的重要基础，是信息和能源等技术发展的重要物质来源，人类进步与社会发展离不开材料的使用和研发。材料的制造是通过控制原子、分子等微观结构，并将它们以一定的方式组合在一起，从而获得特定的性能和用途[1]。掌握材料的制备与合成技术，了解材料的制备方法及获得所需性能的方式，对于材料学科的发展至关重要[2]。材料制备与合成是面向资源循环科学与工程专业开设的选修课程，内容涉及材料化学、材料物理、材料科学与基础、金属材料、无机非金属材料和高分子材料、材料的加工与成型等多门课程的知识，教学内容广、知识信息量大、知识点比较分散、教学内容更新快、应用性很强[3]。因此，在课时有限的情况下，让学生了解材料制备与合成的新技术、新工艺，掌握一些基本的材料制备与合成方法，要求教师在教学过程中，对课程内容进行整合归纳，突出重点，充分利用课堂教学时间，调动学生的学习兴趣，让学生认识到课程内容的重要性，从而提高课堂教学效果。

一、教学中存在的问题

（一）学生对课程不够重视

学生对材料制备与合成这门课程的重要性缺乏了解和重视，部分学生仅仅为追求学分而忽视学习内容[4]。本门课程一般安排在第七学期，开课时间恰逢学生准备考研的关键阶段，学生对课程学习的重视程度不足、学习兴趣不足。要激发学生学习动力，教师应在课程开始 时就着重介绍这门课的重要性，引导学生重视这门课。

（二）教学过程缺少互动

传统的教学方式以教师为中心、以教材为中心，忽视了学生的中心地位。课堂上教师教授课本上的内容，学生被动接受教学内容，师生之间缺乏教学互动，学 生缺乏主动思考，导致教学效果不佳。

（三）教学内容琐碎

材料制备与合成课程内容较多，教材上所提供的方法较为枯燥，再加上受课时有限等因素影响，教师讲解得太快、太过笼统，导致学生对粉末的制备原理和方法、制备工艺流程较为生疏。学生既没有接触过生产设备和仪器，也没有机会进入相应的实验室进行动手操作，沿用传统的“教师主导”的静态教学方式，很难 使学生获得系统的能力培养。

（四）教学评价标准单一

在现行的教育方式中，人们总是习惯以考试成绩来衡量一个学生学习的状况，结果使得大多数学生只重视考试成绩，对教师课堂教授的知识机械地接受。课程教学评价标准单一，难以调动学生的学习积极性，更 谈不上创新能力的培养。

二、教学改革的具体措施

（一）改革教学方式，激发学生学习兴趣

1.丰富教学手段

目前材料制备与合成课程授课多采用以多媒体教学为主的方式。虽然多媒体教学可以增加课堂的信息量，节省大量的教学时间，提高授课效率；还能将抽象的知识形象化、具体化，便于学生的理解和识记。然而，多媒体教学一定程度上阻碍了师生的互动交流，难以发挥教师在课堂上的主导作用和学生的主体作用。课堂教学要给学生留有足够的思维活动时间，确保学生了解和掌握相关的知识内容，教师要能够从学生的目光及情绪的细微变化中及时了解学生对新知识的掌握情况，以便及时调整教学方法和教学进度，同时还要控制好多媒体教学与传统板书教学的结合时机。

材料制备与合成课程教学内容主要是介绍不同类型材料的发展历史、典型特征以及材料制备与合成方法等，共分为十章。使用线上线下相结合的方式进行教学，利用超星学习通、中国大学MOOC等线上学习平台定期发布章节内容、线上测试时间，督促学生及时在规定的时间段上线学习。同时设置教师答疑区供教师解答学生学习过程中问题，课堂交流区供学生对每节教学内容进行自由讨论，综合讨论区供本课程师生对学习、生活中的一般话题进行互动。学生也可以把线上自主学习时产生的疑问带到线下课堂与教师面对面进行更深入的交流互动。对于相似类型材料内容，则分别安排，如第五章单晶材料制备与合成及第七章结构陶瓷的制备均是线下课堂教学，与之对应的第六章非晶态材料的制备及第八章功能陶瓷的制备与合成则要求学生线上学习。

2.让科研成果走进课堂

学校实施了本科导师制度，在新生入学时就配置了导师。每个导师都有自己的科研项目，可以让所指导的学生加入自己的研究活动，也可以根据学生的兴趣爱好推荐其参加其他教师的科研小组，让学生在科研活动中进一步夯实知识基础、提升创新能力。如，在课程教学中，教师可通过结合自己或他人发表的科研成果来丰富教学内容，把最新的科学发现引入课堂教学，通过介绍最新的科学研究基础、研究进程和研究成果，让学生能够更好地理解新材料的制作工艺和使用状况。对于那些通过课堂讲解来介绍会显得比较枯燥乏味的教学内容，如粉末燃烧技术在实践中的运用等，可通过适当使用视频动画或直接带学生进实验室用实验演示来呈现。结合教师科研项目实际，添加三个与本课程关联密切的项目进行演示实验：自蔓延高温合成铁铬基耐磨钢实验、粉末冶金法制备高硅钢软磁复合铁芯实验、3D打印小型工艺品实验等。在教师指导下，学生实地观察或进行一些简单的动手操作， 提高学生的学习成效。

（二）优化教学内容，实现课堂“减负”

1.教材的选择

当前，关于材料的制备与合成的教科书很多，但侧重不同。如《无机合成化学》和《无机合成与制备化学》，虽然内容很详细，但却偏向于化学，对材料制备的方法的介绍较少，与资源循环科学与工程专业的培养目标不一致。《材料制备科学与技术》和《无机材料合成》是把无机物质的合成作为介绍的重心，而和资源循环科学与工程专业方向有关的材料制备内容又偏少，内容介绍较为简单[5]。而《材料合成与制备技术》一书基于固-液-气相三大综合方法，对薄膜、晶体、纳米进行了详细的阐述，介绍了20种陶瓷和高分子材料的基本理论和方法。教材章节内容罗列清楚，涉及具体材料制备与合成也采用较为经典的实例来阐述。教材内容与资源循环科学与工程专业的培养方案相吻合，因此，选择《材料合成与制备技术》一书作为材料制备与合成课程教学的参考教材。

依据教学大纲，资源循环科学与工程专业开设的材料制备与合成课程教学内容较多，包括材料制备与合成中的环境参量、薄膜的制备、粉体的制备与合成、单晶材料的制备与3D打印、非晶态材料的制备、复合材料的制备、功能陶瓷的制备与合成、结构陶瓷的制备以及功能高分子材料制备等，主要讲授各类材料的发展状况、制备理论、工艺流程及工艺设备等，开设目的在于使资源循环科学工程专业学生最大限度地了解和掌握材料科学与工程的新技术、新工艺，为将来研究材料资源及循环利用奠定良好的理论基础。

作为方向选修课，材料制备与合成的课时只有24学时，在有限的教学时间内，想要对每个章节内容进行详尽的介绍是无法实现的。而新的制备技术与运用，单纯依靠教学中的灌输，不但收效甚微，且效率低下。通过有针对性、有重点地进行选题，并合理地分配时间是比较好的办法[6]。对课程教学内容进行整合归纳，将重点、难点内容在课堂上介绍清楚。新型材料层出不穷，教材的更新速度远不及材料及其制备技术的更新速度，这就要求教师及时更新教学内容，对相关原料生产及合成的基本原理及知识进行介绍，例如：新型材料 生产、环保原料生产的基础理论和制备方法等[7]。

2.实施课程思政

理工类专业课程也蕴含着丰富的思想政治教育元素[8]。教师在专业课程课堂上融入思政，可以激发学生学习兴趣。在对结构陶瓷制品进行介绍的时候，可以对其坯料制备、成型和烧结三个生产步骤进行说明，同时可以在适当的时候介绍我国陶瓷文化的悠久历史和深厚的底蕴，提升学生的民族自豪感和文化自信。将金属材料中的钢铁材料作为一个教学案例，在对钢材的转炉及电炉冶炼工艺、成分和结构分析及相应性能进行说明的时候，可以介绍我国已经达到国际上先进水准的钢铁行业炼钢装备和工艺，在课堂上播放或者鼓励学生在课余时间观看《大国重器》《大国之材》《科学光芒》等纪录片的相关片段，由此提升学生的自信心和职业上的使命感，让学生体悟到精益求精的工匠精神。

（三）改革课程考核评价机制，活跃课堂教学氛围

材料制备与合成作为选修课，以前的考核方式是以学生的平时表现、作业、闭卷考试成绩等作为考查依据。针对非材料类的学生，我们将期末考核方式改为用与课程内容相关的综述类小论文代替闭卷考试。文献综述类小论文主题围绕课程教学内容，以学生兴趣为主、教师指定为辅，学生通过查阅相关文献资料，归纳总结成综述性论文，这样不仅可以提高学生查阅文献和写作的能力，还可为后期毕业设计文献综述的撰写奠定基础。这种考核方式，既能使学生更好地理解和掌握新技术，又能激发他们的科学研究兴趣，还可结合学生提交的课程论文丰富教学内容。

此外，以前该课程的平时成绩基本停留在作业和出勤的简单层面，材料制备与合成课程的过程考核设置的方案如下：平时成绩占50%，期末成绩占50%。平时成绩中线上视频学习、线上客观作业、线下考勤、线下课堂表现比例为3∶2∶2∶2。通过这种过程性考核作为检验学生学习效果的一种重 要方式，对学生的学习行为有引导和正向激励作用[9]。

三、结语

改革后的材料制备与合成课程采用与时俱进的教学理念和教学技术，创新形式、丰富内容，实现在线智能学习网络推送和互动交流，提高学生思考的积极性和创新意识，营造良好的学习氛围。材料制备与合成课程目前已经在学习通平台上对学生开放，激发了学生的学习兴趣，受到校内学生认可。学生选课人数也呈现逐年增加的趋势，学生的课程论文完成质量较高。通过对课程教学内容以及教学方法的优化改革，不仅可增强学生的研究性思维，激发其求知欲望和求新需求，在丰富教育教学内容和改善教学效果的同时，还能有助于学生通过学习达到预设培养目标，对工程教育专业认证提供实质的支撑。

参考文献：

［1］ 马艺函， 谭轶璇. 《材料合成与制备》课程教学设计与探索[J].广州化工，2022，50（11）：201-202.

［2］ 张敏， 张永兴. 《材料制备及合成方法》课程教学与科研结合模式探讨[J]. 廊坊师范学院学报（自然科学版），2018，18（2）：114-117.

［3］ 袁利萍， 胡云楚. 《材料合成与制备》课程教学的探索[J]. 广东化工，2010，37（9）：181-187.

［4］ 唐雪梅， 赖胜强. 专业课程的选修教学形式探讨[J]. 教育教学论坛，2012（21）：211.

［5］ 李家茂. 材料制备与合成课程教学改革与实践[J]. 安徽工业大学学报（社会科学版），2011，28（5）：123-124.

［6］ 马亚杰. 非自动化专业的自动控制原理课堂教学改革与思索[J]. 科技资讯，2018，16（19）：167.

［7］ 代凯， 王中辽， 吕佳丽， 等. 材料制备及合成实验方法在高校材料类专业中教学应用研究[J]. 淮北职业技术学院学报，2017，16（2）：65-66.

［8］ 马艺函， 谭轶漩. 《材料合成与制备》“课程思政”教学探索与实践[J]. 广州化工，2022，50（14）：236-238.

［9］ 黄丽莉， 师伟. “线上与线下， 课内与课外”双轨并行的过程性考核机制的实践与创新 [J]. 科技与创新，2020（19）：118-119.