高校材料科學與工程專業(yè)實驗教學創(chuàng)新改革探索

何點

摘要：材料科學與工程專業(yè)作為一門典型的工科專業(yè)，為培養(yǎng)具備材料設(shè)計、研發(fā)及分析檢測方面的應(yīng)用型人才為目標，以理論教學和實驗教學為依托，培養(yǎng)具備實踐動手能力和分析問題，解決問題能力的典型應(yīng)用型人才。由于實驗教學存在直觀、明了、生動的特點，易引起學生興趣及培養(yǎng)學生動手操作的能力，便于加強學生對所學專業(yè)知識的鞏固，可以調(diào)動學生的積極性，培養(yǎng)實用型人才，因此，實驗教學環(huán)節(jié)是理工科專業(yè)重要的教學手段。材料科學與工程專業(yè)作為工科的典型代表，實踐教學為培養(yǎng)創(chuàng)新型材料專業(yè)的人才提供了堅實的基礎(chǔ)，讓材料專業(yè)理論知識得以驗證，是有效提高教學質(zhì)量，適應(yīng)高等教育深化改革，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和綜合分析能力的有效途徑。

關(guān)鍵詞：材料科學與工程;創(chuàng)新改革;分析測試;實驗教學

引言

高校普遍重視本科教學，其質(zhì)量監(jiān)督體系較為成熟，而研究生課程教學缺乏政策引導和支持，很多任課教師缺乏授課積極性和進行課程教學改革的動力，出現(xiàn)課程教學目標不明確、教學形式單一、教學內(nèi)容陳舊等問題。隨著研究生教育由規(guī)模擴張向質(zhì)量提升轉(zhuǎn)變，如何提高教育教學質(zhì)量成為研究生教育的重要課題。

一、材料科學與工程專業(yè)實驗教學現(xiàn)狀

目前，材料科學與工程專業(yè)的實驗課在人才培養(yǎng)的新形勢下已經(jīng)有明顯的改善，但是重理論、輕實踐的現(xiàn)象依然存在，而且在理論課下開設(shè)的實驗，往往存在理論與實驗聯(lián)系不緊密，相關(guān)性不高的問題。現(xiàn)代分析檢測技術(shù)實驗課是材料科學與工程專業(yè)的重要實驗課程，它主要介紹材料分析及表征通用的分析測試方法，目的是培育具備從事材料分析檢測方面的實用型人才，提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。但由于實驗課程中所涉及的儀器，例如SEM（掃描電子顯微鏡）、TEM（透射電子顯微鏡）、SPM（掃描探針顯微鏡）、AFM（原子力顯微鏡）、XRD（X射線衍射儀）等，這些大型儀器設(shè)備的操作實驗中，由于設(shè)備存在價格及精密度高的特點，仍然存在著老師自己講解，學生觀看的教學模式。學生完全沒有進行設(shè)計實驗的機會，實驗操作的能力顯著下降，嚴重影響了實驗課程的教學效果，實驗過程也就變成"走馬觀花"似的敷衍教學。因此，改革一種科學有效的材料分析測試實驗教學模式具有重要意義。

二、課程建設(shè)和改革措施

（一）巧妙運用多媒體演示抽象知識點

在涉及到比較抽象的章節(jié)時，僅僅通過板書和傳統(tǒng)課件的結(jié)合，學生很難完全理解所學內(nèi)容。因此，我們可以通過一些動畫，生動地展示一些抽象過程，以便于學生能深刻理解該部分內(nèi)容。比如在講授晶體中固體無序時，涉及到兩類主要缺陷的講解，如點缺陷和位錯的形成及位錯的運動。這部分的內(nèi)容比較抽象難懂，高材系學生的知識儲備情況理解起來還是比較困難的。因此，若在教學中通過生動的動畫來描述位錯的形成以及運動過程，可以讓學生直觀和深入地理解該部分內(nèi)容，彌補了板書和傳統(tǒng)課件的不足。如在講授螺型位錯的形成時，在晶體的側(cè)面施加一個剪切應(yīng)力，先讓同學們思考，晶體受力后，晶體的晶面應(yīng)如何移動。再通過動畫的方式，向大家展示螺型位錯的形成過程。通過直觀的觀察，同學們對螺型位錯的形成和螺型位錯的特點有了更深刻的理解。另外，在講授刃型位錯的滑移時，我們引入了多腳蟲爬行的動畫，充分的展示了刃型位錯滑移運動特點：在外加切應(yīng)力作用下，位錯中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不斷作少量位移（小于一個原子間距）而逐步實現(xiàn)。以上是運用多媒體來彌補板書和傳統(tǒng)課件不足的案例，希望以后能在更多的抽象知識點中，加入動畫生動地展示出整個抽象過程，以達到更好的教學效果。

（二）課程網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè)

開展網(wǎng)絡(luò)課堂教學，有助于實現(xiàn)因材施教，因人施教，有利于學生個性化自主學習。在學校網(wǎng)絡(luò)中心的支持下，建設(shè)了內(nèi)容豐富、資源共享的網(wǎng)絡(luò)教學平臺。將課程資料，如教材、專著、中外專業(yè)期刊及相關(guān)教學網(wǎng)站和資源共享于網(wǎng)絡(luò)教學平臺，構(gòu)建了完善的研究生課程學習支持體系，為學生提供獨立自主的學習空間。經(jīng)典文獻、學術(shù)論文等優(yōu)質(zhì)教學資源共享，鞏固了學生對原理性理論的掌握，了解把握學科發(fā)展的新動態(tài)，開拓學術(shù)視野。此外，利用網(wǎng)絡(luò)教學平臺實現(xiàn)了師生及時溝通、互動、在線答疑等，及時解決學生學習過程中的問題，進一步提高了學習效率和學習效果。

（三）理論與實際相結(jié)合優(yōu)化實驗教學過程

材料分析檢測技術(shù)是分析材料性能、探究材料形貌、解決材料失效問題的重要手段。如何把材料的基本性能通過專業(yè)材料分析檢測儀器進行表征，是每一個材料科學與工程專業(yè)學生的培養(yǎng)目標。但由于材料分析檢測的性能不盡相同，材料檢測所涉及的儀器種類繁多，如何選擇合適的檢測儀器配應(yīng)專業(yè)的檢測知識對材料性能進行精準檢測，是材料分析檢測課程學習的關(guān)鍵。因此，在開設(shè)材料分析檢測試驗教學時，應(yīng)該與理論知識課程相聯(lián)系，不能重理論、輕實踐的前提下，更不能割裂了理論與實踐的緊密聯(lián)系。只有在理論課程的指導下，開展實驗教學，才能更好選擇合適的檢測手段對材料性能進行分析，提高實驗課程的教學質(zhì)量，培養(yǎng)實用性的材料分析測試工程師。

（四）教學方法與手段的不斷探索與創(chuàng)新

注重將傳統(tǒng)教學方法與現(xiàn)代教學手段結(jié)合，進一步探索多樣化教學方法與手段，將教師課堂講授為主體的單向教學轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熞龑ё饔脼橹?，學生主動探究為輔的雙向互動教學模式，促進學生自主性、研究性、探索性學習。采用了誘導、啟發(fā)式教學及課堂討論等多種教學方法與手段，將課堂教學、專題講座、文獻匯報、小組討論等結(jié)合起來，有助于教師及時了解學生知識掌握情況。

結(jié)束語

從目前的實踐過程來看，《材料科學與工程》課程教學方法的改革與探索取得了一定的效果與成績。但是針對基礎(chǔ)薄弱的高材專業(yè)學生的教學方法的研究少之又少。作為高材專業(yè)《材料科學與工程》課程的授課教師，需結(jié)合本專業(yè)學生特點、培養(yǎng)目標和課程內(nèi)容不斷的進行教學方法的優(yōu)化，通過優(yōu)化和改革不斷激發(fā)學生的學習潛力和熱情，最終提高教學質(zhì)量。

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（作者單位：中國地質(zhì)大學（武漢）材料與化學學院）