建構(gòu)主義在《材料研究方法》教學(xué)中的運(yùn)用

梁峰 張海軍 程磊

【摘要】《材料研究方法》是一門具有多學(xué)科交叉性、發(fā)展性和前沿性的課程，對(duì)培養(yǎng)理工科研究生科學(xué)研究能力、自主創(chuàng)新能力和綜合分析能力具有重要的作用。本文在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下，結(jié)合材料研究方法教學(xué)中存在的問題，探索了培養(yǎng)學(xué)生研究性思維和提高教學(xué)效果的有效途徑，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量起到了良好的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】建構(gòu)主義 材料研究方法 教學(xué)質(zhì)量

【基金項(xiàng)目】國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（51502216）。

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）07-0251-01

引言

《材料研究方法》作為材料專業(yè)的核心課程，全面介紹有關(guān)材料成分、結(jié)構(gòu)及組織形貌等的現(xiàn)代分析、測(cè)試技術(shù)，內(nèi)容涉及衍射學(xué)、光譜學(xué)、電子能譜學(xué)、顯微學(xué)及色譜、電化學(xué)分析和熱學(xué)分析等方法，著重探索材料制備過(guò)程前后和使用過(guò)程中的物質(zhì)變化規(guī)律，探明材料的結(jié)構(gòu)、合成、性能和效能及其之間的相互關(guān)系，以達(dá)到對(duì)材料優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，為學(xué)生今后從事材料研究打下扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)[1]。該課程是一門具有多學(xué)科交叉性、發(fā)展性和前沿性的課程，同時(shí)又具有很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)性。如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)不覺得枯燥，同時(shí)又能真正地掌握相關(guān)知識(shí)，是本課程教學(xué)的首要問題。

隨著建構(gòu)主義理論受到我國(guó)教育領(lǐng)域的普遍關(guān)注，運(yùn)用建構(gòu)主義理論指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐也日益得到重視和應(yīng)用。本文將以《材料研究方法》課堂教學(xué)為分析對(duì)象，以建構(gòu)主義理論為框架，結(jié)合課程特點(diǎn)及存在問題，對(duì)如何培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力和研究性思維展，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高教學(xué)質(zhì)量開分析。

1.材料研究方法課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

《材料研究方法》課程內(nèi)容涉及不同儀器結(jié)構(gòu)原理、測(cè)試方法及分析方法等，授課教師要想全面了解材料的結(jié)構(gòu)和性能就必須具有相關(guān)化學(xué)、電磁學(xué)、物理學(xué)、波譜學(xué)等多方面知識(shí)。目前學(xué)生所使用的教材在內(nèi)容的編排上大同小異，過(guò)于陳舊、缺乏創(chuàng)新，往往以一種表征或測(cè)試技術(shù)作為一個(gè)章節(jié)，各章節(jié)內(nèi)容獨(dú)立性較強(qiáng)，連貫性差，知識(shí)點(diǎn)零碎，不利于學(xué)生準(zhǔn)確掌握與記憶，難以抓住重點(diǎn)，學(xué)習(xí)難度較大。

關(guān)于材料研究方法的課程教學(xué)具體問題體現(xiàn)在：①目前教材內(nèi)容存在滯后現(xiàn)象，無(wú)法跟上學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，缺少新型測(cè)試儀器與分析方法的介紹，以及相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的介紹；②在教學(xué)中遇到的材料微觀現(xiàn)象難以用語(yǔ)言表述，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)掌握，并熟練操作，難以達(dá)到預(yù)期效果；③學(xué)生親自動(dòng)手操作儀器的機(jī)會(huì)少，使得學(xué)生不能將課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容充分理解和掌握，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果欠佳。

2.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀和教學(xué)觀

建構(gòu)主義認(rèn)為，“學(xué)習(xí)不應(yīng)該被看成是對(duì)于教師所傳授知識(shí)的被動(dòng)接受，而應(yīng)是學(xué)習(xí)者以自身已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)主動(dòng)建構(gòu)的活動(dòng)”，即學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會(huì)文化背景下，借助于其他人（包括教師和教學(xué)伙伴）的幫助，利用必要的教學(xué)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得知識(shí)[2]。由此可見，學(xué)習(xí)不是學(xué)習(xí)者被動(dòng)地接受信息，通過(guò)記憶完成，而是通過(guò)學(xué)習(xí)者的高水平思維活動(dòng)和與學(xué)習(xí)環(huán)境之間的互動(dòng)實(shí)現(xiàn)。因此，建構(gòu)主義認(rèn)為“情境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素。知識(shí)獲取多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行意義建構(gòu)的能力，而不依賴于機(jī)械背誦和記憶。

建構(gòu)主義教學(xué)觀的核心思想可以概括為：以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)。在教的過(guò)程中，教師應(yīng)幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析和理解，給學(xué)生以思維的空間和想象的自由。教師的任務(wù)是學(xué)生積極的學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)建者，也是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的組織者、協(xié)作者、促進(jìn)者和啟發(fā)者。

3.建構(gòu)主義指導(dǎo)下的《材料研究方法》教學(xué)

基于建構(gòu)主義理論，結(jié)合材料研究方法的課程特點(diǎn)，本論文提出：通過(guò)教學(xué)和科研相結(jié)合的教學(xué)模式，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相協(xié)同，培養(yǎng)學(xué)生研究性思維，提高其材料研究設(shè)計(jì)能力，建立新的教學(xué)理念。

教師通過(guò)以自身研究課題或?qū)W科相關(guān)研究課題為例，向?qū)W生講解所使用的一系列的研究方法、儀器原理及應(yīng)用，克服原先教學(xué)內(nèi)容獨(dú)立，連貫性差的缺點(diǎn)，讓學(xué)生能系統(tǒng)理解相關(guān)測(cè)試技術(shù)在實(shí)際科研課題中的應(yīng)用。材料現(xiàn)代分析方法教學(xué)中需要重點(diǎn)講解介紹透射電子顯微鏡、高分辨電子顯微鏡以及掃描電子探針等分析手段。這些內(nèi)容涉及到的原理知識(shí)繁多且復(fù)雜，學(xué)生理解起來(lái)有一定難度。在課堂授課時(shí)，可以針對(duì)這部分內(nèi)容，結(jié)合目前發(fā)展比較熱的二維納米材料（石墨烯、硫化鉬和氮化硼納米片等），摘選相關(guān)學(xué)術(shù)雜志刊物論文上的一些有代表性電鏡分析圖譜呈現(xiàn)給學(xué)生，告知學(xué)生這些令人嘆為觀止的納米材料微觀結(jié)構(gòu)圖片就是利用他們正在學(xué)習(xí)的分析成像技術(shù)所拍攝，增加他們對(duì)所學(xué)的微觀分析技術(shù)的興趣。同時(shí)，讓學(xué)生對(duì)電鏡的原理進(jìn)一步復(fù)習(xí)和鞏固，結(jié)合實(shí)際材料分析圖片來(lái)解釋分析技術(shù)原理，學(xué)生則會(huì)掌握地更加牢固。

教學(xué)過(guò)程中，注重理論與實(shí)踐的協(xié)同作用。在授課X射線衍射內(nèi)容時(shí)，開設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，帶學(xué)生參觀X射線衍射儀，學(xué)習(xí)粉末制樣—樣品安裝—檢測(cè)的過(guò)程。將得到的衍射數(shù)據(jù)和衍射圖譜重新帶到課堂中，在讓學(xué)生回想在實(shí)驗(yàn)室中儀器工作過(guò)程的同時(shí)，向?qū)W生解釋X射線衍射原理以及圖譜上的衍射峰的形成原因。讓學(xué)生深入理解與此相關(guān)重要知識(shí)點(diǎn)，如布拉格方程、謝樂公式和相對(duì)含量等概念。同時(shí)，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作練習(xí)和測(cè)試，使學(xué)生在腦海中形成直觀的感受，牢固記憶。

本著提高學(xué)生實(shí)踐能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的目的，鼓勵(lì)學(xué)生參與老師的科研實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)等方式參與老師的科研課題，在學(xué)習(xí)材料研究方法和測(cè)試技術(shù)課程同時(shí)，依據(jù)自身專業(yè)興趣，自行選擇指導(dǎo)教師，通過(guò)自主查閱資料、與指導(dǎo)教師交流、自主思考、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、制備樣品，并評(píng)價(jià)材料的綜合性能及分析材料的結(jié)構(gòu)?？萍紕?chuàng)新大賽的成績(jī)一定比例計(jì)入本課程期末考試，激發(fā)學(xué)生參與科技活動(dòng)的積極性，同時(shí)培養(yǎng)其自覺學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考及獨(dú)立科研的能力。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一次課程，學(xué)生不再作為一名旁觀者去觀看，而是親身建構(gòu)自己解決實(shí)際問題的能力，這種非智力因素的培養(yǎng)將在學(xué)生以后的學(xué)習(xí)和工作中必然會(huì)發(fā)揮更為重要的作用。因此，教師要注重學(xué)生材料研究實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，通過(guò)教學(xué)和科研相結(jié)合的教學(xué)模式，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相協(xié)同，增長(zhǎng)學(xué)生的材料研究設(shè)計(jì)能力，幫助學(xué)生實(shí)施知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)，最終取得良好的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳苗苗，馬向東.《材料現(xiàn)代分析方法》課程建設(shè)與教學(xué)改革研究[J].科技信息，2014（3）：34.

[2]艾軍.建構(gòu)主義中英語(yǔ)文化教學(xué)策略探究[J].黑龍江高等教育，2014（4）：164-166.

作者簡(jiǎn)介：

梁峰（1984-），男，講師，從事功能陶瓷、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料研究工作。