《材料制備技術(shù)》課程的教學改革與實踐探索

吳詩婷 元勇軍 白王峰 丁明燁 鮑亮 陳逸凡

摘要：《材料制備技術(shù)》是一門涉及多學科的課程，內(nèi)容繁雜，具有一定學習難度。本文總結(jié)了目前課程的現(xiàn)狀以及教學過程中存在的問題，并從教學方式、實踐探索兩方面進行改革，旨在營造融洽積極的課堂氛圍，增強課堂互動性，激發(fā)學生的學習熱情，提高教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：材料制備技術(shù)；改革；教學方式；實踐探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）25-0121-02

一、前言

目前，材料、能源、信息這三大支柱依然是現(xiàn)代社會文明發(fā)展的重要因素，而材料又是這三大支柱的基礎和支撐，這是因為其他物質(zhì)和技術(shù)的發(fā)展也同時依賴著材料的發(fā)展與進步。因此，材料科學的發(fā)展，包括新材料的制備，新性能的探索等，已經(jīng)成為衡量一個國家綜合實力和經(jīng)濟發(fā)展的重要標準，也是推動社會發(fā)展的主要助力。與此同時，但凡一種新材料的出現(xiàn)，或者是新性能、新設計、新工藝的開發(fā)，都少不了材料制備技術(shù)的支撐，沒有材料制備技術(shù)作為后盾，材料科學的發(fā)展將是紙上談兵。因此，在現(xiàn)如今的大學教育中，材料學科學生的培養(yǎng)則更加側(cè)重于材料制備技術(shù)的理論學習和實踐操作，旨在讓學生掌握一些基本的材料制備方法，并培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新精神。高校老師也從多方面對《材料制備技術(shù)》這門課程進行了教學改革，[1，2]希望能幫助學生更好地理解、吸收課程內(nèi)容和重要知識點，并融會貫通，將所學所長應用于將來的工作崗位中。

二、課程現(xiàn)狀

筆者承擔了《材料制備技術(shù)》這門課程的教學任務，主要面向的對象是杭州電子科技大學材料與環(huán)境工程學院的材料專業(yè)學生。這門課程是一門專業(yè)必修課，課程的目標是讓學生掌握近代材料制備技術(shù)的基本原理和最新發(fā)展。根據(jù)本學院材料專業(yè)的發(fā)展特色，筆者教授的課程側(cè)重的是無機材料方面的合成與制備技術(shù)介紹，因此選用了合肥工業(yè)大學出版社出版的《無機材料合成與制備》這本教材，教材內(nèi)容涉及經(jīng)典合成方法、軟化學合成方法和特殊合成方法等多個章節(jié)。整個課程內(nèi)容十分龐大，幾乎覆蓋了整個材料科學領(lǐng)域，包含了許多繁雜瑣碎的概念性和理論性知識點，要求學生必須具備固體物理、大學化學、材料科學基礎等多門學科的知識。由于筆者剛走上教師崗位，缺乏教學經(jīng)驗，所以在課程初期，筆者只能將知識點逐一講解，強行將大量的知識點同時灌輸給學生，使得學生在上課時一直處于被動狀態(tài)。幾節(jié)課下來，筆者就發(fā)現(xiàn)，學生在上課時缺少熱情，很少與老師互動，課堂效果較差。隨后，筆者對自己的教學方式進行了深刻的反思，如何在有限課時內(nèi)高效高質(zhì)量完成教學任務，是筆者需要解決的首要問題。于是筆者查閱了許多教學改革文獻，并向?qū)W院有經(jīng)驗的老教師請教，對自己的教學方式進行了優(yōu)化，同時將其應用到課程教學中。

三、課程的教學方式改革

通過不斷的嘗試和改變，筆者總結(jié)了以下四種創(chuàng)新的教學模式，并在課堂上取得了不錯的教學效果。

1.立體化教學。雖然多媒體教學很早就已經(jīng)應用于大學教育中，但平面的幻燈片教學始終略顯乏味，單純的文字和圖片學習，并不能給學生留下深刻的印象。筆者在本科階段也學習了《材料制備技術(shù)》這門課程。但當筆者重新拿起教材給學生講授這門課程的時候，腦海里能記住的只剩下那些在博士階段用到過的合成和制備方法，對于其他的知識點已經(jīng)很茫然。那么，如何才能讓學生長久地記住所學呢？筆者發(fā)現(xiàn)，相比于二維平面的幻燈片或書本文字教學來說，視頻教學則更加有效。例如，在講授高溫固相合成法時，筆者將高溫電阻爐的原理、構(gòu)造以及工作過程拍攝了一小段視頻，學生的聽課熱情瞬間提升，也能主動與教師交流并發(fā)表自己的看法，甚至在幾周后對知識點進行回顧時，學生依然能夠熟記這些知識點，教學效果顯著。同樣，實物教學也在授課過程中取得了不錯的效果。在《經(jīng)典合成方法》這一章中有一種合成方法叫高壓合成，這一小節(jié)最重要的一個知識點就是金剛石的合成。雖然在過去的學習中金剛石出現(xiàn)的頻率很高，但是學生卻幾乎沒有見過真正的金剛石。于是在課堂上，筆者就給學生展示了玻璃切割刀上的金剛石，并通過用金剛石切割玻璃來表現(xiàn)金剛石的超強硬度，使他們對于金剛石、超硬材料都有了一個立體、直觀、生動的感官。因此，利用視頻教學或?qū)嵨锝虒W這類更加立體化的教學模式，能夠改變大學課程教育中比較死板的“填鴨式”教學，也可將教師向?qū)W生傳輸?shù)膯蜗蚪虒W模式轉(zhuǎn)變成師生互動較好的雙向教學模式，從而提升教學質(zhì)量，改善教學效果，加深學生對知識點的記憶。

2.科教結(jié)合化教學。前文提到，材料制備技術(shù)的發(fā)展決定了材料科學的進步。那么，隨著材料行業(yè)的迅猛發(fā)展，材料的制備技術(shù)也是日新月異，書本上的知識并不能及時更新，以致出現(xiàn)理論與實踐斷層的現(xiàn)象。針對這個問題，筆者認為，可以通過科教結(jié)合化教學模式來改善。現(xiàn)在大部分的高校教師都具備比較深厚的科研背景，他們對于整個行業(yè)的國內(nèi)國際前沿都有比較全面的了解，如果將科研與課程教學相結(jié)合，將會取得事半功倍的教學效果。對于教師而言，把科研成果引入到課程教學中，不僅可以拓展教師的教學思路，還可以激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)新思維，增加師生間的互動；對于學生而言，可以了解整個材料行業(yè)當前的發(fā)展趨勢，也可將課本所學更好地應用到實踐中。而且，本學院這幾年開始推行一種具有一定特色的“科研訓練”教學體系，本科生在入學時就可以選擇導師進入實驗室開展一些基礎的科研訓練。這樣不僅可以鍛煉學生的動手能力，也能讓學生將課堂上學習的理論知識與實踐有機地聯(lián)系起來，并通過實踐中獲得的經(jīng)驗更好地理解課堂知識，達到更好的教學效果。

3.重點突出化教學?！恫牧现苽浼夹g(shù)》這門課程的內(nèi)容非常豐富，課程學習并不輕松，需要記憶的知識點過多。因此，筆者在課程講授過程中會反復強調(diào)重要知識點，并在每一章結(jié)束時，為學生重新歸納梳理本章的知識脈絡，幫助學生從簡單的脈絡發(fā)散思維。從學生們的反饋來看，這種重點突出化教學模式增強了學生的自主學習能力，也讓教師完成了由“授之以魚”到“授之以漁”的角色轉(zhuǎn)變。

4.考核多樣化教學。以往的課程考核方式，大都是閉卷考試，相對比較死板，特別對于《材料制備技術(shù)》這門知識點繁雜的課程來說，學生的復習壓力比較大，容易產(chǎn)生抵觸情緒，影響學習熱情。而且，通過死記硬背來記憶知識點，也許能在期末考試中取得不錯的成績，但短時記憶的內(nèi)容也很容易被遺忘。這違背了課程學習的初衷，課程學習不是為了考試，而是為了真正汲取知識。因此，筆者為該門課程設置了不同的考核方式：（1）平時成績，包括考勤、課堂上的提問互動等。（2）課堂匯報。學生可以在課堂上分享他們使用過的材料制備方法，曾遇到哪些問題，如何解決的。這種方式不僅可以再次鞏固課堂所學，將理論與實踐結(jié)合，也能起到師生互動、共同進步、提升創(chuàng)新能力的效果。（3）閉卷考試。對于期末的閉卷考試，并不要求學生將課本上的知識點照原樣搬下來，只需要回答梗概，最重要的還是有自己的看法和意見，這才是學習的最終目的。

四、課程的實踐探索

在《材料制備技術(shù)》這門課中，有些課程內(nèi)容相對比較晦澀，學生在學習時很難想象具體的材料制備過程。例如，“低溫合成”中的冷凍干燥法，學生在課程中就會提出疑問，為什么在真空下冰會升華成蒸汽，冷凍后的鹽類小冰晶如何在失水后形成多孔的顆粒堆疊。因此，筆者帶領(lǐng)學生進入實驗室，觀摩了整個冷凍干燥法制備復氧化物粉末的過程，并觀察了在真空下逐漸升華時物質(zhì)的顏色變化。通過這樣一次觀摩和動手實踐，學生很好地理解了課本上難懂的知識點，也鍛煉了他們的動手能力。在今后的課程教學中，筆者也將引導學生體驗材料制備過程，并探索《材料制備技術(shù)》實踐課程的可行性。

五、結(jié)語

《材料制備技術(shù)》是一門綜合性的學科，涉及的知識面較廣。筆者希望通過課程的教學改革（包括不同的教學方式、實踐探索等），能夠滿足材料專業(yè)的教學需求，提高教學質(zhì)量，增強課程學習的互動性、積極性和趣味性。同時，筆者也將與學生、社會共同進步，不斷完善教學方式與教學內(nèi)容，與時俱進，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神，適合材料行業(yè)發(fā)展的應用研究型人才。

參考文獻：

[1]張仁輝，張恒，石維，吳運東，冷森林.《材料合成與制備方法》課程教學改革與探討[J].教育教學論壇，2017，（11）：173-174.

[2]張仁輝，張永興.《材料制備及合成方法》課程教學與科研結(jié)合模式探討[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2018，18（2）：114-117.