材料科学基础课程教学改革的探索与实践*

潘建梅，唐丽永，乔冠军

(江苏大学材料科学与工程学院，江苏　镇江　212013)



材料科学基础课程教学改革的探索与实践*

潘建梅，唐丽永，乔冠军

(江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013)

结合复合材料科学与工程专业培养目标，针对材料科学基础课程教学中存在的问题，从课程体系、教学内容、教学手段与方法等方面探讨了对材料科学基础课程教学改革的主要措施。初步建立了大材料专业材料科学基础课程的新教学体系，有效提高了教学效果及教学质量，对于培养高素质、复合型的材料科学与工程人才具有十分重要的意义。

材料科学基础；教学内容；教学改革

材料科学基础是高等学校材料科学与工程一级学科下设的极其重要的公共性专业基础理论课，在公共基础课程和专业课程之间起着承前启后的作用，它既是大学物理、化学以及物理化学等课程中相关内容的深入，又是材料专业基础理论的“启蒙”，为后续课程的展开起到基础铺垫和专业引导的作用[1]。材料科学基础课程是研究材料的共性规律，即材料成分、组织结构、制备工艺和性能之间的相互关系，指导材料的设计和应用，为学习后继专业课程、从事材料研究和工程技术工作打下坚实的理论基础[2-4]。材料科学基础作为复合材料与工程专业的基础课程之一，学生普遍反映概念多且抽象、知识点难理解、抓不住重点，学习困难等问题。针对材料科学基础教学过程中出现的教师教学难，学生畏学这一现状，本文从教学内容、教学手段及方式等方面探讨如何提高材料科学基础课程的教学质量并促进学生综合能力的培养。

1　结合培养目标，明确课程性质

随着现代材料学科的高科技化的快速发展，复合材料与工程专业作为极具发展潜力的多学科交叉新型专业，培养目标是使学生具备良好的复合材料与工程领域的基础理论、专业知识和实验技能，掌握复合材料设计与制备技术，能从事材料、机械、汽车、航空航天、冶金、化工或能源等相关行业。材料科学基础是以材料科学与工程的“四要素”—组成、制备、结构、性能为出发点，以材料的结构状态为核心内容，从完整晶体结构出发至非晶体固体，通过集中和强化大材料专业材料科学基础的理论知识学习，使学生具备更宽的专业知识面和一定深度的专业理论基础，达到认识各种材料基本属性和明确未来专业发展方向的目的，并将材料科学基础理论具体应用到材料的制备工艺和性能研究中，从而阐明材料的形成过程，揭示材料结构与性能的内在联系与规律，指导材料的实际生产及科研，解决材料在使用过程中的问题，为认识和改进材料的性能以及生产、研究及开发新型材料提供必备的基础理论知识，并激发学生从事专业学习以及今后开展材料研究、材料设计与制造的专业兴趣。

2　改革课程体系，精选教学内容

随着高等教育课程体系改革的深化及材料科学的迅猛发展，材料科学基础课程的内容不断融合、拓展及更新，已由传统单一的金属材料、无机非金属材料或高分子材料拓展到三大固体材料专业理论，课程内容在深度和广度上都发生了巨大的变化。针对复合材料科学与工程专业的特点，体现“重组基础、体现现代、注重实践、交叉渗透”的课程体系改革原则[5]，确保充足的大材料学基础理论，兼顾学科知识的综合性和实践性，注重应用技术本科人才的培养。复合材料科学与工程专业以材料的结构状态为主线，突破以传统单一的材料为主线的思路，立足于材料科学的基本问题，引入金属、陶瓷、高分子及复合材料的共性与个性特点的内容，兼顾材料学知识的系统性、综合性及实践性，强调材料科学的共性和材料的广泛性、多样性及新颖性。

(1)基础理论教学

针对学科的培养计划和课程教学目标，选择合适的教材及课程内容对提高该课程的教学效果能起到良好的促进作用。材料科学基础涉及晶体结构、晶体结构的不完整性、固溶体和非晶体固体、质点的运动与迁移等。课程内容应着重基础概念的建立与演绎，突出基本概念在具体材料中的应用范例及普适性。由于该课程课时安排有限，知识点多且难，导致学生学习起来备感吃力，因此，精选教学内容和明确重难点显得格外重要。比如晶体结构、晶体缺陷及固溶体等是材料科学基础的重要内容需要重点讲授，而后续课程还需深入学习的相图及非晶态固体等内容，在课程中可以尽量简化。同时，可以将部分知识点重新分配到其他专业基础课中，从而降低课程的难度与深度，如晶体的空间群、极射投影、倒易点阵等内容在晶体学基础课程中讲述，铁-碳相图可以在金属学原理及热处理中讲述。同时，在课程内容中应当注意合理运用身边的材料及日常生活中的物品进行讲解，提高学生对知识点的理解；也可以抓住学生对新事物存在的好奇心理，在授课时结合本课程有关知识点的科技前沿动态，适当地介绍新材料的性能来调动学生学习的积极性，如理解晶体缺陷的概念时，可以介绍纳米材料作为半导体的发展及应用，展现纳米半导体材料独特的性质是与缺陷是密切相关的。

(2)实验与实践教学

材料科学基础课程是一门实验和工程实践密切关联的学科。通过强化课程实验和实践环节的教学，可以有效帮助学生巩固和加深对基础理论知识的理解，注重学生理论联系实际的思维的培养，通过实验技能、综合应用以及解决问题的完整过程的训练，提高大材料学科专业人才的创新能力与动手能力，有助于促进学生工程实践能力的培养。结合培养目标及大材料学科的背景，材料科学基础课程可以设置验证性实验和综合性实践。材料科学基础实验作为验证课堂讲授的理论知识的必要环节，通过验证性实验，如材料金相显微组织的观察、陶瓷烧结、力学性能实验等，使学生既验证并巩固了已学习过的基础理论，又掌握了基本实验技能，加深对相关的概念和理论的理解。通过综合性实践提高学生综合运用所学知识的能力及解决工程实际问题的能力，并培养学生动手和设计实验的能力。

3　改进教学方法和手段，提高教学效果

材料科学基础课程作为重要的专业基础课，对后续专业课的继续学习及学生知识体系的构筑具有及其重要的作用。所以，除了掌握科学合理的课程体系及教学内容，还需对教学方法及手段进行改革，从而提高教学质量及效果。

(1)激发学生学习的主观能动性

教学的艺术性就在于教学方式的灵活性、多样性和趣味性。为适应培养研究型人才的课程定位，课堂教学应打破传统的满堂灌教学方式，精心设计教学内容和教学过程，引导学生的主动学习，培养学生的求知欲。教学过程中注重主讲重点、讲难点、讲思路、讲方法，加强启发式及讨论试教学方式，如在讲授晶体与非晶体材料的理解时，可以采用讨论式教学，增强师生间课堂交流互动，贯彻传授-引导-思维-归纳-发展的教与学模式，以培养学生自主学习和独立思维的能力。

(2)多媒体教学和板书相结合

针对不同的讲授内容，将多媒体教学和板书讲授方式相结合来提高课堂的教学质量和学习效果。多媒体作为辅助教学的手段，能否有效利用多媒体达到教学事半功倍的效果，关键在于授课老师的合理运用。例如在讲授课程内容中的晶体结构、晶体缺陷时，可以将实物模型与3Dmax动画辅助的多媒体课件教学相结合，增强了学生形象思维的能力，使学生在理解过程中更深刻、更形象，以现代化教学提高教学水平、教学质量和教学效果。此外，利用多媒体辅助教学时，授课教师还需以语言、手势、声调、表情等信息来加强教学效果，增加学生与教师的交流互动，使学生直观地感受到知识，教师通过学生的信息反馈来调整教学过程。在教学实践中，教师应发挥多媒体教学、板书教学及信息反馈的相互协调。

(3)答疑辅导与课后巩固

课程教师在课余时间为学生提供答疑辅导，师生间可以对思考问题进行讨论，以达到教师教学经验和学生学习知识两方面共同提高的目的。同时通过答疑讨论，可以有效加深师生间的了解，提高学生对专业学习的兴趣。教师按课程进度给学生布置相应的作业，通过批改作业了解学生对课程知识的掌握情况，在授课时适时讲解习题答案。另外，让学生通过上网调用题库习题进行练习，通过完成习题过程的思考加深对课程知识的理解，训练学生分析问题和解决问题的能力。

(4)贯彻客观全面的课程考核方式

为了客观、合理、全面地考核学生的课程学习，要积极探索课程考核方式的改革。既注重学生对基础知识的掌握，同时注重学生分析解决问题的能力和综合素质的提高。课程采用“平时+期中+期末”的考核模式，通过课堂表现、作业完成情况、期中测试、实践与实验项目考核、期末测试等环节，增强学生的求知欲望，加大学生平时的学习力度，充分调动学生学习的积极性、主动性，增强他们自主学习和分析问题、解决问题的能力。

4　结　语

材料科学基础课程的教学改革是一项复杂、科学性强、涉及面广的系统工程。在教学改革与实践过程中，既要不断提高教师自身的能力，还需要根据专业特点改进教学内容、教学方法和手段，有效地提高教学效果和质量。同时，始终抓住基础理论和工程实践相结合的特征，以学生为主体，勇于实践和探索，达到培养具有扎实理论基础、较强的实践能力及创新能力的高素质和复合型人才的目标。

[1]杜丕一,潘颖.材料科学基础[M].北京:中国建材工业出版社,2002:15-24.

[2]崔占全,赵品,景勤,等.材料科学基础的教学改革与实践[J].教学研究,2007,30(1):53-57.

[3]田春艳,姜海.“材料科学基础”课程教学改革的探索与实践[J].装备制造技术,2010(2):203-204.

[4]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,2007,9(2):138-139.

[5]靳正国,郭瑞松,侯信,等.大材料专业“材料科学基础”课程的教改认识与实践[J].高等工程教育研究,2005(z1):31-34.

Teaching Reform and Practice of Foundation of Materials Science Course*

PANJian-mei,TANGLi-yong,QIAOGuan-jun

(School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China)

Combined with the training target of composite material science and engineering, the main measures for foundation of materials science course were explored from curriculum system, teaching content, teaching means and methods to solve the problems in teaching process. The new teaching system of foundation of materials science course was established initially, which improved the teaching effect and teaching quality effectively. It is great significance to cultivate the high quality and compound talents in the field of materials science and engineering.

Foundation of Materials Science; teaching content; teaching reform

江苏高校优势学科建设工程资助项目(1033000003)。

潘建梅(1985-)，女，讲师，主要从事结构功能一体化材料。

G642.0

A

1001-9677(2016)03-0148-02