建构主义在《材料研究方法》教学中的运用

梁峰 张海军 程磊

【摘要】《材料研究方法》是一门具有多学科交叉性、发展性和前沿性的课程，对培养理工科研究生科学研究能力、自主创新能力和综合分析能力具有重要的作用。本文在建构主义理论的指导下，结合材料研究方法教学中存在的问题，探索了培养学生研究性思维和提高教学效果的有效途径，对激发学生学习兴趣，提高教学质量起到了良好的促进作用。

【关键词】建构主义 材料研究方法 教学质量

【基金项目】国家自然科学基金青年科学基金项目（51502216）。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2016）07-0251-01

引言

《材料研究方法》作为材料专业的核心课程，全面介绍有关材料成分、结构及组织形貌等的现代分析、测试技术，内容涉及衍射学、光谱学、电子能谱学、显微学及色谱、电化学分析和热学分析等方法，着重探索材料制备过程前后和使用过程中的物质变化规律，探明材料的结构、合成、性能和效能及其之间的相互关系，以达到对材料优化设计的目的，为学生今后从事材料研究打下扎实的专业基础[1]。该课程是一门具有多学科交叉性、发展性和前沿性的课程，同时又具有很强的实验性。如何让学生在学习这门课程时不觉得枯燥，同时又能真正地掌握相关知识，是本课程教学的首要问题。

随着建构主义理论受到我国教育领域的普遍关注，运用建构主义理论指导教学实践也日益得到重视和应用。本文将以《材料研究方法》课堂教学为分析对象，以建构主义理论为框架，结合课程特点及存在问题，对如何培养学生的认知能力和研究性思维展，激发学生学习兴趣和提高教学质量开分析。

1.材料研究方法课程教学现状及存在的问题

《材料研究方法》课程内容涉及不同仪器结构原理、测试方法及分析方法等，授课教师要想全面了解材料的结构和性能就必须具有相关化学、电磁学、物理学、波谱学等多方面知识。目前学生所使用的教材在内容的编排上大同小异，过于陈旧、缺乏创新，往往以一种表征或测试技术作为一个章节，各章节内容独立性较强，连贯性差，知识点零碎，不利于学生准确掌握与记忆，难以抓住重点，学习难度较大。

关于材料研究方法的课程教学具体问题体现在：①目前教材内容存在滞后现象，无法跟上学科发展趋势，缺少新型测试仪器与分析方法的介绍，以及相关计算机软件数据处理系统的介绍；②在教学中遇到的材料微观现象难以用语言表述，仪器结构复杂，学生无法在短时间内掌握，并熟练操作，难以达到预期效果；③学生亲自动手操作仪器的机会少，使得学生不能将课堂学习内容充分理解和掌握，影响学生的学习兴趣，教学效果欠佳。

2.建构主义学习观和教学观

建构主义认为，“学习不应该被看成是对于教师所传授知识的被动接受，而应是学习者以自身已有的知识和经验为基础主动建构的活动”，即学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助于其他人（包括教师和教学伙伴）的帮助，利用必要的教学资料，通过意义建构的方式而获得知识[2]。由此可见，学习不是学习者被动地接受信息，通过记忆完成，而是通过学习者的高水平思维活动和与学习环境之间的互动实现。因此，建构主义认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境的四大要素。知识获取多少取决于学习者根据自身经验进行意义建构的能力，而不依赖于机械背诵和记忆。

建构主义教学观的核心思想可以概括为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。在教的过程中，教师应帮助学生对所学内容进行分析和理解，给学生以思维的空间和想象的自由。教师的任务是学生积极的学习环境的创建者，也是学生学习过程的组织者、协作者、促进者和启发者。

3.建构主义指导下的《材料研究方法》教学

基于建构主义理论，结合材料研究方法的课程特点，本论文提出：通过教学和科研相结合的教学模式，理论教学与实践教学相协同，培养学生研究性思维，提高其材料研究设计能力，建立新的教学理念。

教师通过以自身研究课题或学科相关研究课题为例，向学生讲解所使用的一系列的研究方法、仪器原理及应用，克服原先教学内容独立，连贯性差的缺点，让学生能系统理解相关测试技术在实际科研课题中的应用。材料现代分析方法教学中需要重点讲解介绍透射电子显微镜、高分辨电子显微镜以及扫描电子探针等分析手段。这些内容涉及到的原理知识繁多且复杂，学生理解起来有一定难度。在课堂授课时，可以针对这部分内容，结合目前发展比较热的二维纳米材料（石墨烯、硫化钼和氮化硼纳米片等），摘选相关学术杂志刊物论文上的一些有代表性电镜分析图谱呈现给学生，告知学生这些令人叹为观止的纳米材料微观结构图片就是利用他们正在学习的分析成像技术所拍摄，增加他们对所学的微观分析技术的兴趣。同时，让学生对电镜的原理进一步复习和巩固，结合实际材料分析图片来解释分析技术原理，学生则会掌握地更加牢固。

教学过程中，注重理论与实践的协同作用。在授课X射线衍射内容时，开设相应的实验课，带学生参观X射线衍射仪，学习粉末制样—样品安装—检测的过程。将得到的衍射数据和衍射图谱重新带到课堂中，在让学生回想在实验室中仪器工作过程的同时，向学生解释X射线衍射原理以及图谱上的衍射峰的形成原因。让学生深入理解与此相关重要知识点，如布拉格方程、谢乐公式和相对含量等概念。同时，让学生进行实际操作练习和测试，使学生在脑海中形成直观的感受，牢固记忆。

本着提高学生实践能力、动手能力和创新能力的目的，鼓励学生参与老师的科研实验活动。学生通过大学生科技创新大赛和毕业设计等方式参与老师的科研课题，在学习材料研究方法和测试技术课程同时，依据自身专业兴趣，自行选择指导教师，通过自主查阅资料、与指导教师交流、自主思考、设计实验、制备样品，并评价材料的综合性能及分析材料的结构。科技创新大赛的成绩一定比例计入本课程期末考试，激发学生参与科技活动的积极性，同时培养其自觉学习，独立思考及独立科研的能力。

结语

通过建构主义学习设计实现的一次课程，学生不再作为一名旁观者去观看，而是亲身建构自己解决实际问题的能力，这种非智力因素的培养将在学生以后的学习和工作中必然会发挥更为重要的作用。因此，教师要注重学生材料研究实际应用能力的培养，改变传统的教学模式，通过教学和科研相结合的教学模式，理论教学与实践教学相协同，增长学生的材料研究设计能力，帮助学生实施知识的主动建构，最终取得良好的学习效果。

参考文献：

[1]吴苗苗，马向东.《材料现代分析方法》课程建设与教学改革研究[J].科技信息，2014（3）：34.

[2]艾军.建构主义中英语文化教学策略探究[J].黑龙江高等教育，2014（4）：164-166.

作者简介：

梁峰（1984-），男，讲师，从事功能陶瓷、高温结构陶瓷材料研究工作。