1、材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革初探<    【摘要】 文章從分析材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的問題,結(jié)合筆者對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的 經(jīng)驗(yàn) ,闡述了高等院校材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)改革的必要性,并對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的改革進(jìn)行了探討。【關(guān)鍵詞】 材料學(xué);材料科學(xué)基礎(chǔ);教學(xué)改革The Exploration of the Teaching Reform in the Materials science base for Materialogy CourseAI Yong-ping1;LIU Qing2(1.New Low-carbon Green

2、 Building Materials Institute, Engineering College, Jinggangshan University, Jian, Jiangxi 343009; 2.School of Electronics and Information Engineering Jinggangshan University, Ji'an Jiangxi, 343009)【Abstract】 In the paper,the problems in the teaching of Materials science base were analyzed.It wa

3、s proved that it was necessary to reform Materials science base teaching.The reforms of teaching content,teaching method and so onwere also explored.【Key words】 Materialogy;Materials science base;teaching reform材料是人類生存和 發(fā)展 的基礎(chǔ)。縱觀人類利用材料的歷史,可以清楚地看到,每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用,都會(huì)把人類支配和改造自然的能力提高到一個(gè)新的水平,給 社會(huì) 生產(chǎn)力和人類生活帶

4、來巨大的變化,把人類物質(zhì)文明和精神文明向前推進(jìn)一步。可以說沒有半導(dǎo)體材料的開發(fā)和工業(yè)生產(chǎn),便不可能有目前的 計(jì)算機(jī) 技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)革命;沒有現(xiàn)代的高溫高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料,便沒有今天的宇航科技;沒有低損耗的光導(dǎo)纖維,便不會(huì)出現(xiàn)光纖維的長距離傳輸,也無當(dāng)前的光通信可言。高等院校深刻感受到材料對(duì)社會(huì)影響的方方面面,深刻認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代社會(huì)對(duì)材料學(xué)方面人才的需求。我國各大高校紛紛設(shè)立了材料學(xué)院,并建立健全了材料學(xué)方面各類培養(yǎng)課程。材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí), 可使學(xué)生掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)領(lǐng)域的基本理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能,以利于學(xué)生學(xué)習(xí)材料學(xué)專業(yè)的后續(xù)課程。1-6本論

5、文通過分析材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題,闡明了材料學(xué)專業(yè)進(jìn)行材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革的必要性,并結(jié)合本人講授材料科學(xué)基礎(chǔ)過程中的 體會(huì) ,初步探討了如何提高材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)效果,并對(duì)教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方法等方面的改革進(jìn)行了探討。1.材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革的必要性隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)材料學(xué)人才的大量需求,材料學(xué)專業(yè)已逐步成為全國各大高校重要的組成部分,但由于專業(yè)的性質(zhì),材料學(xué)專業(yè)也是高校中最難學(xué)習(xí)的專業(yè)之一。要成為一個(gè)材料學(xué)專業(yè)合格的本科畢業(yè)生,既要具備化學(xué)方面的基礎(chǔ),又要物理方面的基礎(chǔ),還要掌握材料化學(xué),材料物理等材料專業(yè)的知識(shí)。但由于學(xué)生大學(xué)學(xué)習(xí)的時(shí)間是有限的,這就造成材料學(xué)專業(yè)課

6、程設(shè)置時(shí),存在“課時(shí)緊,任務(wù)重” 的問題。以材料科學(xué)基礎(chǔ)為例,材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)授課時(shí)間一般不少于120學(xué)時(shí),而縱觀全國各大高校材料學(xué)專業(yè),材料科學(xué)基礎(chǔ)通常為54學(xué)時(shí),個(gè)別為72學(xué)時(shí),且大多沒有實(shí)驗(yàn)。這并不意味著材料學(xué)專業(yè)對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)的要求低,而是由于材料學(xué)專業(yè)課程多、學(xué)時(shí)緊等原因?qū)е碌臒o奈之舉。材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)時(shí)少造成學(xué)生對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)的知識(shí)掌握膚淺,很難真正體會(huì)材料科學(xué)基礎(chǔ)的本質(zhì),同時(shí)也影響了后續(xù)材料學(xué)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。另外,不設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),學(xué)生的動(dòng)手能力得不到鍛煉,在進(jìn)行后續(xù)課程時(shí)沒有任何基礎(chǔ),從而影響了其它材料學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。總之,材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)存在的諸多弊端已

7、嚴(yán)重地影響了材料學(xué)專業(yè)學(xué)生的正常學(xué)習(xí),因此,材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革勢在必行。2.材料科學(xué)基礎(chǔ)的課程內(nèi)容和特點(diǎn)材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門古老又新興的課程,它是一門理論性強(qiáng),內(nèi)容豐富,掌握起來有相當(dāng)難度的課程。同時(shí),它也是一門重視實(shí)驗(yàn),能夠培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的課程。具體來講,材料科學(xué)基礎(chǔ)主要內(nèi)容分為三大模塊:第一模塊為晶體結(jié)構(gòu)和缺陷,包括各種晶體的空間結(jié)構(gòu)、可能出現(xiàn)的各種缺陷及缺陷的表示法。本模塊內(nèi)容約占總學(xué)時(shí)的25%35%;第二模塊為原子及分子運(yùn)動(dòng)、材料的變形和再結(jié)晶,本模塊內(nèi)容約占總學(xué)時(shí)的45%55%;第三模塊為單元及多元相圖,包括晶體的凝固和相圖的關(guān)系、相圖的分析等,本模塊內(nèi)容約占總學(xué)時(shí)的15

8、%25%。分析各模塊的主要內(nèi)容,可以提煉出材料科學(xué)基礎(chǔ)主要包括晶體的結(jié)構(gòu)及表示方法。7-93.材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程改革研究3.1 教學(xué)內(nèi)容改革根據(jù)材料科學(xué)基礎(chǔ)的主要內(nèi)容和課程特點(diǎn),結(jié)合材料學(xué)專業(yè)對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)的要求,我們對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容主要進(jìn)行了如下改革:“精簡內(nèi)容,把握重點(diǎn),強(qiáng)調(diào)相關(guān)。”材料科學(xué)基礎(chǔ)經(jīng)過上百年的發(fā)展,內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)豐富,而且還在不斷更新。如此龐大的內(nèi)容僅僅通過短短的54學(xué)時(shí)或者72學(xué)時(shí)來順利完成全部教學(xué)內(nèi)容幾乎是不可能的,因此,精簡教學(xué)內(nèi)容是材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)必須進(jìn)行的環(huán)節(jié)。針對(duì)材料學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)和材料學(xué)專業(yè)對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)的要求,并考慮到材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)沒有實(shí)驗(yàn)的

9、實(shí)際情況,我們對(duì)這三大模塊進(jìn)行了以下改革:首先,精簡第三模塊的內(nèi)容,使其僅占總學(xué)時(shí)的5%,同時(shí)在第三模塊中加入15%的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,從而使學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作;其次,把握第一模塊的內(nèi)容,第一模塊為材料科學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論,是材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的重點(diǎn),這部分的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生初步了解材料科學(xué)基礎(chǔ)的本質(zhì),同時(shí)在第一模塊增加材料科學(xué)基礎(chǔ)的X衍射、透射電鏡等基本的表征手段的學(xué)習(xí),這部分內(nèi)容達(dá)到總學(xué)時(shí)的40%;最后,強(qiáng)調(diào)第二模塊中與材料學(xué)專業(yè)相關(guān)的材料科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容, 占總學(xué)時(shí)的40%。第二模塊的內(nèi)容非常繁多,我們通過學(xué)習(xí)原子和分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、材料的形變及再結(jié)晶規(guī)律,使學(xué)生能熟練掌握與材料學(xué)專業(yè)有關(guān)的材料

10、科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),為后續(xù)材料學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。3.2 教學(xué)方法改革材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門看似簡單,但掌握起來卻有相當(dāng)難度的課程。在教學(xué)過程中必須盡快讓學(xué)生掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)方式,跟上上課節(jié)奏,學(xué)生才能有效地掌握這門課程。這就要求在教學(xué)過程中必須改革傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法。在教學(xué) 實(shí)踐 中通過借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)和 總結(jié) 自己的教學(xué)過程中的教訓(xùn),在教學(xué)方法上主要做了以下改革:(1)通過現(xiàn)實(shí)的例子,引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的興趣。針對(duì)材料是科技的基礎(chǔ)這特點(diǎn),通過材料的突破實(shí)現(xiàn)國家的科技發(fā)展的例子,增加學(xué)生學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的興趣。同時(shí),介紹材料科學(xué)基礎(chǔ)與材料學(xué)專業(yè)其他課程的關(guān)系,使學(xué)生了解材料科學(xué)基礎(chǔ)對(duì)其專業(yè)

11、學(xué)習(xí)的重要性,引起學(xué)生對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的高度重視。比如講到晶體結(jié)構(gòu)和由于摻雜引起的缺陷內(nèi)容時(shí),可以介紹當(dāng)前高科技領(lǐng)域的發(fā)展基本都是通過摻雜引起材料能帶發(fā)生變化的特點(diǎn),激勵(lì)同學(xué)們努力學(xué)習(xí)好這門大部分高科技所需要的基礎(chǔ)知識(shí),為將來祖國的發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn);同時(shí)介紹材料學(xué)專業(yè)方面的所有專業(yè)課或多或少的與這們課有關(guān)聯(lián)的特點(diǎn),使學(xué)生了解材料科學(xué)基礎(chǔ)對(duì)其專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性。(2)以晶體結(jié)構(gòu)為主線,引導(dǎo)學(xué)生深刻理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的原理。為了讓學(xué)生更好地掌握晶體的結(jié)構(gòu)缺陷和性質(zhì)的關(guān)系,如必須使學(xué)生真正理解什么是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)是什么樣子。(3)通過課本目錄,幫助學(xué)生學(xué)會(huì)總結(jié),比較,歸納。材料

12、科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容瑣碎繁多,在學(xué)習(xí)過程中,必須及時(shí)總結(jié),比較和歸納,才能將材料科學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容形成整體,不致前面學(xué)的很快就忘記,影響后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中,針對(duì)學(xué)生在長期學(xué)習(xí)過程中不看目錄的缺點(diǎn),我們強(qiáng)調(diào)了目錄的作用。比如學(xué)習(xí)完一章后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)目錄回憶本章主要內(nèi)容,象本章包括幾節(jié),每節(jié)主要講了什么主要內(nèi)容,其中重點(diǎn)是什么等。然后引導(dǎo)學(xué)生比較這一章與前面幾章的 聯(lián)系 和區(qū)別。最后,分析學(xué)過的內(nèi)容,總結(jié)和歸納出要掌握的主要內(nèi)容。(4)逐步引導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)。大學(xué)教學(xué)的一個(gè)很重要的任務(wù)就是教會(huì)學(xué)生自學(xué),學(xué)生在學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的過程中對(duì)于晶體的結(jié)構(gòu)和三元相圖,掌握起來具有較大難度,需要老師講解,但對(duì)于

13、原子結(jié)構(gòu)和鍵合相對(duì)簡單,可以通過在老師引導(dǎo)下,學(xué)生自學(xué)的方式掌握。這既節(jié)約了學(xué)習(xí)時(shí)間,又有效地鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力。(5)通過做凝固和晶體結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)書本上學(xué)的凝固原理和晶體結(jié)構(gòu)缺陷有更深入的了解,如讓同學(xué)門把鐵碳合金熔化后澆注在砂型腔里鑄造成鋼錠,研究是凝固原理對(duì)其結(jié)構(gòu)的影響,然后把凝固后的鋼錠用XRD(X射線衍射),研究其晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷,同時(shí)把鋼錠磨平后在顯微鏡下研究其晶相,找出成分中的馬氏體等晶相 組織 ,與書上的相圖對(duì)比,加深對(duì)書本上知識(shí)的理解。3.3 考試 方式改革課程成績的考核是課程的重要內(nèi)容,考核方式對(duì)教學(xué)效果有很大的指導(dǎo)作用。針對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)的特點(diǎn)和主要內(nèi)容,我們將

14、材料科學(xué)基礎(chǔ)的考試方式分為三塊,一是傳統(tǒng)的閉卷考試,占總成績的60%,二是平時(shí)成績,主要是作業(yè)完成情況和每章主要內(nèi)容總結(jié)等,占20%,三是實(shí)驗(yàn)情況,在學(xué)生的實(shí)際操作中,考察學(xué)生的動(dòng)手能力,以及通過實(shí)驗(yàn)考察學(xué)生對(duì)課本內(nèi)容的理解能力占20%。其中在閉卷考試中,我們強(qiáng)調(diào)了課本的基本知識(shí),同時(shí),有相當(dāng)數(shù)量的綜合題主要考察學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容的綜合 應(yīng)用 情況,而概念題則考察學(xué)生對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和本質(zhì)的理解情況。 4.結(jié)論通過以上教學(xué)改革探索,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的興趣,加深了學(xué)生對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)這門課的理解,為后續(xù)的材料學(xué)專業(yè)的課程學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。中國 參考文獻(xiàn)1 張莉芹.“材料科學(xué)基礎(chǔ)”多媒體教學(xué)淺析J.中國冶金 教育 ,2008,5:58-59.2 張建新. 材料科學(xué)基礎(chǔ)本科教學(xué)的改革與實(shí)踐J.科技信息,2009,21:114-115.3 王小槐,張照軍.材料科學(xué)基礎(chǔ) 綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索J.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2004,23(1):62-64.4 杜雙明.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量保障系統(tǒng)J. 技術(shù)與創(chuàng)新 管理 ,2008,29(6):649-651.5 付猛,沈榕.論材料科學(xué)基礎(chǔ)課程建設(shè)的基本原則J.時(shí)代教育,2008,10:44-45.6 王章忠, 張祖鳳, 巴志新. 應(yīng)用型本科