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摘要:无机材料工艺学是我校材料科学与工程专业与宝石及材料工艺学专业本科生的一门专业基础课。笔者在多年的教学过程中采用课堂互动、现场观摩、多媒体课件、读书报告、课堂答辩、改进考核方式等多种手段,提高学生的学习兴趣,以达到良好的教学效果。
关键词:无机材料工艺学;教学改革;教学研究
无机材料工艺学是我校材料科学与工程学院材料科学与工程专业方向与珠宝学院宝石及材料工艺学专业本科生的一门专业基础课。通过本课程的学习,学生们要掌握无机非金属材料制备的原理、生产工艺的共性和特殊性及其加工过程中物理、化学性质的变化,并全面了解无机非金属材料(包括无机胶凝材料、玻璃、陶瓷、耐火材料、人工晶体等)的基本性能、生产工艺和实际应用,强调基础理论与工程实践相结合,全面培养学生的各项能力。笔者长期从事本课程的教学工作,对教学方法的改革与创新进行了探索,取得了良好的效果。
本课程的内容主要分为两大板块:一为无机非金属材料制备原理方面的基础知识,包括水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等材料生产过程中的共性和特性,生产的基本工艺流程;二是无机非金属材料的分类(无机胶凝材料、玻璃、陶瓷、耐火材料、人工晶体等)及其性能、生产工艺和应用范围,要求学生了解材料科学与工程四要素(组成、结构、生产过程、材料性能与使用性能)之间的联系和基本规律。本课程的特点是描述基础理论较多,数学推导及相关计算较少,同时与材料科学基础、晶体学基础、材料物理、现代测试技术等专业课又有很紧密的联系,需要用到相关的基础知识。在讲授基础理论知识的过程中,要以不同材料的组成成分与结构、生产制备工艺、物理及化学性能与实际应用为主线讲解,对课程内容进行整合。
本课程的教学对象分别是我校材料科学与工程学院材料科学与工程专业方向与珠宝学院宝石及材料工艺学专业本科生,他们的专业方向既有联系又有区别,因此在教学上需要分别进行有针对性地调整,笔者通过方法及手段的创新,着重培养学生分析问题和解决问题的能力,具体做法如下:
1 基础理论教学注重条理,特设问题提高学习兴趣
基础理论教学过程中始终以材料的组成、结构、生产过程、材料性能与使用性能(材料科学与工程四要素)为主线讲解,使学生在复杂抽象的概念中找到其内在规律,掌握其本质。这些内容对于两个专业方向的学生来说都是必须要掌握的,在教学上,对两个专业的同学都是同样的要求,并未进行区分。
在教学过程中与学生互动交流,针对不同的知识,采取多种形式的教学方法,通过课堂提问、讨论,学生课下自学、提交读书报告等方式,充分调动学生学习的主动性和积极性。例如,笔者在对材料科学与工程专业的同学进行无机非金属材料生产工艺的教学时,上课前先提出几个问题——我们常见的碗碟、水杯、手机屏幕等是如何生产的?都是什么材料?能不能采用金属材料加工中常用的铸、锻、焊等工艺?问题一提出,课堂气氛立刻活跃起来,同学们你一言我一语开始讨论,等待大约几分钟,同学们充分讨论之后,一一点评他们的答案,并开始讲授无机非金属材料的制备工艺。而对于宝石及材料工艺学专业的同学,笔者更改了问题——和各种珠宝一样,中国古代的瓷器也是价值不菲,这些瓷器如何生产?宝石专业的同学对于这样的问题很有兴趣,可以吸引他们的注意,顺利展开教学。
2 多种手段结合,加深教学效果
结合材料科学与工程专业学生暑假小学期的认识实习实践教学环节,组织学生到各个材料生产企业去参观,在生产线上讲解目前国内水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料的生产工艺,将现代企业的生产流程演示给同学,使同学能够将生产流程中的各个环节与材料中的成分、工艺、组织、产品性能及应用相结合,并在讲述我国制造业多年来的发展成就时进行爱国主义教育,提高同学们的民族自豪感,把思想政治教育与科学知识的教学有机地结合起来。
充分利用多媒体及网络教学设施,制作各种课件,发挥其形象具体、图文并茂、信息丰富、易于理解的优势。在多媒体课件中将各种材料的生产制备工艺过程通过图片和动画进行形象地展示,突出讲解课程中的重点和难点,提高效率、增进理解,调动学生的各个感官参与学习,充分发挥想象力。例如在讲授玻璃分相这一现象时,用图片把具体过程分解展示,使学生更好地了解玻璃分相的原理及其相关影响因素,可以促进学生对这一过程的理解,教学效果良好;在给宝石专业的同学讲解混凝土的相關内容时,特地采用视频播放混凝土的拌和、输运、灌注、捣振及钢筋在混凝土中的锈蚀过程,可以很直观地把这些过程展示给同学们,弥补了他们在小学期无法到材料生产企业参观的缺陷,有助于强化及加深同学们对这些知识的理解。
另外,笔者经常在讲授某种材料时给同学们介绍该材料研究领域中国际国内最新的研究成果,就在课堂上直接连接到专业文献或者相关报道的网页,当场与同学们分析探讨,材料科学与工程专业的学生对这些内容都很感兴趣,积极参与讨论,有些同学甚至在大学生创新创业计划项目中就选择了相关问题进行深入研究。也有一些宝石专业的同学因此对材料科学产生了浓厚兴趣,在考研时转到了材料学院。
当然,多媒体课件也不是万能的,它既有优点也有缺点,制作多媒体课件比较费时,更新内容不可能做到实时,有些概念和公式的推导过程如果采用多媒体课件与板书相结合的方式,能达到事半功倍的效果。
3 考核方式形式多样,改进成绩评定方法
教学过程中,笔者不仅在课堂上与同学们积极互动交流,另外在课下布置必要的作业,要求同学们针对课堂上介绍的每种材料查阅国内外最新的资料,大量阅读相关文献,把学习后的体会整理为读书报告,并安排报告答辩,鼓励同学们就各自报告中的内容相互提问,促进他们独立思考,提高他们学习的积极性和主动性,进而提高他们的自学能力。
成绩的评定是教学中的重要环节,也是学生们最关心的,传统的成绩评定方式就是闭卷考试,为了得高分,学生们死记硬背,不求甚解,这样的考核方式只重结果,忽视了学生的综合能力,不利于培养学生的创新精神。针对这些问题,学校也采取了一些措施,要求教师们改革评定方式,把平时考察与闭卷考试结合起来,提高考察环节在最终成绩中所占的权重。笔者采用的是平时考察+实验报告+闭卷考试相结合的方式,其中平时考察(包括出勤表现、课堂提问、读书报告)和实验报告成绩占50%,闭卷考试成绩占50%,并且在闭卷考试中也加入了一些需要灵活运用所学知识才能解答的问题。在具体实施过程中,我们发现在平时考察中表现出色的同学,闭卷考试成绩也相对较好。说明这样的教学与考核方式对积极思考,勇于创新的学生是有利的。
在无机材料工艺学课程的教学过程中,我们需要不断改革与创新,才能培养国家急需的创新型人才。在今后的教学实践中,我们将进一步探索教学与考核方式的创新,加强与学生的互动,充分调动学生的积极性和主动性,采用多种教学手段相结合,加强引导,提高学生的学习兴趣,促进学生独立思考,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,争取将这门课程打造为培养新时代创新人才的金课。
参考文献:
[1] 林宗寿.无机非金属材料工学(第4版)[M].武汉:武汉理工大学出版社,2014.
[2] 刘智恩.材料科学基础(第4版)[M].西安:西北工业大学出版社,2013.
(作者单位:中国地质大学(北京)材料科学与工程学院)
关键词:无机材料工艺学;教学改革;教学研究
无机材料工艺学是我校材料科学与工程学院材料科学与工程专业方向与珠宝学院宝石及材料工艺学专业本科生的一门专业基础课。通过本课程的学习,学生们要掌握无机非金属材料制备的原理、生产工艺的共性和特殊性及其加工过程中物理、化学性质的变化,并全面了解无机非金属材料(包括无机胶凝材料、玻璃、陶瓷、耐火材料、人工晶体等)的基本性能、生产工艺和实际应用,强调基础理论与工程实践相结合,全面培养学生的各项能力。笔者长期从事本课程的教学工作,对教学方法的改革与创新进行了探索,取得了良好的效果。
本课程的内容主要分为两大板块:一为无机非金属材料制备原理方面的基础知识,包括水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等材料生产过程中的共性和特性,生产的基本工艺流程;二是无机非金属材料的分类(无机胶凝材料、玻璃、陶瓷、耐火材料、人工晶体等)及其性能、生产工艺和应用范围,要求学生了解材料科学与工程四要素(组成、结构、生产过程、材料性能与使用性能)之间的联系和基本规律。本课程的特点是描述基础理论较多,数学推导及相关计算较少,同时与材料科学基础、晶体学基础、材料物理、现代测试技术等专业课又有很紧密的联系,需要用到相关的基础知识。在讲授基础理论知识的过程中,要以不同材料的组成成分与结构、生产制备工艺、物理及化学性能与实际应用为主线讲解,对课程内容进行整合。
本课程的教学对象分别是我校材料科学与工程学院材料科学与工程专业方向与珠宝学院宝石及材料工艺学专业本科生,他们的专业方向既有联系又有区别,因此在教学上需要分别进行有针对性地调整,笔者通过方法及手段的创新,着重培养学生分析问题和解决问题的能力,具体做法如下:
1 基础理论教学注重条理,特设问题提高学习兴趣
基础理论教学过程中始终以材料的组成、结构、生产过程、材料性能与使用性能(材料科学与工程四要素)为主线讲解,使学生在复杂抽象的概念中找到其内在规律,掌握其本质。这些内容对于两个专业方向的学生来说都是必须要掌握的,在教学上,对两个专业的同学都是同样的要求,并未进行区分。
在教学过程中与学生互动交流,针对不同的知识,采取多种形式的教学方法,通过课堂提问、讨论,学生课下自学、提交读书报告等方式,充分调动学生学习的主动性和积极性。例如,笔者在对材料科学与工程专业的同学进行无机非金属材料生产工艺的教学时,上课前先提出几个问题——我们常见的碗碟、水杯、手机屏幕等是如何生产的?都是什么材料?能不能采用金属材料加工中常用的铸、锻、焊等工艺?问题一提出,课堂气氛立刻活跃起来,同学们你一言我一语开始讨论,等待大约几分钟,同学们充分讨论之后,一一点评他们的答案,并开始讲授无机非金属材料的制备工艺。而对于宝石及材料工艺学专业的同学,笔者更改了问题——和各种珠宝一样,中国古代的瓷器也是价值不菲,这些瓷器如何生产?宝石专业的同学对于这样的问题很有兴趣,可以吸引他们的注意,顺利展开教学。
2 多种手段结合,加深教学效果
结合材料科学与工程专业学生暑假小学期的认识实习实践教学环节,组织学生到各个材料生产企业去参观,在生产线上讲解目前国内水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料的生产工艺,将现代企业的生产流程演示给同学,使同学能够将生产流程中的各个环节与材料中的成分、工艺、组织、产品性能及应用相结合,并在讲述我国制造业多年来的发展成就时进行爱国主义教育,提高同学们的民族自豪感,把思想政治教育与科学知识的教学有机地结合起来。
充分利用多媒体及网络教学设施,制作各种课件,发挥其形象具体、图文并茂、信息丰富、易于理解的优势。在多媒体课件中将各种材料的生产制备工艺过程通过图片和动画进行形象地展示,突出讲解课程中的重点和难点,提高效率、增进理解,调动学生的各个感官参与学习,充分发挥想象力。例如在讲授玻璃分相这一现象时,用图片把具体过程分解展示,使学生更好地了解玻璃分相的原理及其相关影响因素,可以促进学生对这一过程的理解,教学效果良好;在给宝石专业的同学讲解混凝土的相關内容时,特地采用视频播放混凝土的拌和、输运、灌注、捣振及钢筋在混凝土中的锈蚀过程,可以很直观地把这些过程展示给同学们,弥补了他们在小学期无法到材料生产企业参观的缺陷,有助于强化及加深同学们对这些知识的理解。
另外,笔者经常在讲授某种材料时给同学们介绍该材料研究领域中国际国内最新的研究成果,就在课堂上直接连接到专业文献或者相关报道的网页,当场与同学们分析探讨,材料科学与工程专业的学生对这些内容都很感兴趣,积极参与讨论,有些同学甚至在大学生创新创业计划项目中就选择了相关问题进行深入研究。也有一些宝石专业的同学因此对材料科学产生了浓厚兴趣,在考研时转到了材料学院。
当然,多媒体课件也不是万能的,它既有优点也有缺点,制作多媒体课件比较费时,更新内容不可能做到实时,有些概念和公式的推导过程如果采用多媒体课件与板书相结合的方式,能达到事半功倍的效果。
3 考核方式形式多样,改进成绩评定方法
教学过程中,笔者不仅在课堂上与同学们积极互动交流,另外在课下布置必要的作业,要求同学们针对课堂上介绍的每种材料查阅国内外最新的资料,大量阅读相关文献,把学习后的体会整理为读书报告,并安排报告答辩,鼓励同学们就各自报告中的内容相互提问,促进他们独立思考,提高他们学习的积极性和主动性,进而提高他们的自学能力。
成绩的评定是教学中的重要环节,也是学生们最关心的,传统的成绩评定方式就是闭卷考试,为了得高分,学生们死记硬背,不求甚解,这样的考核方式只重结果,忽视了学生的综合能力,不利于培养学生的创新精神。针对这些问题,学校也采取了一些措施,要求教师们改革评定方式,把平时考察与闭卷考试结合起来,提高考察环节在最终成绩中所占的权重。笔者采用的是平时考察+实验报告+闭卷考试相结合的方式,其中平时考察(包括出勤表现、课堂提问、读书报告)和实验报告成绩占50%,闭卷考试成绩占50%,并且在闭卷考试中也加入了一些需要灵活运用所学知识才能解答的问题。在具体实施过程中,我们发现在平时考察中表现出色的同学,闭卷考试成绩也相对较好。说明这样的教学与考核方式对积极思考,勇于创新的学生是有利的。
在无机材料工艺学课程的教学过程中,我们需要不断改革与创新,才能培养国家急需的创新型人才。在今后的教学实践中,我们将进一步探索教学与考核方式的创新,加强与学生的互动,充分调动学生的积极性和主动性,采用多种教学手段相结合,加强引导,提高学生的学习兴趣,促进学生独立思考,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,争取将这门课程打造为培养新时代创新人才的金课。
参考文献:
[1] 林宗寿.无机非金属材料工学(第4版)[M].武汉:武汉理工大学出版社,2014.
[2] 刘智恩.材料科学基础(第4版)[M].西安:西北工业大学出版社,2013.
(作者单位:中国地质大学(北京)材料科学与工程学院)