《無機材料科學基礎》課程的教學改革與實踐

趙 林

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學材料科學與工程學院 江西·景德鎮(zhèn) 333403）

《無機材料科學基礎》是材料學科的核心專業(yè)基礎課程，作為材料學科本科生的必修課，也是考研的必考課，在教學中占有極其重要的地位。該課程闡述了無機材料的組成、結構、工藝和性能之間密切關系的一系列基礎理論，在基礎課（如大學物理、無機化學、物理化學等）與專業(yè)課（陶瓷工藝學、玻璃工藝學等）之間起著承前啟后的橋梁和紐帶作用，是從事無機材料科學研究和工程制造的科技人員必須具備的專業(yè)基礎知識。通過本課程的學習可掌握無機材料方面的基本理論，基本概念，了解從原料到成品的物理化學過程及變化規(guī)律，了解材料的組成、結構及性能間的相互關系，高溫過程對材料結構的影響及材料顯微結構的形成規(guī)律?！稛o機材料科學基礎》課程的教學目的是使學生具備基本的理論知識，逐步掌握科學的學習方法，運用所學的無機非金屬材料的基本原理和研究方法進行分析、研究；培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度以及刻苦鉆研和探索的精神；通過啟發(fā)自主式學習，培養(yǎng)學生獨立發(fā)現問題、解決問題的能力[1-3]。

本文從《無機材料科學基礎》的課程特色出發(fā)，將教學與科學研究緊密結合，探討了教學過程中經驗總結、規(guī)律以及開展的教學改革措施。

1 更新教學內容

《無機材料科學基礎》課程主要講述了晶體結構及缺陷、固溶體、相變、相平衡、擴散、燒結等方面的知識，是一門為無機非金屬材料研究開發(fā)提供科學依據的基礎理論課程。近年來，各種新材料、新工藝、新技術和新理論不斷涌現，而與其相關的無機非金屬材料基礎理論也在不斷地更新發(fā)展。尤其是我校被列入第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，該計劃是為了培養(yǎng)適應經濟發(fā)展、創(chuàng)新能力強的高質量工程技術人才由教育部在2010年發(fā)起，更需要培養(yǎng)的學生具有最新、最前沿的理論知識[4]。因此，在教學內容的選擇上，就必須在兼顧舊基礎理論的同時，及時掌握和更新理論知識，將新知識、新理論、新技術和新工藝引入到教學內容中，從而讓學生更好地了解到與無機非金屬材料相關理論及應用的最新進展。

2 改進教學方法

多媒體教學以其形象、直觀、靈活、信息量大和效率高等優(yōu)點已成為廣泛使用的教學手段，在教學中發(fā)揮著越來越重要的作用。但是多媒體教學也存在一些弊端：課堂信息量大，不利于學生的理解和掌握；用多媒體授課屬于灌輸式教學，不利于學生的獨立思考和分析等等[5]。因此，為了提高教學效果，采取多媒體與傳統(tǒng)教學相結合的方式。多媒體上只寫一些比較重要的概念、定義、分類、影響因素、結論以及工藝流程圖等標題，而具體的推導過程或中間環(huán)節(jié)等需要詳細講解和強調的地方則采用板書來完成。

重視啟發(fā)式教學，突出重點和難點，啟發(fā)推理，答疑討論，總結提高。在課堂教學中，教師精心設計各種啟發(fā)式問題，進行互動式提問，鼓勵學生大膽發(fā)表見解，引導學生自主學習，加強學生參與知識的理解和掌握過程，培養(yǎng)學生獨立思考能力和創(chuàng)新意識[6]。在教學過程中，把《無機材料科學基礎》中相關的內容和生活緊密結合起來，啟發(fā)學生聯想、分析和記憶，加強學生的理解。例如在講授固體表面與界面章節(jié)中的潤濕和不潤濕時，可以通過啟發(fā)學生聯系生活中相關的例子（藕葉上的水滴）等來加深理解和記憶。

由于《無機材料科學基礎》課程中知識點比較多，涉及范圍比較廣，如果僅僅通過課堂理論教學很難使學生理解和掌握所學的理論知識。因此在課堂理論教學中有必要通過模型展示的方式加深學生的理解，達到較好的教學效果。通過展示模型進行課堂理論教學具有傳統(tǒng)教學方法所不具備的真實性、具體性、形象性、立體性和感染性的特點[7]。例如在講授晶體中質點的堆積章節(jié)，通過展示密排六方、面心立方和體心立方三種堆積方式的模型，能夠使學生直觀的觀察和區(qū)分出最緊密堆積和非最緊密堆積方式，并通過理論計算得出不同堆積方式的堆積密度，了解四面體空隙和八面體空隙的分布、數量和大小。通過模型展示可以全面激發(fā)學生的視覺、聽覺和觸覺能力，加深學生對理論知識的理解，激發(fā)學生的興趣，調動學生的學習積極性。

對一些理論性不是很強的章節(jié)，采用翻轉課堂的授課方式，即學生在課下提前通過觀看視頻講座、播客、閱讀電子書或在網絡上與別的同學討論將要學習的新知識，教師不再占用課堂的時間來講授，而是對學生學習中遇到的問題進行輔導和解答，并通過習題的方式進行知識鞏固。由于學生課前已經查閱了大量的文獻、觀看了視頻講座以及認真的討論，在課堂上可以有針對性的進行提問，有助于學生對所學知識的理解和掌握，同時也培養(yǎng)了學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力。

3 教學與實踐相結合

教學和科學研究是相輔相成的，教學中所講授的理論知識可以應用于科學研究過程中，同樣在科學研究過程中獲得的新成果、新理論也可以豐富教學內容。科學研究是一種科學實踐過程，在授課過程中，當某些章節(jié)的知識內容與自己的研究方向一致或相關時，可以將課題的研究過程、實驗方法、實驗現象或實驗結果引入到課堂上，讓學生運用所學的理論知識對涉及實驗的各種問題進行分析、討論并予以解決。

《無機材料科學基礎》是一門理論聯系實際比較緊密的學科，實驗教學無論對于學生基礎理論的學習和掌握還是工程實踐能力的培養(yǎng)和提高都具有至關重要的作用，是培養(yǎng)學生工程意識、創(chuàng)新能力和動手實踐能力的重要途徑[7]。該課程主要的實驗內容主要包括：粘土泥漿動電位的測定、固相反應速率的測定、液固潤濕角的測定、相平衡和相變實驗、燒結實驗等。在講授完相關的理論知識后，開始進行實驗環(huán)節(jié)的訓練。例如通過陶瓷坯體燒結實驗，可以使學生能夠切身觀察和體驗到在一定溫度下，坯體開始收縮，并隨著燒結溫度的提高、燒結時間的延長坯體有不同的收縮，了解燒結時坯體的變化過程，發(fā)現坯體燒結的影響因素，總結坯體的燒結規(guī)律，掌握燒結的本質，最終加深了對課堂理論知識的理解和掌握。

4 將思想政治教育有機融入課堂教學

運用馬克思主義哲學揭示材料科學基礎的理論本質，引導學生樹立正確的世界觀；注重強調材料科學與民生密切相關，提高學生的國情意識；以材料科學面臨的能耗、污染等問題為切入點引導學生重視專業(yè)課，學好專業(yè)課，為將來解決上述行業(yè)所面臨的共同難題貢獻自己的力量，培養(yǎng)和樹立社會責任感；讓學生認識到環(huán)保的重要性，理解青山綠水就是金山銀山；以新材料的設計和研究開發(fā)應用作為切入點，將最新的關于各種材料類的新聞資訊、科研動態(tài)、應用實例引入課堂，比如以視頻的形式介紹新材料在國防、航天、軍事、醫(yī)療等領域的實際應用，以此為切入點激發(fā)學生的愛國熱情和自豪感，激勵其為國家振興、民族強盛而努力學習；以中國材料領域著名的科學家、學者、企業(yè)家等典型人物的勵志故事作為切入點，激勵學生，培養(yǎng)學生踏實勤奮、吃苦耐勞、精益求精、實踐創(chuàng)新的工匠精神；用我國在某些材料領域重大突破的輝煌成就來激發(fā)學生的民族自豪感，同時也會通過讓學生了解我國在諸多領域材料性能仍然落后的現狀來增強學生的歷史使命感。

5 結語

針對《無機材料科學基礎》課程的特點，結合學校的實際情況，開展教學內容、教學方法和教學觀念的改革與實踐，通過啟發(fā)式教學、模型展示、翻轉課堂、教學與科學研究相結合、課程實驗、將思想政治教育有機融入課堂教學等形式，充分調動學生學習的積極性，使學生主動參與教學環(huán)節(jié)的整個過程，大大提高學生學習的效果。