汪德偉

(北方民族大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

材料科學(xué)的發(fā)展及其應(yīng)用是人類社會(huì)進(jìn)步的階梯。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類生活水平的不斷提高，人們對(duì)新能源需求的急劇增加的同時(shí)也提出了更高的要求。新能源材料與器件專業(yè)正是在這種背景下誕生的2011年正式被教育部列為新增專業(yè)，北方民族大學(xué)在2012年獲得該專業(yè)的招生資格。材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是新能源材料與器件專業(yè)的核心課之一，被很多院校相關(guān)專業(yè)列為研究生入學(xué)考試的必考科目。該課程在工科基礎(chǔ)化學(xué)，大學(xué)物理及高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間起到紐帶和橋梁的作用，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和運(yùn)用基礎(chǔ)理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力起到了鋪墊和引領(lǐng)作用。該課程同時(shí)也是學(xué)生進(jìn)入材料科學(xué)領(lǐng)域的重要入門(mén)課程，為后續(xù)專業(yè)課程例如固體物理和半導(dǎo)體物理與器件的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，學(xué)生對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的掌握程度的好壞直接影響著學(xué)生對(duì)材料科學(xué)的興趣和知識(shí)面的廣泛程度，并直接影響著對(duì)后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的積極性。此外，針對(duì)西部民族院校學(xué)生基礎(chǔ)差異大的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已難以滿足新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的要求。為切實(shí)做好民族院校材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)構(gòu)建符合我校的教育教學(xué)模式是一項(xiàng)重要的課題。據(jù)此，在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)工作中開(kāi)展研究性教學(xué)，探討該課程的教學(xué)模式有利于培育學(xué)生的實(shí)踐能力，推動(dòng)社會(huì)急需的創(chuàng)新型新能源材料專業(yè)類人才的培養(yǎng)具有深遠(yuǎn)的意義。本文結(jié)合我校新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)該課程的教學(xué)模式進(jìn)行初步的探索和實(shí)踐，以獲取適合西部民族院校新能源材料與器件專業(yè)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式。

1 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程內(nèi)容的設(shè)置

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程著眼于材料的基本理論和共性問(wèn)題，以無(wú)機(jī)非金屬材料為基礎(chǔ)，但并不局限于無(wú)機(jī)非金屬材料，而是將金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料及復(fù)合材料等結(jié)合在一起[1]。因此課程內(nèi)容涵蓋面廣、理論知識(shí)多，還與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密?？傮w上講，課程內(nèi)容具有“五多一強(qiáng)”的特點(diǎn)，即：內(nèi)容頭緒多、概念定義多、原理規(guī)律多、理論推導(dǎo)多、交叉性強(qiáng)[2]。有時(shí)還要用到很多高中和初中學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)和幾何知識(shí)，而這些知識(shí)大部分被遺忘加之概念抽象而乏味、計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，讓學(xué)生難以理解，也就更談不上利用理論知識(shí)來(lái)解釋或者指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，這使得這部分學(xué)生逐漸失去了學(xué)習(xí)熱情和積極性。為此，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、制定適合我校學(xué)生并且科學(xué)合理的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》內(nèi)容將對(duì)提高該課程的教學(xué)效果，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法進(jìn)而將理論用于實(shí)踐具有重要的意義[3]。

1.2 西部民族院校學(xué)生的特點(diǎn)

西部民族院校的學(xué)生絕大多數(shù)來(lái)自于少數(shù)民族地區(qū)，以北方民族大學(xué)為例，少數(shù)民族學(xué)生比例高達(dá)60%并且農(nóng)村生源比例也高達(dá)65%，因此學(xué)生入學(xué)成績(jī)差異大、貧困生多，學(xué)習(xí)狀態(tài)不穩(wěn)定而且存在風(fēng)俗習(xí)慣和語(yǔ)言文化的差異。此外，“90后”學(xué)生普遍缺乏刻苦鉆研、嚴(yán)于律己的精神，學(xué)習(xí)自主性差，自身定位不明確，容易受周?chē)h(huán)境變化的影響。針對(duì)我校人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生特點(diǎn)，計(jì)劃從教學(xué)方法和教學(xué)手段入手對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革，從根本上提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，以適應(yīng)我校的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2 結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

新能源材料與器件專業(yè)主要培養(yǎng)掌握新能源材料、新能源器件設(shè)計(jì)與制造工藝、測(cè)試技術(shù)等方面的專業(yè)基本理論與基本技能的復(fù)合型人才。材料科學(xué)作為一門(mén)應(yīng)用性科學(xué)，無(wú)論是新能源材料的研究、制備還是實(shí)際應(yīng)用都離不開(kāi)材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的指導(dǎo)。在課程體系上，根據(jù)新能源材料與器件專業(yè)偏重?zé)o機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)，重點(diǎn)全面介紹材料共性知識(shí)，立足于解釋材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系等基本問(wèn)題、注重不同種類材料之間的交叉和滲透。但是幾乎所有的教材都受編者所在的學(xué)校學(xué)科設(shè)置和自身科研方向的影響，難免或多或少地增加其相對(duì)比較熟悉的知識(shí)點(diǎn)。這就需要結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生特點(diǎn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容做以優(yōu)化整合，調(diào)整之后的課程內(nèi)容主要包括三大部分-材料結(jié)構(gòu)、相圖和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，側(cè)重介紹材料組成、結(jié)構(gòu)、性能、制備和應(yīng)用之間的關(guān)系。涵蓋晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、相圖等難度大的章節(jié)，刻意放慢其講解速度給學(xué)生留有充分的理解消化時(shí)間。此外，及時(shí)布置作業(yè)和章節(jié)測(cè)試使學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步鞏固。對(duì)于新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)第一部分的時(shí)候需要花費(fèi)較多的時(shí)間來(lái)復(fù)習(xí)和彌補(bǔ)

相關(guān)知識(shí)，而最后一部分主要側(cè)重工藝學(xué)，后續(xù)還有相關(guān)的專業(yè)課或者選修課對(duì)其進(jìn)行專門(mén)詳細(xì)的講解，因此該部分內(nèi)容可做適當(dāng)刪減。此外，該課程不同章節(jié)之間的銜接性較差，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很容易遺忘一些已經(jīng)學(xué)過(guò)的重要知識(shí)點(diǎn)，因此需要對(duì)一些章節(jié)講授的順序需要進(jìn)行調(diào)整。例如，在課程教學(xué)中將第七章擴(kuò)散與固相反應(yīng)調(diào)整至第二章晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷后講解，因?yàn)榈谄哒潞偷诙裸暯有暂^強(qiáng)，而其他后續(xù)章節(jié)與第二章內(nèi)容相關(guān)性不強(qiáng)。

3 教學(xué)科研相結(jié)合

提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵，在教學(xué)過(guò)程中，緊跟學(xué)科最新發(fā)展方向、結(jié)合專業(yè)內(nèi)容及時(shí)介紹材料科學(xué)不斷涌現(xiàn)的新材料、新方法、新理論和新工藝，使學(xué)生在學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)理論的同時(shí)， 了解無(wú)機(jī)材料科學(xué)進(jìn)展及研究前沿， 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣; 另一方面，也能拓寬學(xué)生的知識(shí)面和培養(yǎng)學(xué)科思維，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)問(wèn)題的思考，為今后進(jìn)一步深造和從事科研工作打下基礎(chǔ)。例如，講授晶體結(jié)構(gòu)中石墨和金剛石結(jié)構(gòu)時(shí)，介紹化學(xué)組成同樣是碳的碳納米管、石墨烯和C60(富勒烯/足球烯)的結(jié)構(gòu)；講解晶體對(duì)稱性時(shí)，介紹準(zhǔn)晶的概念；講授表面結(jié)構(gòu)時(shí)，引入納米材料概念及其五大特性；講授潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕理論時(shí)引入超疏水的概念及現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例等等。此外，在講授學(xué)科前沿的同時(shí)介紹一些著名的科學(xué)家，進(jìn)一步增進(jìn)學(xué)生對(duì)材料科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

4 積極尋找不同課程之間的交叉點(diǎn)

在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》這門(mén)基礎(chǔ)理論課所講授的很多內(nèi)容在另一門(mén)專業(yè)性強(qiáng)的《新能源材料概論》中均有很多的應(yīng)用。將這些涉及到知識(shí)點(diǎn)尋找出來(lái)并及時(shí)加以聯(lián)系使學(xué)生對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解得到加深記憶也會(huì)更加深刻。例如第一章的晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在新能源材料概論課程中的鋰離子電池這一章中的電極材料結(jié)構(gòu)分析中會(huì)用到；第二章點(diǎn)缺陷和固溶體的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在新能源材料概論課程中的太陽(yáng)能電池和燃料電池等章節(jié)也得到具體的體現(xiàn)。

綜上所述，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是新能源材料與器件專業(yè)非常重要的一門(mén)專業(yè)核心課，為后續(xù)專業(yè)課程的開(kāi)展起到至關(guān)重要的作用也直接影響著后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，在建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的背景下，應(yīng)始終堅(jiān)持以學(xué)生為教學(xué)的中心，緊跟現(xiàn)代材料科學(xué)發(fā)展的步伐，不斷提高教學(xué)質(zhì)量以適應(yīng)新形勢(shì)下人才培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[2]孫 朗,張愛(ài)清.以創(chuàng)新為目的的民族高校材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)課程教學(xué)模式的探討[J]. 湖北科技學(xué)院學(xué)報(bào),2014,34(1):109-111.

[3]宋曉嵐.“無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建設(shè)與教學(xué)改革探討[J].理工高教研究,2004,23(2):109-111.