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      基于材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)優(yōu)化

      2016-03-18 05:57:49潘海成
      考試周刊 2016年12期
      關(guān)鍵詞:實(shí)踐能力培養(yǎng)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)優(yōu)化

      潘海成

      摘 要: 材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論課程。為了深入闡述材料科學(xué)的基本現(xiàn)象、基本概念、變化規(guī)律和處理方法,從明確課程學(xué)習(xí)目的、選擇針對(duì)性教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法和理論聯(lián)系實(shí)際等方面進(jìn)行教學(xué)改革和優(yōu)化,整體上提高教學(xué)質(zhì)量和專業(yè)素養(yǎng),培養(yǎng)出基礎(chǔ)理論扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力高的應(yīng)用型技術(shù)人才。

      關(guān)鍵詞: 材料科學(xué)基礎(chǔ) 教學(xué)優(yōu)化 教學(xué)質(zhì)量 實(shí)踐能力培養(yǎng)

      材料科學(xué)基礎(chǔ)作為材料科學(xué)與工程專業(yè)中一門基礎(chǔ)性的理論課程[1],系統(tǒng)而全面地闡述了材料的基本理論,包括材料的微觀結(jié)構(gòu)與缺陷、材料的凝固與塑性變形、材料的組織與狀態(tài)等方面[2]??紤]到應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合其他非金屬材料和復(fù)合材料等系統(tǒng)理論,闡述材料的共性與個(gè)性。在此全面深厚的專業(yè)公共知識(shí)的基礎(chǔ)上,著重說明金屬材料的基本理論,諸如與其相關(guān)的基本現(xiàn)象、概念、規(guī)律和基本方法。通過明確課程學(xué)習(xí)的目的、選擇針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容、改革和優(yōu)化教學(xué)方法及理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際等多個(gè)方面,對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程進(jìn)行改革與優(yōu)化,提高教學(xué)質(zhì)量,充分發(fā)揮理論基礎(chǔ)課的指導(dǎo)性作用。

      1.明確課程學(xué)習(xí)目的

      材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)為材料加工成型、材料測(cè)試等后續(xù)課程提供專業(yè)理論基礎(chǔ)。明確本課程學(xué)習(xí)目的,打下扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ),將對(duì)本課程及其他相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。

      教學(xué)效率直接影響課程教學(xué)效果。在強(qiáng)調(diào)課程重要性的基礎(chǔ)上,還應(yīng)該增強(qiáng)課程教學(xué)的生動(dòng)性與豐富性,提高學(xué)生深入學(xué)習(xí)研究的主動(dòng)性與積極性,促進(jìn)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)與認(rèn)知情趣的有益結(jié)合,從而發(fā)揮學(xué)習(xí)熱情與主觀能動(dòng)性,提高課程教學(xué)效率。

      2.選擇針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容

      材料科學(xué)基礎(chǔ)通過研究材料成分、結(jié)構(gòu)、組織與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互變化的規(guī)律,為材料科學(xué)與工程領(lǐng)域提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)與生產(chǎn)實(shí)際指導(dǎo),因此,本課程教學(xué)圍繞材料四要素這條主線展開。面對(duì)材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和繁雜的概念理論,有針對(duì)性地選擇教材和教學(xué)內(nèi)容顯得尤為重要。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)教學(xué)分清主次,教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重。例如專業(yè)是金屬材料科學(xué)方向,教學(xué)中應(yīng)該著重介紹金屬學(xué)部分,比較深入地介紹金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)[3]、凝固結(jié)晶、塑性變形等方面的知識(shí)。通過查閱資料并結(jié)合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),精心選擇教材,滿足了本專業(yè)應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)需要。

      科技發(fā)展與材料理論更新相輔相成,在基礎(chǔ)理論框架中,應(yīng)加強(qiáng)學(xué)科前沿知識(shí)[4]的引入。新材料的研究、新工藝的發(fā)展等教學(xué)內(nèi)容的引入,不但能保持理論的科學(xué)性,而且能極大地豐富教學(xué)內(nèi)容。例如納米材料、3D打印技術(shù)等前沿科技的發(fā)展與應(yīng)用,可以讓學(xué)生逐步了解專業(yè)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,更能激發(fā)學(xué)生求知探索的興趣,寓學(xué)于樂,提高教學(xué)質(zhì)量和專業(yè)素養(yǎng)。

      3.優(yōu)化教學(xué)方法

      材料科學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容繁多,理論性強(qiáng),學(xué)習(xí)內(nèi)容包括基本概念的記憶、基礎(chǔ)理論的理解、基本工藝方法及其應(yīng)用等各個(gè)方面,教學(xué)工作有一定的難度。通過優(yōu)化教學(xué)方法,建立逐層遞進(jìn)的專業(yè)知識(shí)體系,由淺入深、形象生動(dòng)地?cái)⑹龈拍罾碚?,培養(yǎng)學(xué)生積極探索和實(shí)踐應(yīng)用的能力,取得令人滿意的教學(xué)效果。

      3.1構(gòu)筑逐層遞進(jìn)的知識(shí)體系

      課程教學(xué)內(nèi)容圍繞材料、結(jié)構(gòu)、組織與性能之間的相互關(guān)系及變化規(guī)律這條主線展開。在教學(xué)過程中構(gòu)筑以材料成分歸屬(金屬或非金屬)為起點(diǎn)的基本框架,介紹其由來、特點(diǎn)、性能等背景知識(shí),將學(xué)生帶入到專業(yè)領(lǐng)域的視野中。有意識(shí)地結(jié)合實(shí)物(如手機(jī)或筆記本外殼等)引導(dǎo)學(xué)生注意和思考諸如產(chǎn)品是什么材料的、有什么特性等問題,慢慢培養(yǎng)專業(yè)思維和素養(yǎng)。

      不同種類(或者種類相同但成分不同)的材料具有不同的結(jié)構(gòu),還能形成不同的組織,使得材料性能大不相同。討論材料的特性需要逐層遞進(jìn)地研究和分析從理論條件下材料的晶體結(jié)構(gòu)到實(shí)際條件下材料的結(jié)構(gòu)和組織變化,再結(jié)合生產(chǎn)加工條件,一步步研究其性能的變化規(guī)律。在這個(gè)知識(shí)架構(gòu)中,既要培養(yǎng)學(xué)生逐層理解剖析的能力,又要強(qiáng)調(diào)各層知識(shí)的關(guān)聯(lián)性,使其思考問題較為全面而又深刻。

      3.2生動(dòng)地?cái)⑹龈拍罾碚?/p>

      作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,繁雜抽象的概念理論成為教學(xué)工作中的一個(gè)難點(diǎn)。因此,在教學(xué)過程中要避免平鋪直敘,多用圖文結(jié)合、多媒體演示、視頻錄像等手段,形象而生動(dòng)地講解基本概念理論,強(qiáng)化教學(xué)效果。

      在教學(xué)內(nèi)容中,晶體結(jié)構(gòu)部分知識(shí)抽象,可以通過書寫板書寫下概念加深學(xué)生的記憶,繪制模型示意圖幫助學(xué)生理解結(jié)構(gòu),采用多媒體動(dòng)畫演示形象展示晶體結(jié)構(gòu)及缺陷,讓學(xué)生深刻記憶和理解這些內(nèi)容。在合金相圖中的曲線和組織變化中的金相組織照片都能幫助學(xué)生建立微觀結(jié)構(gòu)的立體描述[5],并形象地理解材料結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)的改變,總結(jié)性能的變化規(guī)律。

      形象生動(dòng)的教學(xué)方法使學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題,積極思考,讓教與學(xué)都變成一件有意義的事。

      4.理論聯(lián)系實(shí)際

      材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容很大一部分來自生產(chǎn)實(shí)際的規(guī)律總結(jié)及試驗(yàn)現(xiàn)象整理和數(shù)據(jù)分析,實(shí)踐性強(qiáng)。抽象的理論教學(xué)離不開實(shí)際,可以從實(shí)物產(chǎn)品的材料、外觀和特性入手,結(jié)合生產(chǎn)工藝過程的圖片或視頻錄像,讓學(xué)生慢慢熟悉各類加工工藝、熱處理工藝和表面處理工藝,引導(dǎo)學(xué)生將基本理論知識(shí)理解運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。在總結(jié)生產(chǎn)規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)分析(如研究狀態(tài)、溫度等現(xiàn)象變化,強(qiáng)度、硬度等變化曲線,以及金相試驗(yàn)觀察到的組織轉(zhuǎn)變照片等),從宏觀到微觀充分反映材料四要素的基礎(chǔ)理論及內(nèi)在聯(lián)系。在教學(xué)過程中可以設(shè)立開放式課堂,分組討論試驗(yàn)現(xiàn)象,讓學(xué)生測(cè)量性能數(shù)據(jù)并繪制表格曲線,要求學(xué)生認(rèn)真完成金相試樣制備并進(jìn)行金相組織觀察和記錄。結(jié)合理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析和總結(jié),完成試驗(yàn)報(bào)告。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性,將其作為成績考核的重要方面,強(qiáng)化教學(xué)效果。

      科技在不斷進(jìn)步,新材料、新工藝不斷涌現(xiàn),生產(chǎn)設(shè)備和工藝不斷改進(jìn)更新,科學(xué)發(fā)展需要理論指導(dǎo)實(shí)踐和應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展。教學(xué)過程中聯(lián)系實(shí)際,插入先進(jìn)制造設(shè)備的圖片和先進(jìn)生產(chǎn)工藝的視頻錄像,多與學(xué)生探討前沿科學(xué)的熱點(diǎn)問題。比如可以讓學(xué)生分組完成擬定題目的資料搜集整理并按組作報(bào)告完成工作介紹,還可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)研究性課題或?qū)嵺`創(chuàng)新項(xiàng)目,要求學(xué)生自由查閱資料和設(shè)計(jì)方案,整理分析后完成設(shè)計(jì),納入成績?cè)u(píng)定或者獎(jiǎng)勵(lì)考核。這樣不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生了解專業(yè)動(dòng)向的積極性,學(xué)習(xí)更加認(rèn)真,還可以開闊學(xué)生的視野,提高學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

      5.結(jié)語

      材料科學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容豐富,專業(yè)性強(qiáng),需要耐心記憶和理解材料的基本概念理論,認(rèn)真分析總結(jié)材料的組織轉(zhuǎn)變與性能變化規(guī)律。材料科學(xué)理論不斷豐富,應(yīng)用不斷深入,需要積極關(guān)注前沿科技,不斷補(bǔ)充和完善基礎(chǔ)理論知識(shí)。因此,材料科學(xué)基礎(chǔ)課程改革是一項(xiàng)長期而艱巨的工程,必須不斷改革優(yōu)化,與時(shí)俱進(jìn),勇于實(shí)踐,在理論和實(shí)踐教學(xué)效果上不斷獲得突破。只有這樣才能達(dá)到培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)和創(chuàng)新能力高的應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)目的。

      參考文獻(xiàn):

      [1]胡庚祥,蔡珣,戎詠華.材料科學(xué)基礎(chǔ),第2版[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2000:8-10.

      [2]石德珂.材料科學(xué)基礎(chǔ),第2版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007:7-10.

      [3]崔忠圻,覃耀春.金屬學(xué)與熱處理,第2版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007:4-13.

      [4]孫青竹,王海波.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國冶金教育,2012,05:21-23.

      [5]王晴,冉坤,賈竟航,等.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2012,02:214-217.

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