《材料科学基础》课程教学改革

摘 要： 文章分析《材料科学基础》课程教学中存在的问题,结合课程性质和特点,优化教学内容,采用互动式教学模式,利用多媒体、网络等教学手段,强化实验和创新实践的改革措施,提升教学水平与质量,激发学生学习兴趣,培养学生的自主学习能力和创新意识.

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《材料科学基础》是材料类专业的一门重要专业基础课,内容涉及材料的晶体结构与缺陷、材料的形变和再结晶、金属和合金的相图等知识,具有概念多、内容抽象、学科知识面宽等特点,与生产实际紧密联系.

“老师难教、学生难学”是课程教学中反映出的最突出问题,堪称“天书”[1].传统教学中,教师采取板书为主,结合课外辅导的教学方法,很难达得最佳的教学效果；学生方面,更是感觉课程枯燥、难理解和记忆、应用知识解决工程实际的能力相当薄弱,由此产生抵触心理,逃课现象时有发生.为此,各高校对该课程的教学改革与课程建设都进行有益的尝试[2].本文从教学内容、教学方法与教学手段等方面进行了改革探索和实践,激发了学生学习热情,提高了教学效率,极大改善了教与学的尴尬境地,使教学相长.

1.优化、更新教学内容

根据材料类专业的培养目标和课程特点,选择胡赓祥、蔡珣主编的《材料科学基础》（上海交通大学出版社）作为课程教材.经典的材料科学基础理论是教学重点,因此在内容设置上体现课程基础性特征,让学生系统掌握各个知识点,重点、难点要讲透,既注意与学生以前所学过的基础知识的衔接,又要避免重复,使学生容易接受新的知识,顺利完成新旧知识的过渡,打消抵触心理.该课程的基础性强调材料的共性规律,故打破不同材料之间的界限,对不同理论体系加以整合,针对材料多样性,寻求各种材料的共性.

其次,在讲授材料科学基础内容时,紧跟时代步伐,将材料科学的发展前沿与最新成果融入课堂教学：如引进纳米新材料和环境材料等新知识,引导学生关注这些新领域、新发现、新课题,开阔眼界,启迪思维,激发学习兴趣[3].同时,根据我校的特色,尝试将教师的科研成果融入课堂教学,有重点、有针对性地引入诸如用于农业机械材料中的合金、用于农药废水处理的光催化材料、新型高分子材料农用地膜、海洋功能材料等知识,增强了教学的时效性,使学生感觉学有所用,并加强了理论知识与生产实际的联系,达到了很好的教学效果.

2.丰富教学方法,构建互动式教学模式

新的教学理念倡导教师是教学活动的组织者和怎么写作者,学生是学习活动的主角,是课堂的核心,一切教学活动都应围绕学生的学习展开.因此,在教学过程中,改变传统“注入式”教学模式,采用互动式教学模式.一方面,教师转变教学理念,由重讲授转变为重指导,在教学方法上注意由慢到快,由详细讲解到主要讲重点、难点与思路,采用启发式、研讨式教学方法积极调动学生思维,激发学生学习兴趣.如借助生活中“下雪不冷化雪时冷”的现象,引导学生学习金属凝固时放出结晶潜热的知识；在学习铁-碳相图时,启发学生采用比较与总结的方法,联系以前所学的二元金属相图知识,使学生温故知新,并对所学知识进行自我整合,提高自主学习能力,又能使教师了解学生对知识的掌握情况,及时应对[4],[5].

另一方面,教师进行换位思考,设身处地地站在学生角度上考虑问题,把握学生心理,关注学习态度,进行人文关怀,营造轻松的课堂氛围,构建新型的师生关系.课堂上针对难以理解或易混淆之处,师生之间可以采取讲、读、问、辩等方式,通过共同努力寻找到答案；课后通过集中答疑、电子邮件、、飞信、等形式,与同学进行平等广泛交流,解决学习中的疑难问题.教学实践表明,平等的师生关系、轻松和谐的教学氛围,能够引发学生对老师的兴趣,进而引发对课程的兴趣.

3.糅合多种教学手段,全面优化教学过程

首先,将传统板书与多媒体技术结合,弥补板书在时空上的不足,使抽象的知识形象化,容易被学生接受,同时能够增加课堂信息量,开阔学生眼界,开阔思维.对于多媒体授课内容,教师结合课程特点和学生层次,仔细钻研课程内容、教学方法和课件设计,并借鉴网络课件,使授课内容更有目的性、针对性,帮助学生理解和掌握抽象的理论知识.如在讲解“材料的凝固”时,用板书推导关键理论公式,给予学生充分的理解时间；对于金属的凝固过程、位错的滑移过程等知识点,则采用图片、动画或插播媒体文件展示变化过程和变化结果,直观形象地帮助学生理解和记忆,同时辅以设问、置疑等手段,鼓励学生参与讨论,体现教学互动.

其次,充分利用学校网络教学平台,完善网络助教、网络助学,建立教学互动平台.教师将授课计划、电子教案、多媒体教学课件、视频等全部上网,通过“网络答疑”解答学生的疑问,了解学生的学习进展和对教学工作的建议,及时调整更新教学资料和教学方法；学生则在老师指导下,以网络为媒介进行自主学习.这样网络助教促进了教师自身素质的提升,网络助学提高了学生的自主学习能力,有效解决了以前教学分离的问题[6].

4.强化实验和创新实践环节

《材料科学基础》是一门以基础理论和工程实践紧密结合为特征的学科,实践教学不仅能有效巩固理论知识,优化知识结构,扩大知识面,开阔视野,而且能使学生在实践中充分发挥自己的想象力和创造力,建立大工程的背景和意向[7].因此,结合理论教学,设置了基础性和综合性实践两类实验环节.前者使学生验证已学过的理论,加深对知识的理解；后者培养学生综合应用知识设计实验、解决实际问题的能力,获得书本以外的知识和技能.

在实践创新性环节上,通过丰富网上教学资料、设置课外小组研究等环节,结合课题组开设的《创新实践》课程,对学生创新与实践从思维上进行相应培训,积极进行教学实践活动激发学生的创新意识,实现部分学生的个性化培养.同时,鼓励学生积极申报“挑战杯”大学生创新教育项目,通过参加创新实践,培养学生的动手能力、科研创新能力和组织协调能力,为将来的工作学习储备一定的实验技能.

《材料科学基础》课程教学改革必须坚持以学生为本,与时俱进,不断充实和完善教学内容,创建新型的教学互动模式,充分利用先进的教学手段,激发学生自主学习意识并提高学习能力,实现教师、学生的相互促进与共同发展.