《材料科學基礎》 課程的教學思考與改革
教改研究
作者：代輝 宋祖偉 白玉蘭 徐香 梁愛琴
摘 要： 本文針對材料科學基礎教學實踐中遇見的一些問題，從優化、精簡教學內容，合理引入最新科研成果和采用多媒體與板書結合的教學方法等方麵入手進行教學改革，有效激發學生學習熱情，增強課程教學效果。
關鍵詞： 材料科學基礎 教學思考 教學改革
《材料科學基礎》是我校材料類專業學生必修的專業基礎課，課程內容涉及物理、化學、熱力學、金屬學及陶瓷學等多個相關學科，其特點可用“三多”概括，即敘述性原理、規律多； 需要記憶的概念、術語多；課程內容頭緒多[1]。學生普遍反映該課程有“三難”，難記憶，難理解，難以靈活運用，存在擔憂與抵觸心理，缺課現象時有發生。因此，針對本課程教學內容、教學方法和教學手段進行改革探索和實踐，對激發學生學習熱情，增強課程教學效果，為後續課程打下堅實基礎具有十分重要的意義。
1.優化、精簡教學內容
結合專業培養目標，我們選擇上海交通大學石德柯主編的《材料科學基礎》作為教材，該教材編排新穎，論述清晰，利於學生自學。但該教材將金屬材料無機、非金屬材料及高分子材料的部分基礎理論結合在一起，是典型的以“大材料”專業為背景的教材，知識信息量較大，如果不顧及實際情況，在專業學時本就不多的情況下，一味貪圖大而全，就會導致教師難以講授透徹，學生學習倍感吃力。因此，課程教學中，我們不求大而全，合理優化和精簡授課內容，適當降低課程難度與深度。如在晶體結構章節裏，隻介紹與後續晶體缺陷和材料形變緊密相關的內容，而舍去晶體的對稱性，極射投影和倒易點陣等相對較抽象的內容，該部分內容可在後續晶體學基礎課程中講述。二元相圖章節裏，隻介紹三種典型的二元勻晶、共晶和包晶相圖及合金凝固過程，並用以分析鐵-碳相圖，而舍去與凝固有關的動力學理論部分，這些內容可以開設專門的材料熱力學與動力學課程講授。再如該教材在三元相圖部分的內容較為繁多。對此，我們根據培養目標和定位在講授範圍方麵做了一定的取舍。最終，課堂主要講授內容包括：三元相圖基礎、三元勻晶相圖、三元共晶相圖（固相完全不互溶，固相有限互溶）和三元相圖小結（包括三類四相平麵的形狀、四個平衡相成分點的位置、四相平麵上下的相區分布特點、液相線走向特征等）。
2. 合理引入最新科研成果
在材料科學基礎課程教學過程中，緊跟時代步伐，引入最新相關領域的科研成果。抓住“90後”學生喜歡新鮮事物的獵奇心理，學生覺得所學知識非常新鮮和超前，從而提高學習興趣，這樣學生不僅能及時了解本學科的前沿動態，對傳統知識的理解亦會更深刻，利用這種教學方法能夠獲得良好的教學效果。比如，在講授柯肯達爾效應前，先介紹一個利用柯肯達爾效應製備空心納米材料的實例[2]。首先用氣-液-固法製備ZnO納米線，實心的，再沉積一層AlO，形成ZnO-AlO核殼納米線。將核殼結構的納米線在700℃下退火3小時，接著來是見證奇跡的時刻，實心的納米線變成了空心的ZnAlO納米管，這樣，學生的好奇心就被調動起來，接下來講解柯肯達爾的實驗及相關概念。又如彌散強化是一種典型的第二相粒子強化方式，但本身概念較抽象，學生在這裏容易分神，因此，在講彌散強化概念前，先介紹一篇nature關於製備低密度鋼材的工作[3]，這種低密度鋼材具有比昂貴的鈦合金更好的強度和韌性，講解過程中，穿插介紹nature期刊，激發學生的興趣，然後轉入說明彌散強化在其中的作用，學生自然而然領會彌散強化的概念。另外，還可以嚐試將教師自身科研成果融入課堂教學，如用於農藥廢水處理的光催化材料，新型高分子材料農用地膜等知識，都可以增強教學時效性，使學生感覺學有所用，並加強理論知識與生產實際的聯係，達到很好的教學效果。