材料科学基础课程启发式教学改革探讨

杨阳　王伶俐　冯世全

摘 要 《材料科学基础课程》作为材料物理专业本科核心课程，对本专业知识体系的建立和后续专业课程的学习至关重要。本文针对《材料科学基础课程》存在的教学问题，围绕启发式教学思想，从创新教学内容，丰富教学手段，增加课堂互动等方面对材料科学基础教学改革进行探讨，以期培养学生学习的积极主动性，提高教学效果。

关键词 材料科学基础 启发式教学 教学改革

中图分类号：G421；TU51 文献标识码：A

材料科学基础是一门重要的专业理论基础课程，它以材料的组织结构为出发点，涉及了各种材料的共性基础知识。材料科学基础课程是后续专业课程的基础，在今后相关专业的工作和科研都有重要作用，但结合实际教学经验来看学生普遍反映课程内容枯燥、难学。究其原因，是因为该课程理论知识点多并且内容较为抽象，如涉及名词定义近300个。如何解决材料科学基础教与学的问题，一直是该课程教学改革的重点。本文旨在结合启发式教学改革的一系列思想，探讨材料科学基础的教学改革。

启发式教学对于培养应用型人才具有重要积极作用，它不是一种简单的教学方法的创新，而是一种教学思想的转变。启发式教学是从学生的需要出发，处理好教与学之间的关系，使学生成为学习的主体，教师起到指导与推动的作用，变教师的单纯传授为教师与学生间的互动。因此，启发式教学能丰富材料科学基础课程的教学改革内容，深化教学改革意义，对于创新型人才的塑造具有重要意义。

1创新教学内容，提高学生学习的积极主动性

材料科学基础知识点抽象，课程内容有一定的理论深度，需要学生理论推导和逻辑思维能力。抽象繁多的知识点很容易打击学生求知欲，使得学生丧失学习积极性。因此授课过程中，要注重启发式教学手段，内容的趣味性。利用“联想法”，通过一系列与生活或生产相关的实力或热点话题引入知识点，通过实际案例演绎基础理论的内涵与应用。

在每一章开头，以实例开头回答“为什么学”这一问题。如在讲第五章材料的形变与再结晶时，教师首先询问学生汽车轮毂是怎么制备而成，引起了学生学习的求知欲。然后通过汽车轮毂的加工锻造过程，给学生具体讲解工业生产中加工硬化和再结晶的应用。这种启发式教学模式能够减少学生对理论概念的陌生感，帮助他们理解基础理念和基本概念科学内涵丰富性。

另外在课堂教学时，需要不断引入科技前沿与研究热点问题，能够扩大学生的知识面，激发学习热情。例如在讲解第三章晶体缺陷的时候结合铁电薄膜材料中位错对其的影响等前沿，增加不同角度的正负位错对铁电薄膜单畴结构的影响介绍。这些讲授内容能培养学生的科学精神，提高学习的积极主动性。

2改变教学方法和教学手段，帮助学生记忆和理解

材料科学基础课程知识体系庞大复杂，需要记忆的知识点比较多，是教学过程中一大难题。另一方面，传统的教学模式采用“注入式”教学，忽略了学生学习的主观能动性，造成了教师难教学生难学的境地。如果教学方法过于刻板很难引起学生的共鸣。因此改变传统的“注入式”教学方法和手段，不再只单一的重视讲授而轻视指导。启发式教学方式之一就是采用导学制，指导学生运用自己的思维模式，选择最合适的思考与探究方式学习课程内容，使学生能对专业知识点感兴趣深刻理解并记忆。

多媒体教学方式无疑是启发式教学的一种重要实现途径。多媒体教学方式可以化抽象知识为直观，其优越性在材料科学基础课程中能得到充分体现。例如，晶体结构三维图像、位错的分类和运动、材料的变形等内容是材料科学基础教学中的重点和难点。采用多媒体技术中的二维、三维动画进行演示，图文并茂、声形俱佳，学生通过形象形式深刻理解和掌握了抽象的概念。但同时，多媒体教学也存在着弊端，它会让学生习惯于被动接受信息，削弱了学生的想象力和逻辑思维能力。这就要求教师在教学实践中要把多媒体的应用与教学内容相整合运用多种教学手段的结合，因材施教、因课施教。

如在讲授第三章固体结构中，对于体心、面心和密排六方等三种重要的结构参数，对于缺少立体空间概念的学生很难理解。讲课的时候借助葡萄和牙签等日常用品，以葡萄为原子牙签为原子键给学生详细讲解了三种典型的晶体结构，并以作业的形式让学生自己课下动手来做。这种教学方式能让学生真正参与进来，打开了学生思路，获得了很好的教学效果。

3翻转课堂和课堂讨论，增加师生互动

教学的一个重要内容就是指导学生怎样去学习，这需要充分调动学生的主体地位，增加教师和学生之间积极的互动。启发式教学要求把学生作为课堂的主体，为学生提供充分展示自己才能的机会。翻转课堂作为一种新兴的教学模式，它将传统的课堂学习过程翻转过来，让学生在课堂外通过教学视频或资料自主学习课程，而在课堂上教师对学生进行测评和相应指导已完成教学目标。另外在课上对于一些问题可以分组学习的方式展开交流和讨论，每个学生参与其中获得自己满意的答案。翻转课堂和适当的课堂讨论能作为课堂教学的重要辅助环节，实现了以学生为主的主动式个性化学习，充分了体现了现代教育教学的基本内涵，值得我（下转第73页）（上接第53页）们发挥其优势并运用到材料科学基础的教学进程中来。

但由于材料科学基础基本概念抽象繁多，并不是所有的课程或知识点都适用于翻转课程。具体来说，对于一些复习性质很强但又起到启后作用的内容，可以预先设计出一系列问题让学生查阅资料自学，然后在课堂上组织学生进行讨论或让学生亲自到讲台上进行讲解，涉及到新的知识点再由教师补充，这样既活跃了教学气氛，也可避免学生在学习熟悉的内容时产生厌倦从而提高教学效率。例如讲授第五章晶体的塑形变形时，由于里面的许多知识点跟第三章相近，适合利用翻转课堂的形式让学生课下自学，课上由老师指导讨论。这种教学模式增强学生的自信心和主动性，得到了事半功倍的效果。

4结语

总之，启发式教学思想对于材料科学基础教学改革具有重要指导意义。它要求教师在阐明概念、理论的基础上，强调知识架构间的相互关系，注重讲授理论的来源、思路、方法、意义和应用，讲清它们之间的内在联系。启发式教学方法的应用能抓住学生的好奇心，提高学习主动积极性。在传授课程知识点启发式教学方法能给学生提供广阔的思维空间和分析解决问题的能力。

参考文献

[1] 胡赓祥，蔡珣，戎咏华.材料科学基础[M].上海：上海交通大学出版社，2006.

[2] 计云萍，任慧平.“材料科学基础”课程教学改革[J].中国冶金教育，2009（6）.

[3] 李慧勤，李红君.现代启发式教学的内涵与实施[J].中国高等教育， 2008（10）.

[4] 雷源源，张晓燕，田琴，等.《材料科学基础》教学方法的改革[J].改革与创新，2012（6）.

[5] 何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014（07）.