教育教学改革实践内容 关于《材料科学基础》教学改革的探讨与实践

来源:读书笔记 发布时间:2020-01-06 04:59:05 点击:

  摘要:本文针对无机非金属材料专业的专业基础课《材料科学基础》,提出了教学改革方案,并进行了教学实践,实践证明改变教学方法和手段,采取启发式教学模式;应用现代化信息技术;构筑先进的实验体系;重视课后习题以巩固课堂知识;全面的课程考核方式等是提高教学效果的有力措施及手段。
  关键词:《材料科学基础》;教学改革;实践
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)39-0050-02
  《材料科学基础》是材料类专业的一门重要基础课,自材料学院成立以来,就非常重视该课程的建设。然而由于该课程具有理论性强、内容繁杂、知识点多而且抽象等特点,如何解决好教与学的问题,一直是该课程教学改革的重点。
  一、课程建设历程与教学改革背景
  我校无机非金属材料专业自1994年开始招生后,就开设学科基础课程《无机材料物理化学》,主要讲授无机材料结构、性能等,教学内容及其适用面较窄。2005年根据教育部提出的拓宽专业口径,按专业大类进行人才培养的基本思路,将《无机材料物理化学》进行课程改革,增加内容,拓宽知识面,同时将课程更名为《材料科学基础》。1997年国务院学位办颁发的新专业目录,材料类的专业设置重新布局,新设置材料物理、材料化学等专业。我校1999年开始相继申办材料物理、材料化学专业并获省教育厅批准,作为这2个专业的学科基础,也相继开设了《材料科学基础》课程。经过多年建设,《材料科学基础》课程现已经成为材料学院所属各专业:无机非金属材料(含绿色建材方向)、材料物理(含邮电与信息学院、三本)、高分子材料与工程(含塑料成型与模具设计、包装材料方向)、材料化学等专业的必修专业基础课程。随着学科建设发展,为适应材料类专业的教学内容和课程体系改革的需要,适应21世纪材料学科的发展,改革传统的按材料分类的专业理论基础课,与国内外的“材料科学与工程”学科接轨,课程的教学内容和教学对象也逐渐拓宽,成为面向本院本科生开设的专业基础课,以强化基础、突出共性、拓宽专业面向。通过近几年的建设,现在已经初步建立了科学合理的材料科学基础课程体系,全部课程实现多媒体教学,达到了良好的教学效果。2005年《材料科学基础》建设成为武汉工程大学校级重点建设课,2007年评为武汉工程大学精品课程,并于2011年评为湖北省精品课程。
  二、课程改革与实践
  《材料科学基础》课程理论体系完备,理论与实际的结合性强,我们将金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料的基本知识进行了有机融合,拓宽了本课程的知识面,这将有利于构建和实施学生综合创新能力培养的教学体系,适应新世纪对人才培养“宽口径、厚基础、高素质、重创新”的要求。同时在教学过程中,为充分体现教学过程中“以教师为主导,以学生为主体”的教育理念,课程组对该课程教学方法和手段、实验课教学内容、课程考核办法等方面进行综合改革,并具体应用于教学实践中。实践证明教学改革措施为学生的自主性学习提供空间,为学生的创新性学习创造环境,为进一步的专业课程学习打下坚实的基础。具体措施如下:
  1.改变教学方法和手段,采取启发式教学模式。改变传统的教师讲课,学生被动听棵的单向传输型传授知识模式,建立以学生为主体、以教师为主导的基于探索和研究的教学模式。调动学生思考能力,培养学生发现问题、解决问题的能力。注意理论和实践的接合,启发学生用所学理论进行思维,例如讲解“非均匀形核理论”后,引导学生分析雨的形成、人工降雨的原理,再深入到工业上广泛应用的晶粒细化,循序渐进,通过师生间互动式探讨,引导学生学以致用,现学现用,激发学生主动学习的兴趣。既有利于开发每个学生的潜能,激发他们的好奇心和探索精神,有利于创新能力的培养,又可加深对基础理论的理解。
  2.应用现代化信息技术。在本课程建设中重视信息化技术手段在教学中的应用。授课教师精心编写了全部课程章节的多媒体教案,并且每年都进一步修订完善。多媒体教案具备非常丰富的图表实例和动画演示,讲员授课时用它取代传统的板书,传授给学生的知识更加直观鲜明、印象深刻,取得了好的教学效果。课堂教学和实验教学有配套的多媒体课件、网络课件,使用大屏幕课堂讲授与学生通过电子教材等自学相结合的方式。例如,对于“典型无机化合物晶体结构”难点内容,如果讲授时只通过教材上的示意图介绍,同学很难接受,效果不理想。若使用三维动画模型教学,学生很快就会建立起晶体结构、晶体中质点的堆积方式等一系列空间概念,掌握晶体结构、组成、性质之间的关系,并且为后面学习硅酸盐晶体结构打下很好的基础;对于“缺陷形成和运动”难点内容,通过flash模拟能形象地表示出各种点缺陷及位错的形成、运动和相互作用;对于“三元相图分析”难点内容,通过制作flash动画能动态展示不同组成点随状态变化在相图上的相变过程及相变过程表达式,包括相的变化、固液相组成的变化及自由度的变化以及它们之间相互影响的变化规律;对于“过程动力学”难点内容,通过制作flash动画模拟能清楚地表现无机材料制备的生产工艺流程和高温过程,如质点扩散、陶瓷烧成、水泥煅烧等。以现代化教学提高教学水平、教学质量和教学效果。利用现代教学手段进一步加强以学生学习为主体,教师起指导和解惑作用的教学理念。
  3.构筑先进的实验体系。实验教学对于提高学生的动手能力、创新能力和综合解决问题的能力有着重要作用。在课程建设中,为加强实践教学,将实验教学建设与学院学科建设密切配合,无机非金属材料专业开设专门的《材料科学基础实验》课程,增加实验课时,增强实验体系的系统性,推进课程实践教学的全面提高。结合课程的内容,开设了3个基础性实验和2个综合性实验以及2个创新性实验,取得了新教学培养模式的良好教学效果。在设计性、创新性实验设计过程中,教师根据自己的科研项目和研究热点,结合科研实践,让学生学会科学的思维方式,让他们体会本课程的作用,明白学到的理论到底能解决什么样的实际问题。   4.重视课后习题以巩固课堂知识。每两个学时课程结束后都布置一定数量的习题,按课程进度要求学生按时完成作业,通过作业习题了解学生对课程知识的掌握情况。学生通过习题练习,加深了对理论和概念的理解,训练了学生分析问题和解决问题的能力。一章内容结束后要回头来依据教学大纲.将本章要求掌握的基本概念、基本理论、与前后章节之间的逻辑关系及要解决的关键问题进行总结。这样就等于给了学生个复习大纲,而且易于把握重点和难点内容,最后就很容易掌握好这门课。
  5.全面的课程考核方式。为了更客观、合理、全面地考核学生的课程学习,最后的成绩由平时作业、课堂表现、考试等多部分取一定权重计算,学生平时的学习态度、努力情况以及对知识的真正掌握程度都会影响最后成绩,相比以往只计考试成绩的方法,更加科学合理。
  三、教学效果分析
  1.学生学习到的专业知识更加广泛,不再仅仅局限在自己所学的专业,如:高分子专业就只学高分子材料。这对学生所学知识的融会贯通是有利的,同时也有利于结合自身兴趣选择合适的研究方向。
  2.实验课程与课程知识点结合得更加紧密,特别在后期开设创新性实验,学生根据自己对老师提出专业问题的理解,通过查文献、设计实验方案、开展实验这一系列过程加深对本课程所学知识点的理解。
  3.近年来,材料科学基础课程组教师的学生评教分数保持在较高水平,特别是课程负责人在多次学生评教中排在全院第一名,并于2010年被评为武汉工程大学“教学名师”称号,课程组其他教师在学生教学评分中也位于学院前列,材料科学基础课程的教学受到学生的普遍赞扬。
  4.材料科学基础是材料学、材料科学与工程专业的考研课程,考研成绩也可以反映出本课程的教学效果。近两年材料科学与工程学院考研率一直位于学校前列,稳定在30%以上,而且考上国内重点大学的考研率保持在10%以上。
  参考文献:
  [1]宋晓岚.《无机材料科学基础》课程建设与教学改革探讨[J].理工高教研究,2004,23(2).
  [2]张联盟,黄学辉,宋晓岚.材料科学基础[M].武汉:武汉工业大学出版社,2004.
  [3]张联盟.材料科学与工程专业教学改革研究与实践[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.
  [4]陆佩文.《无机材料科学基础》(硅酸盐物理化学)[M].武汉:武汉工业大学出版社,1996.
  作者简介:王树林(1978-),男,湖北洪湖人,讲师,硕士,研究方向:材料学。

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