浅谈化学专业的学生如何学习材料学的课程

郭胜平 王梦寒

摘要：本文就化学专业的学生在学习材料学课程时所出现的问题做了简要分析，并针对这些问题在教学理念，教学方式方法，教学资源利用，考核方法几方面提出一些看法，争取做到因材施教，以提高学生学习效果。

关键词：化学专业；材料学课程；教学理念；教学方法；考核方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）39-0219-02

随着科学技术的迅猛发展，学科交叉变得越来越频繁。材料和化学密不可分，你中有我，我中有你。这是上升到科研层面分析的结果。但对于本科学历的专业和教学来说，材料和化学的界限还是比较明显的。通常材料专业的本科生必须学习四大化学（无机化学、有机化学、物理化学和分析化学），虽然在难度上可能会比理科的简单一些。部分学校还为材料专业的学生开设了结构化学、晶体化学、计算化学、胶体与界面化学等课程。但对于化学专业的学生来说，多数学校几乎没有或非常少的为他们开设材料类课程。虽然很多高校是因为受到学分或一些其他因素的制约，而无法开设足够的材料课程，但这对化学专业本科生的系统学习和知识的应用而言是不利的。

材料学作为一门研究材料组成、结构、工艺、性质和使用性能之间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。就化学专业而言，不仅要注重化学学科各方向之间的融合，也要注重化学学科与相关学科，如化工、材料科学、生物医药及环境科学等的交叉，然而大多数化学专业学生在学习“材料导论”课程过程中会暴露出许多问题。本文结合本校实际情况就化学专业学生如何学好材料学这门课程进行了如下梳理。

一、化学专业学生在学习材料学课程过程中的问题

（一）与材料相关的前期课程的准备不足

由于學校对学分修习有严格的要求，导致很多应该开设的课程没办法开设或者减少学分开设。比如结构化学或晶体化学等课程对于很多高校化学专业学生来说不是必修课程，甚至学校都没有开设这门课程，像我校材料学是两个学分，32个学时，这就导致了在讲授材料学课程时，很多基本的概念学生不能理解，浪费了不少教学时间。

（二）学生的学习热情不高、缺乏主动性

因为学生严重缺乏材料科学的知识基础，若严格按照教学参考书的内容来安排教学，很多内容学生无法通过简单的阅读来理解，而需要借助大量的课外辅助阅读来消化。从目前的本科教学来看，很多学生的学习是有压力的，因此没有足够的时间来辅助阅读。另一方面，“材料学”课程并非化学专业的专业必修课，因此会有不同程度的“轻视”，导致在学习过程中缺乏积极主动性。当遇到课堂上不懂的知识，不会想要自己去解决，长此以往会导致问题不断积累和放大。由于专业背景的差异会导致学生在学习具体章节知识时面临各种各样的困难，因而产生畏惧心理，对于陌生的名词和概念也无法深刻理解，学生在后期的学习中会越来越吃力，从而导致这门课程的教学效果不理想。

（三）学时有限，知识面广，导致只能点到为止

要将材料学科的基础知识在一个小学分的课程内面面俱到地讲授给学生，非常困难。既想让学生听懂，又想面广一些，几乎不可能。因此，只能根据授课老师的经验和判断，选择性地讲授部分材料学的内容。而这一选择性的学习，很难涵盖学生必须了解的全部知识点，必然是顾此失彼。

二、解决问题的几点建议

（一）注重梳理普适规律，指导学生抓住重点和掌握知识点的一般思路

任何一门学科的知识点都是非常丰富的，各知识点之间也有明显的区别。但是，不管知识体系如何繁杂，一些普遍的规律还是有迹可循。以材料导论课程为例，主要的教学内容是介绍四大类材料，即高分子材料、无机非金属材料、金属材料和复合材料。每一类材料的物化性能都差异明显，应用领域也有差别。但是，不管性能如何不同，所有材料的性能都是由结构决定的，这不就是化学的知识么？掌握了这一点，从价电子构型，化学键成键方式，电负性差异等信息出发，不难推导材料大致的性能特点。其他的一些规律也可以从化学的基础知识中体会出来。

（二）注重调整教学理念

长久以来，我们的教育仍采用传统的“灌输式”的教学方法，以教师的主动讲授为主，在整个教学过程中教师的主导地位十分突出，而学生的主体地位却习惯性地被忽视。这种教学模式下的教学会束缚学生学习的积极性、主动性。要调整教学理念，改变传统观念，以培养创新精神为核心，把学生置于教学的出发点和核心地位，改变传统的“教师本位”思想，培养与发展学生的思维独立性与创造性。可以通过自己设置一些讨论的主题，或者让学生就感兴趣的材料类型设置主题，大家一起来讨论交流，注重材料的优缺点和应用来展开，教师在讨论的过程中穿插一些知识来解释相关材料为何有这样的性能特点和相应的应用。通过本人长期的教学实践结果表明，这种方式是有效的，可以显著提高学生参与的积极性，以及运用部分已掌握的化学知识来解释材料学问题的能力。此外，在我的课堂上，还会安排学生走上讲台，给大家介绍一种材料，包括它的合成、结构、性能和应用，要求内容趣味性强，突出大家感兴趣的应用点。通过这样的一个活动，大家学习本门课程的积极性显著提高，学习效果也非常不错。当然，这样的交流还可以在形式上更丰富些，只要大家都明白本课程教学的目的和意义。

（三）根据专业背景调整教学内容

对于不同化学专业的学生来说，所接触的大量陌生而抽象的材料学名词和概念仅凭教师的课件讲授和课本上的文字理解起来还十分困难，对于重难点的无法理解，导致学生在后期的学习会越来越吃力，也越来越容易懈怠。为了解决这个问题，教师应该根据专业的不同调整教学内容，尽量避免面对不同专业的学生教学内容却千篇一律的现象。当听课的学生可以理解所学知识后，学习的积极性自然会被调动起来，从而学生的学习也可以渐入佳境，教师的教学效果也可显著提高。比如我的材料导论课上，对于化学和应用化学专业的本科生，更多的是以无机化学、结构化学的知识为基础，来介绍知识点，这样他们理解起来也相对容易，同时又很好地复习了在低年级时学习过的相关课程内容。对与化学工程与工艺专业的学生，则在合成化学和加工工艺等方面有所侧重。

（四）结合学术前沿，引导学生了解最新的科学成果

在我的材料导论上，我几乎在每堂课上都有加入一些与本节课内容相关的前沿成果介绍给大家。这一方面是为了增加课程的趣味性，另一方面是希望能将目前学术研究上最新的成果分享给大家，让大家了解各类材料的研究现状和应用前景。学生学习的热情与学习的目的和意义紧密相关，如果学生能感受到这门课学到的知识对他们将来的工作和生活有帮助，或者为他们接下来的读研有帮助，他们学习的积极主动性就会大幅提高，同时有助于他们掌握本节课的知识点。

（五）改进考核办法

大学常见考核方法为期末试卷成绩与平时课堂表现成绩相结合综合评定学生本门课程的学习结果。但许多平时不将本门课程放在心上的学生为了有一个好成绩会在期末考试之前临阵磨枪死记硬背，这样期末试卷的成绩不能很真实地反应学生的学习成果。我的做法是显著提高平时成绩所占比重，将期末考试成绩占分比降至40%，甚至更低。总成绩的组成大致是这样分布的，平时课堂表现占分比为20%，评分点包括上课时的状态、参与课堂问答和交流的情况等；考勤占分比为10%，只要你来我的课堂，我就有办法让你有收获；第3点中提到的PPT报告占分比为30%，评分点包括PPT的制作、知识点的掌握情况、讲解的状态等。

三、结论与展望

综上所述，虽然美中不足，但化学专业的学生在极其有限的学时内学习材料学课程是可以学好的。让学生能正确理解化学和材料的关系，能明白化学是材料的基础，材料是化学的应用拓展这种关系，有助于提高学生学习材料学课程的积极性。设置合理的教学内容和教学方式，让学生参与其中，乐在其中，可以让他们能够较好的把基础化学知识和材料学知识贯通起来。这样，最终能实现学化学的学生懂材料的目的。同时，也为他们将来的继续学习或者在生活、工作中的应用提供一些思维方式的基础。期望我们的这些理解和分析有助于化学专业学生的材料学知识的学习。