材料科学基础教学与大学生人格特点培养

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[摘 要]材料科学基础是一门理论同实践紧密结合的课程，以这一课程为基础，通过课堂教学和实验教学相结合，在不增加学生负担的条件下，使学生理解并掌握材料科学基础的相关理论，并通过实验培养学生自主学习的意识和能力，提高学生的学习兴趣。如何将这门课程的教学和学生的人格培养相结合是值得探索的问题。采用开放实验模式，由学生自主安排时间，并根据教师提供的实验指导，克服实验过程中遇到的困难，独立完成实验和实验结果分析，从而达到深入理解课程知识和人格培养的目标。

[关键词]材料科学基础 大学本科实验 教学改革 创新意识培养

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0093-02

一、问题的提出

时代特点决定了当代大学生除了要具有丰富的理论知识外，还必须要具有一定的实践能力和自主学习意识，以及对未知世界的探索欲望。自主学习意识是一种思维模式，是人面对未知世界时大脑的一种反应，是人处理问题的方式，它需要在实践中逐步建立。自主学习的能力包括两个方面：自信和方法，首先应该在大脑中建立通过独立自主学习可以获得成功的自信，然后是在独立自主学习过程中摸索自主学习的方法，从而获得自主学习的手段。[1]可见现代大学教育，还要进行自主学习能力、创新意识和对未知世界探索欲望的培养。[2]

二、材料科学基础课程的特点

材料科学基础是材料、机械、化工等专业必修的一门专业核心基础课程，是锻造工艺、焊接工艺与焊接性、铸造工艺、材料成型与检测等众多材料课程的基础，具有很强的理论性和实践性，同时材料科学基础也是一门不断发展的科学，所以还具有探索性。通过这门课程的学习，学生可以获得材料科学的基础理论知识，同时还能使实践能力得到锻炼，并树立自主学习意识，发展自主学习能力，培养创新意识。

三、材料科学基础教学的组织

根据材料科学基础教学大纲的基本要求，可将材料科学基础的教学分为两个方面：课堂教学和实验教学。

材料科学基础课程的内容抽象、微观，具有较强的理论性。

抽象方面，比如晶体的原子排列、晶格类型以及晶面晶向等，都是晶体材料原子排列一般规律的总结，并被赋予了客观的准确描述，使其成为材料性能和组织分析的依据。与此相似的还有凝固理论、扩散原理等。

微观方面，材料科学基础中的晶体结构、晶体缺陷、合金相图等理论都涉及原子的排列和运动，学生只能借助高科技手段对原子运动的结果进行观测，并借助理论分析原子的运动。

在理论性方面，材料科学基础的内容涉及大学物理、化学等理论课程知识，教材中引入了大量的理论推导，以及通过理论推导的预测，要求学生拥有扎实的基础知识。[3] [4]

正是由于上述三个原因，在教学过程中学生反映对教学内容理解困难、不透彻。这不仅加大了教学的难度，也为高校将自主学习能力、创新意识和对未知世界探索欲望的培养融入这门课程的教学创造了条件。

为了帮助学生对知识的理解和培养学生的动手能力，本课程的教学采用课堂教学和实验教学相结合的方法。目前此课程仍存在实验教学同理论教学脱节的问题：1.实验内容犹如蜻蜓点水地从理论教学内容中抽取部分知识点设计实验，覆盖面小；2.实验内容不具备连贯性，在已安排的材料科学基础实验中，实验内容之间没有关联（实际上很多理论内容之间都是存在关联的），知识脱节。这两个方面的原因导致实验的效果都不理想。

受考研和就业的影响，学生平时在材料科学基础课程上所能投入的时间和精力有限，为了不增加学生的负担，也为了更好地开展实验教学，我们必须对材料科学基础的实验进行改进，其指导思想如下。

1.实验内容需包含材料科学基础的主要教学内容，实验内容根据教学内容环环相扣，即前一个实验的样品和结果是后一个实验样品制备的开端。

2.为了降低制备实验样品的工作量，减轻学生负担，在实验过程中始终使用一个样品，但是不同实验对样品处理的方法和步骤不同。

3.实验教学进度同课堂理论教学进度相匹配，实现同步，这样理论和实践可以相互促进。

4.修订实验指导书，其中应包含实验目的、实验原理、实验步骤等与实验操作相关的内容，使学生可以独立自主地完成实验，培养实践能力和自主学习意识。此外，实验指导书也包含一定的拓展内容。

根据上述的指导思想，表1按次序列出实验名称，同时给出了实验内容和对应的理论知识以及要达到的实验目标。表1中的实验是根据课堂教学内容次序和实验知识点的承接性安排的。正是由于内容具有承接性，所以样品可以连续使用，即晶相样品制备实验中使用的样品也是淬火处理及晶相组织观察实验的材料，然后对淬火后的样品进行退火处理及晶相组织观察实验，再对样品进行塑性变形及再结晶组织观察实验，最后用这些样品进行金属材料硬度同组织的关系实验。由于样品贯穿整个实验使用，降低了制备晶相样品的难度，同时没有增加学生的负担，实验内容也涉及了材料科学基础的主要教学内容。

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为了培养自主学习意识，学生可以根据自己的实际情况自主安排做实验的时间，进而发挥自己的学习主观能动性。为了更好地同课堂教学相配合，要求学生的实验安排同课程教学的进度相匹配。在教师给学生的实验指导书中，需要明确实验目的，细化实验步骤，以及进行相关的试验结果讨论。同时为了拓展学生的思维，在实验指导书中需要提供更深层的理论和实践问题。

为了锻炼学生学习的独立性，在学生遇到不易解决的问题时，教师首先要求学生自主查阅相关的科技图书文献解决，其次鼓励学生主动与实验教师探讨获得解决方案，最后教师统一讲授给出解决问题的最佳方案。这样的安排对培养学生独立思考、独立解决问题以及与他人沟通的能力有很大帮助。[5]

通过课堂教学和实践教学相结合，同时将培养学生的自主学习能力、创新意识融入其中，使学生的学习自觉性明显提高，期末考试成绩大幅度提升，硕士研究生入学考试通过率和成绩也都得到提高。

四、结束语

材料科学基础作为一门理论和实践性都很强的材料专业基础核心课程，在其教学过程中除了理论讲授之外还要进行与理论紧密联系的实验。将这门课程的教学与培养学生的实践能力、激发学生自主学习与创新意识紧密结合起来，在培养符合21世纪需求的合格大学本科毕业生方面可以起到事半功倍的效果。

[ 注 释 ]

[1] 郭元祥.知识的教育学立场[J].教育研究与实验，2009.

[2] 周亨近等.高分子材料与工程“宽专业”培养模式和课程体系的研究与实践[J].化工高等教育，2002.

[3] 石珂德.材料科学基础[M].北京：机械工业出版社，2003.

[4] 胡赓祥， 蔡.材料科学基础[M].上海：上海交通大学出版社，2001.

[5] 杨明波，杨惠，唐丽文.材料科学与工程专业实验课程体系的改革[J].实验技术与管理，2007.