《无机材料科学基础》的教学改革与实践

【摘要】《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程及相关专业的专业基础课。本文从课程的性质和内容出发，围绕课程建设和提高教学质量这一核心任务，在教学实践中进行了一系列改革和探索。通过改进教学方法、优化教学手段、加强实验教学、改革考核方式等措施，激发了学生的学习兴趣，拓宽了学生视野，收到了较好的教学效果。

【关键词】无机材料科学基础  教学改革  教学实践  教学方法

【Abstract】“Fundamentals of Inorganic Materials Science” is the professional basic course for the specialty of inorganic non-metallic materials and engineering and related majors. Aimed at the core task of course construction and improving teaching quality， a series of reforms and exploration were carried out in teaching practice on the basis of the properties and contents of the course in this paper. The study interest was stimulated， the students’ vision was widened and better teaching effect was received through measures such as improving teaching methods， optimizing teaching means， strengthening experimental teaching， reforming test mode， etc.

【Key words】fundamentals of inorganic materials science; teaching reform; teaching practice; teaching methods

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0231-02

《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程及相关专业的一门重要专业基础课，同时也是研究生入学考试的必考课。该课程科学系统，内容广泛，逻辑严谨，注重新概念、新理论、新材料、新工艺及不同学科知识的运用和融合;同时还涵盖了结构化学、物理化学与结晶化学的基本原理，探究了无机非金属材料宏观性能与微观结构之间的内在联系，是专业课程学习和材料研发的重要理论基础。

随着高等教育课程体系改革的深入，课程存在的学时数减少与知识信息量的拓展与更新之间的矛盾日益加剧。《无机材料科学基础》内容丰富，知识体系零乱、抽象且难于理解，学生普遍反映难学，甚至表现出厌学情绪。因此，深化教学改革、提高教学质量已势在必行。结合近几年的教学实践和体会，本文对《无机材料科学基础》课程教学改革的方法进行了探讨。

1.改进教学方法，提高教学效果

在传统的粉笔加黑板的教学方法中，由于板书时间花费较长，讲授时间相应减少，从而引起教学质量下降甚至教学任务难以完成。有些抽象性内容仅凭口授很难表述清楚，学生也很难完全理解，传统教学方法的劣势日益显现。多媒体和网络技术的运用与发展，不但可以实现更多的信息量的传递，而且可以更加生动形象地模拟物质结构和动态过程，能更好地帮助学生理解相关知识点，提升教学效果。然而，学生长时间观看屏幕会导致视觉疲劳、走神甚至跟不上教学进度等问题。因此，采用何种教学方法使学生易于接受，从而达到最佳教学效果是教学改革永恒的主题。

1.1启发式教学法

启发式教学法是在教学过程中通过教师的启发引导帮助学生主动、自觉地去涉猎知识。在课堂教学中，教师精心设计各种启发式问题，进行互动式提问，鼓励学生大胆发表见解，引导学生自主学习、独立思考，教师只扮演“授人以渔” 的角色。比如在讲授非自发形核知识点时，就以人工降雨引入。人工降雨是通过向高空发射AgI炮弹来增加降雨量，引入时就向学生提问“为什么人工降雨能增大降雨量？”，带着这个“启”有效地引导学生主动的“发”，在讲解的过程中不时穿插有关问题，迫使学生主动思考，自寻答案，最终就会获得“非自发形核小于自发形核功，从而提高形核率”的结论。

1.2直观式教学法

直观式教学法就是使用实物、挂图、模型等教学媒体创建具体生动的形象或场景的教学方法。对于培养观察力、判断力和想象力，激发学习的积极性、主动性和创造性，提高教学效果具有非常重要的意义。例如，在介绍材料缺陷时，点缺陷和刃位错可以用“玉米棒上玉米粒子的分布”形象地表示出来;在学习材料的疲劳内容时，课堂中以一铁丝为教具进行现场演示，用手在铁丝两端使劲拉不能将其拉断，而反复弯折却能将其折断。然后以此现象为切入点，通过系列提问以启发引导学生思维，最终让学生理解：铁丝在弯折过程中受到的力属于交变载荷，交变载荷的反复作用使铁丝在外加应力小于抗拉强度时，在铁丝内部或表面的某些缺陷处或薄弱处萌生裂纹，裂纹的扩展最终导致疲劳断裂。

1.3提问式教学法

在教学过程中，适时地提出问题并引导学生有意识地去思考，对提高教学效果很有好处。上课开始时，在复习上次课内容的基础上，花两分钟时间以提问方式引出新课内容，达到引人入胜的效果;在讲授到易出现错误理解的知识点时，及时提出相关问题，帮助学生正确吸收相关内容;每堂课结束前提出几个具有启发性问题，引导学生课后进一步阅读相关文献资料，加深对所学内容的理解和知识体系的拓宽。通过提问式教学，激发了学生的学习欲望，增强了学生学习的兴趣。

1.4讨论式教学法

课堂讨论不但能引导学生对要讨论的问题进行积极思考，而且可以提高学生的思维能力和语言表达能力。在学习硅酸盐晶体结构时，提前2周将讨论主题告知学生，让学生分为若干小组，每个小组在课下准备讨论内容。课堂讨论时由各组选派代表上台发言，要求学生将几种典型结构的桥氧数、组成单元的络阴离子及硅氧比、晶胞分子数、四面体和八面体空隙的填充情况及连接情况、结构与性质的关系等内容进行对比介绍，通过讨论以达到取长补短，完善各自认识的效果。期间教师及时对讨论内容进行启发指导和总结，并对学生表现进行打分。

2.优化教学手段，提高教学效率

传统的教学手段主要采用板书，这种教学方法使师生交流更易实现，对于启发学生思维、发展智力起到很重要的作用;然而板书存在授课量偏少、上课效率较低、特别对很多抽象的知识点难以讲解清楚等不足，教学效果不是很好。结合《无机材料科学基础》内容和特点，采用多媒体教学为主、板书为辅的教学方式，极大地丰富了教学信息量，提高了教学效果和学生的学习兴趣。

在多媒体课件制作中，将比较重要的、提醒学生注意的地方用记号标示出来;尽量减少文字的出现，以避免视觉疲劳;需要详细讲解和强调的地方，则采用板书讲授;在抽象难懂的地方适量运用动画视频形式。比如，在讲述最紧密堆积时，可以通过视频动画展示面心立方、密排六方堆积及其四面体和八面体空隙，同时配合实物模型、挂图等辅助手段提高学生的空间想象能力;在讲述晶体结构时，通过flash动画将抽象的三维晶体结构以立体的、动态的形式展现出来，便于学生理解吸收;在学习缺陷内容时，通过多媒体多角度直观展现点缺陷、刃位错和螺位错形成的过程，使学生从直观上掌握了这些缺陷的基本特征。

3.加强实验教学，注重能力培养

《无机材料科学基础》是一门理论联系实际比较紧密的学科，实验教学无论对于学生基础理论的学习和掌握还是工程实践能力的培养和提高都具有至关重要的作用，是培养学生工程意识、创新能力和动手实践能力的重要途径。结合课程的内容，将实验整合为基础型、设计型及综合型三大类。对于基础型实验，实验原理、实验步骤及注意事项都要讲解清楚;对于设计型实验，只给出实验题目和方案，由学生独立实验和处理数据;对于综合型实验，只给出题目和方向，给定实验条件，由学生自己制定方案、独立完成实验。在实践过程中，通过开设部分教学动画演示实验替代部分验证性实验，将有限经费尽可能投入到研究型和综合型实验中。

4.改革考核方式，促进学生发展

目前，国内高校对学习的评价方式主要是依据学生的考试成绩，考试形式比较单一，大多为一次性闭卷考试，强调答案的唯一性，导致学生学习被动，自主学习能力差，不善于灵活运用所学知识分析解决实际问题，普遍缺乏创新精神。因此，《无机材料科学基础》应采取较为灵活的考核手段。我们尝试了一系列改革，取得了良好的效果。比如，注重平时课堂上的表现，鼓励学生在课堂上积极提出问题、回答问题并进行讨论;学习晶体结构时，课后要求学生用相关软件绘制几种典型结构的三维模拟图;学完一章内容后，根据学生自身的喜好，就某一知识点提交一篇小论文。平时作业、考勤、课堂讨论、小论文全部纳入平时成绩，总成绩则由平时成绩、期中考试成绩和期末考试成绩构成。多样化的考核，使学生开阔了专业视野，提高了学习兴趣。

5.结束语

《无机材料科学基础》课程的教学改革是一项科学性强、涉及面广、任务繁重、意义深远的系统工程。在改革过程中必然遇到新的情况和问题，过程永无止境。在平时的教学中，必须依据教学大纲和时代发展的要求，与时俱进，以人为本，充分调动学生自主学习的积极性，不断改革，勇于实践，才能进一步提高教学质量，实现“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的创新人才培养目标。

参考文献：

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[2]马晶，张永明，曹大力.“无机材料科学基础”课程教学实践与学习方法探讨.科教文汇，2012，（1）：56-57

[3]葛金龙，王传虎.《无机材料科学基础》教学改革探讨与实践，赤峰学院学报（自然科学版），2011，27（4）：259-260

[4]宁向梅，贾淑果，李谦.浅谈材料科学基础课程的教学方法，科教文汇，2011，（10）：68-70

作者简介：

杨海平（1976-），男，湖南新宁人，工学博士，湖北工程学院化学与材料科学学院讲师，主要从事无机功能材料的研究工作。