关于《材料科学基础》课程教学改革的探讨.doc

1、关于材料科学基础课程教学改革的探讨摘要：本文通过阐述材料科学对人类历史进程的影响来说明学习材料科学的重要性，结合多年的教学经验发现材料科学基础这门课程需要随着社会的发展而改变其教学方式，主要从教学内容、教学方法和考试方式三方面进行教学改革的探讨。 关键字：材料、材料科学基础、教学方式、改革 中图分类号：G421 文献标识码：A 材料是人类生存和发展的基础，对人类历史的进程起着关键性的作用。纵观历史，人类使用材料已经有很悠久，可以清楚地看到随着人类文明和生产的发展，人类对材料的要求不断增加和提高，于是由采用天然材料进而为加工制作，再发展成为研制合成。在近代科学技术的推动下，材料的品种日益增多，不

2、同效能的新材料不断涌现，原有材料的性能也更为改善与提高、力求满足各种使用要求。人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平,给社会生产力和人类生活带来巨大的变化,把人类物质文明和精神文明向前推进一步，因此材料科学又成为科学技术发展的基础、工业生产的支柱。我国高等院校深刻感受到材料对社会影响的方方面面,深刻认识到现代社会对材料学方面人才的需求。 材料科学基础是一门古老又新兴的课程,它是一门理论性强,内容丰富,掌握起来有相当难度的课程。同时,它也是一门重视实验,能够培养学生动手能力的课程1、2。教学实践证明， 材料科学基础课程的教学内容不但具有明显的基础性、文理性和实践性，而且还有知识点多、内容繁杂

3、、抽象难记、教学难点突出的特点。随着材料科学技术的不断发展，各种新型材料、新工艺、新技术和新理论已经充分融入到现阶段的教材内容中，从而使教学内容不再是只有枯燥的概念、难以理解的原理、单调的方法和规则的简单地相结合，而是由知识传授与技能训练相互渗透所形成的完整体系。 一、学科实行教学改革的必要性 随着现代社会对材料学人才的大量需求,材料学专业已逐步成为全国各大工科高校研究生教学的一部分。由于研究生学习的时间是有限的,这就造成材料科学基础课程设置时,存在“课时紧、任务重” 的问题。材料科学基础学时少造成学生对材料科学基础的知识掌握肤浅,很难真正体会到材料科学基础的本质,同时也影响了后续专业课的学习

4、3-5。另外,没有有关的材料科学基础实验,学生的动手能力得不到锻炼,在进行后续课程时没有任何基础,从而影响了其它实验的顺利进行。故此,材料科学基础教学改革势在必行。 二、教学内容改革 材料科学基础经过上百年的发展,内容已经相当丰富,而且还在不断更新。根据材料科学基础的主要内容和课程特点,并且结合我校汽车与交通学院对材料科学基础的要求,将对材料科学基础这门学科的教学内容进行了改革探索。庞大的教学内容仅仅通过短短的 54 学时或者 72学时来顺利完成全部教学内容几乎是不可能的。因此，精简教学内容是材料科学基础教学必须进行的环节。将冗长绕口的书本内容经过提炼后总结出言简意赅的话语，而且在授课过程中始

5、终贯穿着这门学科的重点内容，让学生牢牢将理论与实际紧密联系起来，时时刻刻强调它们之间的相关性。 将材料科学基础的教学内容划分为三个板块： 第一板块是晶体结构和缺陷,包括各种晶体的空间结构、可能出现的各种缺陷及缺陷的表示法。这部分是材料科学基础基础知识和基本理论,是材料科学基础学习的重点。通过对这部分的学习可以使学生初步了解材料科学基础的本质,同时在第一模块增加材料科学基础的 X 衍射、透射电镜等基本的表征手段的学习,这部分内容达到总学时的 40%。 第二板块是原子及分子运动、材料的变形和再结晶。这部分的内容非常繁多,让学生通过学习原子和分子的运动规律、材料的形变及再结晶规律,能够熟练掌握与材料

6、学专业有关的材料科学基础知识,为后续专业学习打下良好而又坚定的学科基础。这部分的教学内容占到总学时的40%。 第三板块是单元及多元相图,包括晶体的凝固和相图的关系、相图的分析等。安排这个板块的教学内容仅占总学时的 5%,同时再增加 15%的实验内容,通过实验操作从而使学生了解各种分析测试仪器的使用说明，并且掌握基本的实验操作流程。 三、教学方法改革材料科学基础是一门看似简单,但掌握起来却有相当难度的课程。在教学过程中必须尽快让学生掌握材料科学基础的学习方式,跟上上课的节奏,学生才能有效地掌握这门课程。这就要求在教学过程中必须改革传统的灌输式教学方法6。在教学实践中通过借鉴前人的经验和总结自己的

7、教学过程中的教训,在教学方法上主要做了以下改革: 通过多媒体教学的视觉效果激发学生对本学科学习的兴趣。兴趣是引导学生学习的老师，那么从改掉原来一直以板书为主色调的教学方式开始，采用 flash 动画、Power point 课件等多媒体教学工具进行教学辅助。多媒体教学可以使一些较为抽象的概念变为生动形象化的动画过程，也可以把无法直接观察的结构变化形象地展示给学生，既加深学生对知识的理解，又提高了学生对本学科的学习兴趣。 通过对实际生活中实例的研究与讨论，强调理论联系实际的重要性。学生只是一味地通过听老师讲解知识也是调动不起学习的主动性，所以课下给学生布置一些搜集信息的教学任务，在课堂上给学生一

8、个开展当前高科技领域所应用到的本学科知识的实例讲解舞台，这样不仅可以调动学生学习的积极性，还能锻炼他们收集信息的能力，同时能够将所学的理论知识融入到现实生活中的实例中，突出了理论联系实际的重要性。通过教师在教学过程中逐步引导学生学习方式,培养学生的自学能力。研究生教学的另一个很重要的任务就是教师需要教会学生怎样自学，针对一些相对简单易懂的教学内容，可以通过教师的引导，让学生自己通过自学来掌握，而那些掌握起来难度较大的教学内容则通过教师的讲解使学生消化吸收。这既节约了学习的时间,又能有效地锻炼了学生的自学能力。 （4）通过学生亲自做相关的实验，不仅可以对知识有了进一步的消化和吸收，还可以增强学生

9、的动手操作能力。如果只单单进行理论上的研究也是教学上的败笔，不如通过实验让学生亲观察各种材料的晶体和晶粒的物理变化，这样既可以锻炼了学生的动手操作能力，又让学生对所学知识得到了升华，使得教学变得不再是那么死板。例如做凝固和晶体结构分析实验使学生对书本上学的凝固原理和晶体结构缺陷有更深入的了解,如让同学门把铁碳合金熔化后浇注在砂型腔里铸造成钢锭,研究是凝固原理对其结构的影响,然后把凝固后的钢锭用 XRD(X 射线衍射),研究其晶体结构和晶体缺陷,同时把钢锭磨平后在显微镜下研究其晶相,找出成分中的马氏体等晶相组织,与书上的相图对比,加深对书本上知识的理解7、8。 四、考试方式改革课程成绩的考核是课

10、程的重要内容,考核方式对教学效果有很大的指导作用。针对材料科学基础的特点和主要内容,将材料科学基础这门学科的考试方式分为三部分：一是传统的闭卷考试,占总成绩的 60%；二是平时成绩,主要是作业完成情况和每章主要内容总结等,占 20%；三是实验情况,在学生的实际操作中,考察学生的动手能力,以及通过实验考察学生对课本内容的理解能力占 20%。其中在闭卷考试中,重点强调了学生对课本基本知识的掌握情况,同时,有相当数量的综合题主要考察学生对所学的内容的综合应用情况,而概念题则考察学生对材料科学基础结构和本质的理解情况。五、结论 通过强调理论联系实际、多媒体教学设备辅助课堂教学、添加实验操作课程等教学改

11、革，讲、思、做三者的相结合不仅激发了学生对该课程的浓厚兴趣，提高了自身的自学能力，增强了动手操作能力，同时还使学生对所学内容进行了进一步的理解和升华。 参考文献 1 雷惠贞.基于创新能力提升的我国研究型大学研究生培养机制改革J.浙江工业大学学报（社会科学版）,2011.9:319-326 2 张盛伟,范军伟.中美研究型大学研究生培养模式之比较J.宁波大学学报（教育科学版）,2009.6:8689 3 杜双明.材料科学基础课程教学质量保障系统J. 技术与创新管理,2008,29(6):649-651. 4 王章忠, 张祖凤, 巴志新. 应用型本科材料科学基础课程建设与改革J. 南京工程学院学报(社会科学版),2005,5(2):65-66 5 胡赓祥,蔡珣.材料科学基础M.上海:上海交通大学出版社,2002. 6 付猛,沈榕.论材料科学基础课程建设的基本原则J.时代教育,2008,10:44-45. 7 陶杰,姚正军,薛烽.材料科学基础M.北京:化学工业出版社,2006.8 齐义辉,韩萍.材料科学基础课程的教学改革与实践J.辽宁工学院学报,2007,19(2):138-139. 作者简介： 梁兴华，男，壮族，广西壮族自治区南宁市人，博士，副教授，硕士研究生导师，主要研究领域为汽车新材料。