浅谈材料科学基础课堂教学方法论文

《材料科学基础》将各种材料( 金属、陶瓷、高分子材料) 的微观结构和宏观性能建立在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和发展。《材料科学基础》在材料科学与工程学科体系中处于核心地位，是必修的学科基础课程。设有材料科学与工程专业的院校，大多在积极推进《材料科学基础》的课程建设和教学改革，力求最佳的教学效果，以全面提升学生的科学和专业素养。《材料科学基础》具有概念性极强、基础理论非常抽象的特点，学生完全理解、掌握的难度较大。

从全国范围看，相关高等院校的《材料科学基础》的课堂教学基本上还是以教师讲解作为知识传授的主要方式。这种以讲解为主的课堂教学模式，虽然在一定程度上能帮助学生对难点、重点知识的掌握，但忽略了学生学习的自主性和能动性，特别是不利于学生分析问题、解决问题的能力的培养，也容易导致学生理论与实践的脱节。为了改变这种状况，以浙江大学和武汉理工大学为代表的高等院校进行了《材料科学基础》的课堂教学改革，主要的改革内容是加强多媒体教学，开展网络辅助教学、案例教学和项目教学等，特别是增开了专门的实验课程，利用实验教学提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力，并取得了一定的成果。

在学校教务处和学院的大力支持下，山东理工大学材料科学与工程专业《材料科学基础》的课堂教学方式、方法不断改进，教学效果不断提升: 改变了以前单一的课堂讲授为主的教学模式，采用了形象直观、生动活泼的讨论式、互动式、启发式的教学方法。讨论式的教学方法能促进学生积极思考，加强学生对所学知识的理解; 利用思考题、随堂提问等方式加强师生互动，提高学生学习的主动性。此外，对易理解、掌握的知识，采取学生自学和课堂讲授相结合的方法，培养学生独立获取知识的能力; 对一些比较复杂和较难理解的内容，采用图片、模型、视频等多媒体教学手段，加深学生对课程内容的理解，提高学生的学习兴趣和教学效果，使学生更好地掌握所学的专业理论知识。

另外，针对本课程知识学习难度大的特点，采取了多上习题课、辅导课的方式，强化基本概念、基本原理的教学; 进行综合性、实践性题目的训练，提高学生的.分析、判断和推理的能力。虽然以上课堂教学方式、方法有力促进了教学效果的不断提高，但并没有完全发挥出《材料科学基础》作为一门应用基础性学科在培养应用型人才方面所具有的优势。材料科学中的许多基础理论，在材料的科研、生产、应用等方面发挥着极大的作用，在培养学生的理论与实践相结合的能力方面具有非常重要的作用，而在以往的课堂教学中并未很好地体现这一优势; 另一方面，材料科学的发展速度很快，新材料、材料的新性能不断出现，而这些新材料、新性能大多数是建立在材料科学的基础理论之上。因此，如何把材料科学领域的最新成果和材料科学的基本理论知识联系起来，在及时反映最新研究成果的同时，有效地提高学生的学习兴趣和主动性，也是一个亟待解决的问题。此外，在《材料科学基础》的授课内容中，有很多关于材料结构、性能和应用方面的基础理论，而以往教学很少引导学生利用这些基础理论去分析、解决实际问题，忽视了对学生分析问题、解决问题的能力的培养。最后，由于诸多的因素，不少学生的学习积极性、主动性较差，基本是课前不预习、课后不复习，单纯依靠课堂听讲，影响了学习效果。因此，改革目前的考核方式，加强过程考核，也将有助于提高学生学习的自主性和能动性。综上所述，课堂教学还需不断地探索新的教学模式和教学方法，激发学生学习的自主性和能动性，不断提高学生分析问题、解决问题的能力，同时培养学生的理论与实践相结合的能力，有效地促进学生的科学素养与工程素养的提高。

1 课堂教学的综合改革的实施方案

通过多年的探讨，作者开着了《材料科学基础》的课堂综合改革，主要采用的是案例教学、任务教学和项目驱动教学等研究性教学方式，以促进学生学习的自主性，充分发挥学生的主观能动性，并培养学生分析问题和解决问题的能力，促进教学效果的不断提升。具体实施方案如下:

1. 1 案例教学

在课程综合改革中，作者选择的案例主要是当前材料科学发展的最新研究成果，且该研究成果和课堂讲授的基本理论知识应密切联系。根据课堂教学内容，设定一个或几个案例，安排学生利用课余时间预习授课内容、查阅资料、分析案例、提炼结论，指导学生分析较这些科技成果所包含的《材料科学基础》中的基本理论知识，利用所学理论去解释相关的物理化学现象。在学生完成案例分析的基础上，利用课上时间开展讨论，引导学生积极思考，培养学生发现问题、分析问题的能力。同时，设置学生自主讨论环节，加强学生与学生、学生与教师间的互动。这种案例教学的优点是使课堂教学知识具有前沿性和科学性，让学生在了解材料科学最新研究进展的同时，强化学生对相关基本理论知识的学习和理解，做到理论和实际的紧密结合，培养学生的学习兴趣，以充分发挥学生在教学中的主观能动性。

1. 2 任务教学

在课程综合改革中，作者精选的任务特别强调了《材料科学基础》中的基本理论和实际问题的结合，强调所学的基本理论知识的实际应用。在学生熟练掌握基本理论知识的基础上，引导学生利用相关的理论去解决实际问题，培养学生分析问题、解决问题的能力。任务教学的任务主要来源于科学或生产的实际问题，如利用鲍林规则解释某种硅酸盐矿物的晶体结构，利用相图的判读规则详细判读相图等，都是要求学生在掌握相关知识的基础上，用所学理论知识去解释或者解决实际问

题。在学生自主完成学习任务后，开展课堂讨论，设置学生的自主讨论时间，加强学生间和学生、教师间的互动，活跃课堂气氛，调动学生的积极性。任务教学的考核以学生的报告作为主要依据。

1. 3 项目驱动教学

在课堂教学中，项目驱动教学是以实验作为项目的核心内容，引导学生自主完成实验预习( 了解实验背景、意义、原理等) 、实验操作和实验结果的分析等，特别是强化结果的分析与讨论，加强实验结果的理论意义分析或实际应用价值分析，培养学生的科学素养或工程素养。如项目“泥浆胶溶实验及其在生产中的实际应用”，就是引导学生在自主查阅大量资料的基础上，根据实验结果分析泥浆胶溶在生产中的实际应用价值，从而培养学生的理论和实践相结合的能力以及分析问题、解决问题的能力等。项目教学要求学生完成项目报告，包括背景介绍、实验过程、结果以及对结果的讨论与分析等。由于课时所限，无论案例教学、任务教学或( 和) 项目教学，都要求学生利用课外时间完成相应的案例、任务或( 和) 项目，且课外学习时间不能少于课堂学习时间，这要求学生必须利用课外时间进行自主学习。

2 评价方式

在课程教学综合改革过程中，为了保障研究性教学的顺利进行，增强学生的自主学习意识，提高学生学习的能动性，作者采用了过程考核和期末考核相结合的评价方式，注重过程考核。在各种考核方式中，平时成绩占20%，主要依据案例完成情况、课堂讨论活跃度、考勤等确定; 任务和项目考核占40%;期末考试成绩占40%。简单合理的说明。实验结束后，学生应当将使用过的仪器清洗干净、摆放归位，课后根据实验结果按时完成实验报告，对于实验现象的描述和实验数据的处理要真实、合理，不仅要求写出主要反应方程式，而且能够依据公式和实验数据通过具体的计算过程得到实验结论。总之，通过实验课程的学习，使学生动手、动脑，加强和巩固理论基础知识、具有实际的独立实践操作技能。另一方面，积极鼓励学生开动脑筋，勇于创新，大胆尝试，提出自己的见解。在讲解实验的过程中，可以对本类实验的进展情况进行介绍，分析不同实验方法的优缺点，让学生比较并设计合成路线，通过实际操作来观察和探讨其中的不同之处，了解现代有机化学学科的发展进程及其前沿动态，在今后的学习生活当中逐步运用熟悉的理论知识解决合成当中的实际问题，激发他们的学习兴趣，增加学习的主动性。

3 及时发现问题、解决问题

在实验课程当中，会出现个别学生在实验过程中观察到的现象与教材描述的内容不相符或者仅得到少量的实验产物。发现这种情况后，要及时引导学生检查整个实验装置的安装是否得当，实验步骤是否准确无误，分析问题出现的原因，让他们在课后查阅有机化学相关的书籍和资料找出实验成败的关键，并在实验报告当中进行具体的说明。在实际的教学过程中不少学生在刚开始时操作方面存在问题，例如重结晶实验当中加入过量的活性炭，过滤后的滤液中还有少量的活性炭，没有进行再次的过滤就直接抽滤，导致最终产物不纯。实验当中取用浓硫酸时不小心将微量的酸溅到自己的皮肤上，后来经过及时的清洗未出现其他问题。另外生物碱实验操作过程当中由于酒精灯使用不当，引发附近其他小物品着火，其他同学发现后立即扑灭。因此在实验教学开始之前必须对学生进行实验室安全教育，让学生了解各种危险情况的处理办法，让他们在实验过程中遵守实验室的各种安全守则，认真操作，必要时使用防护镜等相关保护设备。另一方面，教师对于实验当中可能出现的问题和注意事项要及时强调，让学生清楚实验的每个步骤，化学试剂的使用和注意方法等等。也会出现个别学生没有带实验服，操作不认真的现象，教师要及时的进行批评教育，了解学生的想法，让他们认识到学习有机化学实验的重要性并能够端正学习态度，养成细心、严谨的良好习惯。结合上述情况，通过系统的有机化学实验技能锻炼，有效的提升学生的动手和设计创新的能力，增强有机化学实验课程的学习效果、开拓思维，为今后的毕业设计以及从事化学类相关工作打下坚实的基础，以适应社会发展的需求。

结束语

在课堂教学综合改革过程中，作者主要开展了案例、任务和项目驱动教学等研究性教学方式，以促进学生的自主学习，提高学生学习的能动性，并培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的理论与实际相结合的工程实践能力，提高学生科学素养，为材料科学与工程专业应用型人才的培养提供有力的支撑。

由于《材料科学基础》教学改革还在实施过程中，难免会遇到许多问题，这需要在以后的教学改革中逐步解决。此外，以上实施方案还需在今后的教学中进行验证，并逐步改善，以更好地促进教学质量的不断提高。