《材料科学与工程基础》课程设置与教学改革探讨

材料科学与工程基础材料科学与工程基础 课程设置与教学改革探讨课程设置与教学改革探讨 第47卷第23期2019年12月广摇州摇化摇工Guangzhou ChemicalIndustryVol郾47No郾23Dec郾2019 材料科学与工程基础 课程设置与教学改革探讨骆昱晖 刘摇霖 张东恩 江苏海洋大学化 学工程学院 江苏摇连云港摇22xx 摘摇要 材料科学与工程基础 作为江苏海洋大学材料化学和高分子材料科学与工程专业的必修课 程 其教学目的是培养高级工程技术人才 帮助学生建立完善材料科 学思维 全面掌握材料物理方面的知识和技能 但在教学过程中发现 很多问题 本文针对 材料科学与工程基础 课程设置和教学过程中存在的问 题 包括理论教学和实践教学模式的改革提出一些意见 并针对一些 实例进行具体说明 关键词 材料科学与工程 教学改革 课程设置摇 G642郾1摇摇摇文献 标志码 B 1001 9677 2019 23 0197 02摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇第一作者 骆昱晖 1988 男 讲师 主要从事微孔材料开发与应用 Curriculum Settingand TeachingReform onFoundations ofMaterialsScience and EngineeringLUO Yu hui LIU Lin ZHANG Dong en School ofChemical Engineering Jiangsu OceanUniversity Jiangsu Lianyungang22xx China Abstract As arequired courseof MaterialChemistry andPolymer MaterialsScience andEngineering ofJiangsuOcean University the courseof Foundationsof MaterialsScience andEngineering aimsto helpstudents toset upperfectmaterials sciencethinking fully graspthe knowledgeand skillsof thematerial physics and trainsenior engineeringandtechnical personnel郾However many problemswere discoveredin theteaching process郾Some suggestionson theproblemsexisting inthe coursesetting andteaching processof foundationof materialscience andengineering including thereformof theoreticalteaching andpractical teachingmode were putforward and somespecific explanationswere given郾Key words Material ScienceandEngineering teaching reform curriculum setting 材料科学与工程基础 是国内各大院校材料学相关专业开 设的重要专业必修课程 是研究材料组成 结构 制备 性能以及应 用之间相互关系的一门重要学科 对学生后续材料类专业课程的学习 具有重要意义 1 材料科学与工程基础 具有知识点多 内容杂 难记忆等特点 学 生刚接触这门课程觉得难度大 不容易接受 为了提高学生的学习质量和效率 让学生真正掌握相关内容并能学以 致用 有必要对课程的教学模式进行改革 本论文通过分析 材料科学与工程基础 课程特点 结合教学过程中 遇到的问题 对课程设置 教学内容和教学模式等方面的改革提出了 初步建议 探讨了改革的必要性和可行性 2 4 1摇 材料科学与工程基础 课程教学现状分析 材料科学与工程基 础 是一门实践和应用性很强的综合性课程 包含了金属材料 无机 非金属材料 高分子材料以及复合材料等众多领域 涉及面很广 但是不同学校不同专业对学生的要求不同 我校材料化学和高分子材料科学与工程两个专业安排有该门课程 作 为基础必修课 48学时的课堂教学 课程安排时间为大三上学期 结合专业培养目标 选用化学工业出版社出版的 顾宜等编著的 材 料科学与工程基础 第二版 作为教材 1 教学内容可以分为四个部分 第一部分是材料的结构基础 介绍材料 的尺度 电子结构 原子堆积状态 固体转变和材料表面等概念 第 二部分是材料的组成与结构 是对第一部分的深化理解 分金属材料 无机非金属材料 高分子材料和复合材料四个部分讲解 第三个部 分是材料的性能 介绍了材料的力学性能 热学性能 光电磁性能以 及纳米效应 第四部分主要介绍材料的制备方法和成型加工工艺 从以上可以看出 本门课程内容多 涵盖面广 授课难度大 而作为现代文明三大支柱之一 新材料发展日新月异 这要求任课教 师能够紧跟前沿动态 对教师提出更高要求 另外 由于本科采取分段招生 学生基础不同 部分学生材料专业思想 更是不够坚定 这些因素导致学生学习积极性不高 不愿听课 从而导 致学习不充分 知识掌握不够系统 有些同学甚至产生厌学心理放弃 本课程学习 2摇 材料科学与工程基础 课程教学改革方案2郾1摇课程设置改革 目前 我校 材料科学与工程基础 课程安排在大三上学期 其目的 是强化学生专业意识 培养学生专业思维 同时将 无机化学 有机化学 分析化学 物理化学 等理论基础课程的教学 内容进行整合提炼 让学生学会运用已学知识分析材料科学领域问题 辅助学生锻炼专业能力 形成专业材198摇摇广摇州摇化摇工2019 年12月料科学素养 然而 在经过大量基础化学课程学习之后 有部分学生已经被较难的 课程吓退 甚至放弃专业知识学习 本门课程虽然涉及面很广 但是对学习本门课程的化学基础要求并不 高 因此本门课程可以安排至大二上学期 这样能够让学生尽早充分 认识自己所学专业 对稳固专业思想 构建专业思维具有更好的推动 作用 通过本门课程教学激发学生兴趣 让学生大致了解到材料专业特点 初步形成专业知识体系构架 2郾2摇教学内容改革理论知识的学习虽是必须 但是学起来确实比较 枯燥乏味 在统计学生调查问卷的过程中也确实体现出这一矛盾点 材料科学与工程基础 课程从原子结构讲起 该部分内容本身就比 较抽象难懂 此时可以展示一些动态原子 分子模型 既能够加强学生 的理解和记忆 又能够激发学生兴趣 另外 原子有序和无序部分 学生对晶体和空间排列缺乏立体思维 这 时展示一些动态图片更有利于学生建立空间思维 更好的接受相关知 识点 还可以布置一些课外手工作业 让学生自行构建一些晶体模型 并在 课堂给大家展示讲解 这既能增强学生对结构理解 还能锻炼其表达 能力 除了课堂知识讲解之外 需要配合相关习题练习进行知识巩固 还需 要师生之间交流答疑解惑 江苏海洋大学引进了 雨课堂冶等现代化网络工具 在这一环节提供 了很大帮助 通过雨课堂可以发布预习 复习资料以及相关习题 能够第一时间获 得学生学习状况和对知识掌握程度 学生则可以通过这一平台巩固所学知识 还可以通过自学内容拓宽视 野 通过在线平台交流还能够加深师生感情 起到调动学生学习兴趣的作 用 总之 利用好 教学 交流 辅导冶于一体的网络平台 有利于学生 利用好课下时间 扎实学习 将生活中的材料带入课堂的理论教学 能够拉近学生对课本理论知识 的生疏感 激发他们学习兴趣 起到事半功倍效果 例如 讲到无机非金属材料章节的硅酸盐材料部分 可以给同学们介 绍各种各样宝石的结构 帮他们揭开宝石的神秘面纱 讲到高分子材料章节时 可以给他们介绍生活中常见塑料制品的成分 例如水杯 矿泉水瓶 泡面盒以及塑料袋等等 将这些高分子材料 的结构 性能和使用说明结合起来 分析使用说明中使用参数的科学 依据 让同学理解所学理论的重要意义和现实价值 同学们在举例过程中踊跃发言 还能够营造出活跃的课堂氛围 带动 学习兴趣不高的同学快速融入到课堂学习 引入前沿知识 以科研反哺教学 随着材料科学发展 材料科学与工程基础 课程教学内容不应停留 在教材 因为教材知识更新明显滞后于日新月异的新材料行业发展 应该在课堂教学过程中引入最前沿研究成果 拓展学生知识面 开阔 学生视野 例如在讲授高分子晶态结构时 可以引入较为新颖的共价有机框架材 料 让学生认识新颖的高结晶度聚合物材料 5 为学生讲述培养三维 聚合物单晶背后的奋斗史 为其树立奋斗标杆 再例如讲授金属材料部分的等电子化合物时 可以将最新等电子化合 物用于电催化析氢的文章给大家做简要介绍 让大家充分认识材料应 用的无限可能 还有钙钛矿结构 教材中只做了简单介绍 学生并不能认识到该结构 优越性 也就难以做到以身在材料专业为荣 此时 将钙钛矿的前沿研究简单介绍 让学生了解到钙钛矿太阳能电 池对解决人类面临的能源危机难题具有很大帮助 是目前最热门的材 料之一 这将增强学生对专业信心 也增加了学生的使命感 诸如此类例子还有很多 通过这些先进材料研究前沿知识的介绍 能 够调节课堂氛围 激发学生学习兴趣 2郾3摇引导学生自主学习在完成课堂教学过程中 可以针对某个日常 现象或者生产实际中出现的难题 让学生通过查阅文献 资料等方式 经过讨论 归纳 分析和写作等环节 以ppt形式完成报告 在课 堂留有一点时间让他们与大家分享 鼓励大家探索 在完成调研过程中可以加深学生对材料知识的认识 同时 也能锻炼 学生的信息检索 提炼的能力 例如 在材料力学性能章节的拉伸实验部分 不同材料拉伸试验标准 工件的国家标准有哪些 可以让学生自行去查阅 归纳总结后给大家 介绍 在检索国家标准的同时同学们还能了解到国家标准来之不易 以及其 对材料行业的深远影响 另外 利用我校有利的实验室条件 引入科学试验 选择难易适当的科 研题目 鼓励学生利用课余时间到实验室进行探索研究 引导学生设 计方案并进行实际操作 例如 讲到天然橡胶与硫化天然橡胶的力学性能差异时 一些对此很 感兴趣的学生会自荐进入实验室进行尝试 设计一些配方 探索填充 剂和加工条件等对橡胶力学性能的影响 在实验过程中将理论知识与实际应用相结合 更有利于激发学生科学 研究的热情 提高学生分析问题和解决问题的能力 这样的方式也缓解了目前学校材料加工实验室设备不足的问题 对实 践教学有很好促进作用 2郾4摇考核机制改革考核是教学不可缺少的环节 多样化的教学方式 更需要科学合理的考核机制 学生的成绩不能仅仅从卷面成绩和出勤给出 也应结合文献查阅 课题调研及科研报告等方面考察学生的探索能 力 从而更切实际的给出学生的最终成绩 这种多方位的考核方式能更客观地展现学生在本课程学习中的综合 能力 基于此 本门课程采用 平时 期末冶的考核模式 而平时成绩除了出 勤和作业 还包括资料调研 科学探索等环节 例如 在讲解无机非金属材料章节的常见晶体结构部分 可以要求同 学们用Diamond或者CrystalMaker等软件绘制系列晶体结构图形 最 终以ppt形式展示给大家 老师则根据同学在ppt制作和讲解过程中的 表现和能力进行综合打分 作为平时成绩给分依据 做到更加客观 公平的评价 3摇结摇语在材料科学迅猛发展的大背景下 材料科学与工程基础 课程应该与时俱进 教学内容和教学方法都应该不断改革以适应新 形势 基于江苏海洋大学材料类专业特点和现状 对 材料科学与工程基础 课程的教学改革进行了探索和研究 经过几年教学实践 相关专业学生整体学习情况良好 学习主动性得 到改善 相当一部分学生课下能够主动查阅延伸文献 课上和课下都 能够积极讨论 今后还应继续探索 制定适合本校学生的教学内容 进一步调动学生 积极性 提高教学质量 培养材料类高素质人才 参考文献 1 摇顾宜 赵长生郾材料科学与工程基础郾第二版 M 郾北 京 化学工业出版社 xx 5 7郾 2 摇王守玲 吴英 王丽丽郾材料科学与工程基础课程教学改革 与实践 J 郾山东化工 2018 47 12 176 177郾