張保豐，蔣愛云，朱世杰

(1.黃河科技學(xué)院 工學(xué)院，鄭州 450063;2.鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450002)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式改革探討

張保豐1，蔣愛云1，朱世杰2

(1.黃河科技學(xué)院 工學(xué)院，鄭州 450063;2.鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450002)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程對(duì)構(gòu)建材料專業(yè)工程技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)體系和后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有非常重要的作用。文中從培養(yǎng)學(xué)生人文素質(zhì)、教學(xué)方法和教學(xué)手段、實(shí)踐教學(xué)和課程建設(shè)等方面探討了該課程教學(xué)模式，以達(dá)到提高教學(xué)效果和學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

材料科學(xué)基礎(chǔ)；教學(xué)模式；教學(xué)改革；探討

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)一級(jí)學(xué)科中重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課之一，該課程系統(tǒng)、全面地介紹材料基礎(chǔ)理論知識(shí)。課程著眼于材料基本問題，從金屬材料的基本理論出發(fā)，但并不局限于金屬材料，而是將金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料及復(fù)合材料等結(jié)合在一起，將金屬、陶瓷、高分子等不同材料的微觀特性和宏觀規(guī)律建立在共同的理論基礎(chǔ)上。著重介紹各類材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能之間的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)各類材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀表現(xiàn)。由知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)相互滲透形成的完整系統(tǒng)，加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生能把握材料的共性，熟悉材料的個(gè)性。通過理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生不僅能掌握基本理論，善于分析和解決問題，還能增強(qiáng)動(dòng)手能力、驗(yàn)證理論、探索新知識(shí)的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1 培養(yǎng)學(xué)生的人文素質(zhì)

課堂教學(xué)是人文素質(zhì)教育的主渠道，加強(qiáng)人文素質(zhì)教育應(yīng)將人文素質(zhì)教育與《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)實(shí)際結(jié)合起來，使人文素質(zhì)教育落實(shí)在課堂上。通過講解，讓學(xué)生站在一個(gè)更高的層次上，看待科學(xué)發(fā)展與人文及社會(huì)科學(xué)的緊密聯(lián)系。

授課中，以材料發(fā)展與人類文明為切入點(diǎn)，以人類使用材料的各個(gè)時(shí)代：舊、新石器時(shí)代，陶器時(shí)代，青銅器時(shí)代，鐵器時(shí)代，水泥時(shí)代，鋼時(shí)代，硅時(shí)代，新材料時(shí)代來講解人類社會(huì)進(jìn)步與材料的發(fā)展，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到材料的發(fā)展史就是人類社會(huì)的發(fā)展史，就是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史[1]。材料是人類社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，是人類社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)力，生產(chǎn)工具制造的物質(zhì)基礎(chǔ)是材料。每一種新材料的應(yīng)用是人類進(jìn)化和發(fā)展的里程碑。以若干項(xiàng)有影響的科學(xué)技術(shù)(計(jì)算機(jī)與材料、能源與材料、航空航天材料、交通與材料、日常生活用品和材料、生命科學(xué)與材料等)和重大事件(如911事件、衡陽特大火災(zāi)等)，講解科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與材料的發(fā)展。使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)材料的發(fā)展史就是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史，以便加深理解材料發(fā)展在人類社會(huì)發(fā)展中，特別是在人類社會(huì)現(xiàn)代化過程中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。這些生動(dòng)的實(shí)例讓學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)包括材料及其制造技術(shù)在世界科學(xué)發(fā)展史上有著重要的地位。

在教學(xué)過程中結(jié)合日常生活用品，例如，在講到塑性變形時(shí)可以結(jié)合易拉罐的生產(chǎn)過程、銅導(dǎo)線的生產(chǎn)過程。還要不斷引入相關(guān)的學(xué)科前沿知識(shí)來擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，例如，我國現(xiàn)在正在開發(fā)大型飛機(jī)，那么在課堂上可以給學(xué)生介紹大型飛機(jī)可能用到的先進(jìn)材料及其制備技術(shù)，提出存在的科學(xué)問題，讓學(xué)生掌握目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。

2 改革教學(xué)方法和教學(xué)手段

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科基礎(chǔ)課程，其特點(diǎn)是課程內(nèi)容枯燥、抽象，概念性強(qiáng)，教學(xué)難點(diǎn)突出，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)易感到枯燥難學(xué)。如何解決這些問題，提高教學(xué)效果，使教學(xué)內(nèi)容不再是概念、原理和方法之間的簡單結(jié)合，而是由知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)相互滲透形成的完整系統(tǒng)，因此必須在授課時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練，以此提高課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課。通過講課、實(shí)驗(yàn)、課堂討論和課外實(shí)踐等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，將金屬學(xué)、陶瓷學(xué)和高分子物理的基礎(chǔ)理論融合為一體，以研究材料共性規(guī)律。即研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝和性能之間的相互關(guān)系，指導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，并為學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程、從事材料科學(xué)研究和工程技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此，要認(rèn)真分析本課程中的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，注意教學(xué)內(nèi)容的組織安排，課內(nèi)外結(jié)合，開辟第二課堂。數(shù)字化和多媒體技術(shù)將會(huì)使人從虛擬的實(shí)驗(yàn)場景中獲取過去只有在實(shí)踐中才能得到的經(jīng)驗(yàn)感受和理性知識(shí)。

在課堂教學(xué)中，注重學(xué)思結(jié)合，積極探索教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，摒棄滿堂灌和偏重講授的思想，采取啟發(fā)式、互動(dòng)式、案例式、討論式和參與式教學(xué)等較先進(jìn)的教學(xué)方法，力求講授生動(dòng)活潑。充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，把課程教學(xué)與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合，以教師講解為主，適當(dāng)安排學(xué)生課堂討論和習(xí)題課。做到課堂信息量大，重點(diǎn)突出;課后輔導(dǎo)及時(shí)認(rèn)真。要幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，以便他們除完成課后作業(yè)外，自學(xué)教師布置的自學(xué)章節(jié)和閱讀相關(guān)的資料、完成教師布置的專題閱讀。同時(shí)在課堂上還常用提問、問答或引而不發(fā)方法，以調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思維能力。

教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，注重自主學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生突破課堂內(nèi)容的束縛，以自己所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容分析，注重協(xié)作學(xué)習(xí)和探索學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式(即研究式學(xué)習(xí))。

在教學(xué)形式上使用現(xiàn)代化教學(xué)手段和多媒體形式，如文本、視頻、動(dòng)畫、模型、圖像、圖形、聲音、QQ群交流、在線答疑等。制作從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從平面到立體、從單色到彩色、能全方位演示教學(xué)內(nèi)容的多媒體課件。這樣也可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間和空間等方面的不足，使學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)學(xué)到更多專業(yè)理論知識(shí)，從而提高教學(xué)效果。

在教學(xué)指導(dǎo)方面采用主體引導(dǎo)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式，并具有在線答疑、作業(yè)講評(píng)、階段測(cè)試、專題討論等功能。充分實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術(shù)的方便性、及時(shí)性、多樣性和交互性等特點(diǎn)。注重因材施教。關(guān)注學(xué)生不同特點(diǎn)和個(gè)性差異，發(fā)展每一個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)潛能。

在教學(xué)過程中注意教學(xué)內(nèi)容組織安排，內(nèi)外結(jié)合，對(duì)于材料科學(xué)中最基礎(chǔ)理論，如位錯(cuò)理論、塑性變形等教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，讓學(xué)生在課外通過大量閱讀文獻(xiàn)資料和充分準(zhǔn)備，然后組織學(xué)生進(jìn)行課堂討論，并以學(xué)生發(fā)言為主，讓學(xué)生直接參與教學(xué)。將授課與學(xué)術(shù)報(bào)告，理論與實(shí)際結(jié)合起來，及時(shí)向?qū)W生發(fā)布與材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)信息，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，既擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面又使教學(xué)內(nèi)容更加新穎。

對(duì)在課堂上教師難以用語言描述、學(xué)生又難以想象的內(nèi)容，采用圖、文、聲、像、動(dòng)畫等計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，自行編制教學(xué)軟件、開發(fā)課件，制作動(dòng)畫以及教學(xué)錄像、幻燈片在多媒體教室中使用，加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解;在動(dòng)畫制作和多媒體課件開發(fā)過程中，吸收優(yōu)秀學(xué)生參與進(jìn)來，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如為了提高學(xué)生對(duì)那些需要有豐富空間想象力的晶體結(jié)構(gòu)，復(fù)雜金相組織的轉(zhuǎn)變和識(shí)別，三元相圖的分析、位錯(cuò)的生成發(fā)展過程，塑性變形過程中位錯(cuò)增殖和纏結(jié)過程等知識(shí)難點(diǎn)的理解和掌握，將先進(jìn)的多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段引入材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中，并讓它們以二維或三維動(dòng)畫形式生動(dòng)形象地展示在學(xué)生面前。實(shí)現(xiàn)圖、文、聲、像并茂的視聽一體化教學(xué)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間和空間等方面的不足，以提高教學(xué)效果，并讓學(xué)生在有限的課堂授課學(xué)時(shí)中學(xué)到更多的專業(yè)理論知識(shí)[2]。

3 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生基本技能和創(chuàng)新能力

本科教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)一般包括基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證型)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)要設(shè)計(jì)合理，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)要求要詳細(xì)清楚，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)最后形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告;綜合實(shí)驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己制定方案，自己操作和分析，最后寫出綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)一般要在老師的指導(dǎo)下，結(jié)合老師的科研項(xiàng)目來進(jìn)行，學(xué)生主要協(xié)助老師完成一些開創(chuàng)性的工作，最后寫出論文性的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它可幫助學(xué)生鞏固和加深課堂所學(xué)的理論知識(shí)，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，自己動(dòng)手分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生有更多的實(shí)踐和動(dòng)手機(jī)會(huì)，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力[3]。實(shí)驗(yàn)課考核成績由實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分組成，從材料的冶煉、凝固、變形加工、制備金相樣品及根據(jù)相圖進(jìn)行組織分析的綜合實(shí)驗(yàn)。使學(xué)生能了解和掌握金相分析的最基本技能和暗室技術(shù)，進(jìn)一步鞏固和加深理解材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理及對(duì)性能的影響等作用。對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，注重提高學(xué)生動(dòng)手能力和綜合分析解決問題能力，在實(shí)驗(yàn)課安排上新開設(shè)一些新的綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生由學(xué)生自己制定方案，根據(jù)所提供材料設(shè)計(jì)不同的處理以完成取樣、制備金相樣品、觀察組織、照相、分析、出報(bào)告等過程，以培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)技能。

4 加強(qiáng)課程建設(shè)

由于《材料科學(xué)基礎(chǔ)》涉及許多基礎(chǔ)理論，概念性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，其教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定決定著學(xué)生對(duì)材料學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握的深度和廣度，并會(huì)影響后續(xù)課程的展開及實(shí)施。因此，除了在教學(xué)方法與手段上采取相應(yīng)的措施外，在教學(xué)中還要更新課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)課程體系。在課程內(nèi)容上，廣泛吸取先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并與本領(lǐng)域國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要相結(jié)合，并將材料科學(xué)科學(xué)發(fā)展的最新成果和發(fā)展趨勢(shì)融入教學(xué)內(nèi)容中，體現(xiàn)多學(xué)科的相互滲透、融合、交叉，以及技術(shù)科學(xué)化、科學(xué)技術(shù)化、自然科學(xué)人文化和工程技術(shù)系統(tǒng)化;正確處理好本課程建設(shè)與專業(yè)系列課程建設(shè)的關(guān)系，并在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)材料知識(shí)的前提下，介紹與高新技術(shù)或產(chǎn)業(yè)有關(guān)的新材料、新工藝及新技術(shù)，使課程內(nèi)容兼具基礎(chǔ)性和先進(jìn)性，很好解決經(jīng)典理論與現(xiàn)代材料科學(xué)之間的關(guān)系。

5 結(jié)束語

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程對(duì)構(gòu)建材料專業(yè)工程技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)體系和后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有非常重要的作用[4]。課程教學(xué)模式改革是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，需要在教學(xué)過程中不斷實(shí)踐和改善，以不斷提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會(huì)的高級(jí)應(yīng)用型人才。

[1]李洪波，王靜，劉洪麗，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].鑄造設(shè)備與工藝，2009(4)：48_50.

[2]解念鎖.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2006(5)：120_121.

[3]崔占全，趙品，景勤，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教學(xué)研究，2007(1)：53_57.

[4]寧向梅，李謙.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009(14)：70_72.

Innovation for M odel of Teaching of Fundamentals of Materials Science

ZHANG Baofeng1，JIANG Aiyun1，ZHU Shijie2
(1.School of Engineering，Huanghe Science and Technology College，Zhengzhou 450063，China; 2.School of Materials Science and Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450002，China)

Fundamentals ofmaterials science course is an importantbasic course of professional technology ofMaterials Science and Engineering Major，which is very important for structuring professional engineering and technical personnel professional knowledge system and the follow-up professional courses of study.This paper introduces the innovation formodel of teaching of this course from the education of humanistic quality，teaching methods，teaching means，practical teaching and course construction，in order to achieve the purpose of improving the teaching effect and students'comprehensive quality.

fundamentals ofmaterials science;teachingmode;teaching reform;innovation

G642.0；TU51；TU52

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.054

2013_03_25

黃河科技學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JG2011016，JG2012025）。

張保豐（1979_），男，碩士研究生，講師，主要從事材料工程專業(yè)課程教學(xué)和研究工作。