陳 辰， 魏 然， 王 坦

(鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

0 引言

金屬材料作為理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的交叉學(xué)科，在學(xué)生的培養(yǎng)方面尤為注重知識(shí)的廣泛性和深入性，而為了培養(yǎng)合格的學(xué)生，需要在學(xué)生已有的材料科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行金屬材料知識(shí)體系的全面構(gòu)建。一般而言，鑄造合金及熔煉是絕大多數(shù)材料科學(xué)與工程培養(yǎng)方案中最基本的必修課，通過對(duì)不同合金體系在凝固過程中的相圖、相變機(jī)理，晶體及界面結(jié)構(gòu)以及材料性能等相關(guān)知識(shí)的講授，使學(xué)生理解金屬材料微觀結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及其與材料性能間的緊密關(guān)系，并為提高相關(guān)機(jī)制的分析能力提供了重要保證。

一般而言，對(duì)金屬材料的高年級(jí)專業(yè)課如鑄造合金及熔煉、金屬材料及熱處理、非平衡材料、合金固態(tài)相變等的學(xué)習(xí)皆需要以金屬材料的專業(yè)基礎(chǔ)課程(如材料科學(xué)基礎(chǔ)等)所學(xué)相關(guān)知識(shí)為依托。然而，許多學(xué)生認(rèn)為材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容理論性過強(qiáng)，內(nèi)容艱深抽象，學(xué)習(xí)過程枯燥，只能通過死記硬背等方式應(yīng)對(duì)考試，而在進(jìn)入相關(guān)專業(yè)課學(xué)習(xí)的時(shí)候，往往由于材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢、難以活學(xué)活用而導(dǎo)致和專業(yè)課學(xué)習(xí)脫節(jié)，影響對(duì)材料科學(xué)這一大方向的全面深入理解，使得課程學(xué)習(xí)浮于表面、流于應(yīng)付，最終喪失對(duì)材料知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。

為解決這一問題，本文以筆者所教授的鑄造合金及熔煉為對(duì)象，通過分析其起源以及多個(gè)因素間的相互聯(lián)系，闡明鑄造合金及熔煉與金屬專業(yè)基礎(chǔ)課程進(jìn)行聯(lián)動(dòng)教學(xué)的必要性，并從課程設(shè)計(jì)、知識(shí)體系構(gòu)建、調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性等方面對(duì)教學(xué)改革的思路進(jìn)行探討。

1 鑄造合金及熔煉與金屬專業(yè)基礎(chǔ)課程聯(lián)動(dòng)教學(xué)的必要性

鑄造合金及熔煉在金屬材料方向人才培養(yǎng)方面具有重要地位，其通常在課程體系中被安排為承上啟下的材料科學(xué)與工程方向核心專業(yè)課程，其前置課程為材料科學(xué)基礎(chǔ)等金屬專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容著重于基礎(chǔ)理論和概念，合理安排知識(shí)內(nèi)容的深度和廣度，并引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際材料科學(xué)與工程方面的問題[1]，因此，有許多教學(xué)工作者從課程內(nèi)容規(guī)劃、多媒體、線上線下綜合教學(xué)、師生互動(dòng)、激發(fā)學(xué)生積極性等方面對(duì)該課程提出了多種教學(xué)改革的思路[2-6]，然而，由于學(xué)生大多在學(xué)習(xí)該課程前從未接觸過材料學(xué)相關(guān)知識(shí)，缺乏對(duì)材料的直觀認(rèn)識(shí)，因此當(dāng)面對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課程中大量新鮮的材料學(xué)概念和理論時(shí)，往往在頭腦中難以建立清晰的模型體系，因而無法對(duì)課堂所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效的消化吸收，也沒有能力對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行活學(xué)活用，導(dǎo)致知識(shí)掌握得很不扎實(shí)。

鑄造合金及熔煉課程又是默認(rèn)學(xué)生熟悉材料科學(xué)基礎(chǔ)等課程的相關(guān)知識(shí)的前提下開設(shè)的，在授課過程中通常不會(huì)對(duì)基本概念進(jìn)行重復(fù)講解，而直接針對(duì)具體材料實(shí)例進(jìn)行授課，這就導(dǎo)致了在專業(yè)課學(xué)習(xí)中知識(shí)的脫節(jié)。這種脫節(jié)不僅增加了學(xué)生在材料科學(xué)與工程專業(yè)課學(xué)習(xí)過程的難度，同樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的迷茫。事實(shí)上，許多學(xué)生由于難以理解課程中相關(guān)概念和理論，為了通過考試只能采用死記硬背的方式，而長(zhǎng)此以往，這種學(xué)習(xí)過程不僅不能使學(xué)生很好地理解材料，還可能造成學(xué)生的厭學(xué)情緒。

從上述情況中可以看出，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行鑄造合金及熔煉相關(guān)知識(shí)講授的時(shí)候，如何通過更加合理的方式使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中有效建立材料科學(xué)的模型體系，加深加快對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，并將理論與實(shí)際進(jìn)行結(jié)合，最終能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，是培養(yǎng)金屬材料方向合格人才過程中的關(guān)鍵點(diǎn)。

根據(jù)對(duì)上述教學(xué)過程進(jìn)行分析，可以看到，在對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課程中復(fù)雜和艱深的材料學(xué)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行講授之前，如果能讓學(xué)生對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行預(yù)先的感性認(rèn)識(shí)，了解所學(xué)知識(shí)所反映的研究背景、大致規(guī)律及應(yīng)用領(lǐng)域，將有望對(duì)教學(xué)起到事半功倍的作用。

鑄造合金及熔煉中有著大量而豐富的實(shí)例，事實(shí)上與材料科學(xué)基礎(chǔ)等課程的理論知識(shí)起到完美的互補(bǔ)作用。因此，如果能夠在鑄造合金及熔煉的教學(xué)過程中，在多個(gè)環(huán)節(jié)融合材料科學(xué)基礎(chǔ)與其他相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)這些課程的聯(lián)動(dòng)教學(xué)，將有望有效解決現(xiàn)有教學(xué)過程中存在的大量問題，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提升將起到非常積極的作用。

2 鑄造合金及熔煉與金屬專業(yè)基礎(chǔ)課聯(lián)動(dòng)教學(xué)改革思路

2.1 結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)課相關(guān)概念，設(shè)立鑄造合金及熔煉課程的前置導(dǎo)論課程

為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料科學(xué)理論及相關(guān)工程問題的直觀認(rèn)識(shí)，可以通過提取并糅合材料科學(xué)基礎(chǔ)中相關(guān)基本概念以及鑄造合金及熔煉中相對(duì)較為淺顯和生活化的具體實(shí)例，在鑄造合金及熔煉開課之前，開設(shè)相關(guān)前置導(dǎo)論課程，盡可能廣泛地講解鑄造合金及熔煉中所涉及的基本知識(shí)和相關(guān)機(jī)理，并在課程講授過程中強(qiáng)調(diào)“模型化”的概念，使學(xué)生能夠在頭腦中建立大致的金屬材料相關(guān)物理模型，并通過對(duì)比實(shí)際材料對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步修正。此外，通過這個(gè)過程，可以讓學(xué)生更清晰地理解所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域以及價(jià)值，有助于學(xué)生建立知識(shí)體系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣并為其提供課外自由探索的方向。

2.2 在鑄造合金及熔煉的學(xué)習(xí)中回顧專業(yè)基礎(chǔ)課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

鑄造合金及熔煉中的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)而復(fù)雜，往往需要通過反復(fù)講解、重復(fù)記憶和不斷應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的深入理解和掌握。因此，在鑄造合金及熔煉的學(xué)習(xí)中，絕不能默認(rèn)學(xué)生已經(jīng)很好地掌握了材料科學(xué)基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課程的相關(guān)知識(shí)，而是在每一章節(jié)的講解過程中都與這些對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深度關(guān)聯(lián)，將其作為專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中重要的工具，有助于學(xué)生在諸如材料科學(xué)基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課程的思想指導(dǎo)下將所學(xué)的所有專業(yè)課知識(shí)建立成網(wǎng)絡(luò)化的體系，而在未來面對(duì)材料科學(xué)與工程方面的實(shí)際問題時(shí)，將會(huì)更加游刃有余。

2.3 基于前置專業(yè)基礎(chǔ)課編制鑄造合金及熔煉開放性問題

在鑄造合金及熔煉的講授過程中往往會(huì)出現(xiàn)大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)提供理論及公式，但在教學(xué)過程中，學(xué)生會(huì)更多地關(guān)注淺顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而對(duì)抽象知識(shí)艱難和枯燥的學(xué)習(xí)過程較為排斥。實(shí)際上，鑄造合金及熔煉中的大量理論和公式均出自專業(yè)基礎(chǔ)課程，而這些內(nèi)容已被廣泛應(yīng)用于解釋多種材料中關(guān)于結(jié)構(gòu)和性能的相關(guān)問題，因此挑選前置專業(yè)基礎(chǔ)課程中的經(jīng)典理論及相關(guān)機(jī)制，結(jié)合鑄造合金及熔煉中的具體現(xiàn)象，編制開放性問題供學(xué)生深入思考，不僅可以鍛煉學(xué)生獨(dú)立分析金屬材料科學(xué)的相關(guān)能力，同時(shí)也可以讓學(xué)生感受到“學(xué)以致用”的成就感，有助于提升學(xué)生在材料學(xué)科知識(shí)方面學(xué)習(xí)的積極性。

3 結(jié)語

鑄造合金及熔煉內(nèi)容豐富繁雜，在學(xué)生培養(yǎng)方面始終需要注意知識(shí)體系的建立以及所學(xué)內(nèi)容的深入理解和靈活運(yùn)用?；诖?，在該課程的教學(xué)方面也需要進(jìn)行深入思考和改革，結(jié)合學(xué)生接收消化知識(shí)的客觀規(guī)律，對(duì)課程體系進(jìn)行有效改造，以適應(yīng)當(dāng)今人才培養(yǎng)的目標(biāo)。將鑄造合金及熔煉和材料科學(xué)基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，使學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)的過程中不斷應(yīng)用相關(guān)理論，有效建立和修正材料中的各種物理模型。這樣將能夠讓學(xué)生更好地掌握和使用所學(xué)知識(shí)，有助于更加有效地培養(yǎng)出更多材料領(lǐng)域的相關(guān)人才。