白 静 滕 飞 黄明丽 罗绍华 齐建全

东北大学秦皇岛分校 河北秦皇岛 066004

21世纪，材料科学与工程技术是国家经济建设的重要基础和支撑之一。材料科学基础是材料科学与工程类学科的一门专业基础课程，这门课程既要密切联系理论，又要为其他专业课程打下扎实的基础[1]。通过材料科学基础课程教学，学生能较好地了解材料的成分与组织结构，合成与制备，材料的性能及应用的基本知识，相互关系及其影响规律；对培养学生科学的思维方法、创新能力及运用基础理论知识解决实际问题的能力作用巨大。高等教育专业设置变化和课程体系的改革以及材料科学技术的迅猛发展，对材料科学与工程类人才素质提出了新的要求，已从原来较单一的技术人才转变为高素质、宽口径的复合型人才，材料科学基础课程教学中存在的问题也日益显现。研究和探讨课程体系的优化，兼顾金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性和个性，对提高该课程教学效果，培养复合型人才具有十分重要的意义。

1 材料科学基础教学改革的基本思路

材料科学基础教学改革的基本思路是：以厚基础、宽口径、面向现代工程为前提，根据本校实际情况进行。2011年，我校应教育部要求开设功能材料新学科，而功能材料以所需知识领域宽、学科发展迅速区别于常规的结构材料学科。

(1)我校集合常年工作在金属材料、无机非金属材料和高分子材料教学和科研一线的教师编写了一本《材料科学基础》(功能材料用)新教材，融入金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性和个性知识，并结合经济与科技的发展以及本校学科建设的进展，突出《材料科学基础》理论的共性，书中尤其注意了不同种类材料之间知识的交叉和渗透。

(2)着重培养学生科学的思维方法和创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力，即注重培养学生获取知识、运用知识、创新知识的能力。功能材料领域材料科学发展非常迅速，课本的知识永远落后于最新的科研成果，因而，能力的发展重于知识的传授。

①我校对大学二年级的学生采用导师制培养方式，每位导师都有自己的专攻学术领域，而学生根据自己的兴趣爱好可以自主选择导师。在导师带领下，学生开始进入实验室，学习使用相关的实验仪器设备以及最新的学科动态。学校方面，给予大学二年级和三年级的学生一定的实验经费，通过创新实践培养学生的科研兴趣和自学能力。很多学生在教师的带领下参加各种国家级、省级科技竞赛，如全国大学生节能减排大赛和全国大学生挑战杯科技竞赛等，并多次获得奖项。2013年我院81002班本科生张溪溪等人“利用提钒弃渣制备锂离子电池正极材料LiFePO4及其电化学性能研究”，81002班侯瑞等人的“基于废弃锌锰干电池制备ZnMn2O4及其电化学性能研究”获得2013年“力诺瑞特”杯第六届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖。

②为切实做到“强专业、重实践”，我校采用3+1教学模式，即3年授课+1年毕业设计。在“3+1”模式的导向下，越来越多的学生在本科阶段有了更为清晰的专业成长目标。充足的毕业设计时间，使大四本科生充分参与到指导教师的科研课题中，对本专业的前沿领域和基础知识的实际应用有了深刻的了解，优秀大四学生能多次发表学术论文以及申请专利项目。例如，罗绍华(本校教师)、翟向乐(学生)、张雅倩(学生)、田勇(学生)、李辉(学生)，申请的发明专利“硅酸锰锂/纳米氧化物复合正极材料及其制备方法”(专利号：ZL 201110109725.0)已获国家知识产权局授权。

在教学过程中，适当安排部分章节让学生自学。学生通过查找相关参考书籍，总结概括自学部分的知识要点，科研领域的名人轶事，材料领域发展中的重大里程碑进展等，然后分小组分析讨论，提高学生的自学能力和对材料专业课的学习兴趣。此外，在教学安排中，每年度安排两次参观。一次是参观本校太阳能电池和锂离子电池实验室，一次是参观磁性材料生产企业，让学生可以理论联系实际，运用理论知识解决实际问题。我们还通过加强实验教学，提高学生的动手能力[2]。

2 将最新科研成果融入材料科学基础课程讲授中

在材料科学基础课程备课过程中，注意融入最新的相关领域的科研成果。学生觉得所学知识非常新鲜和超前，能够及时了解本学科的前沿动态，从而提升学习兴趣，对传统知识的理解亦会更为深刻。这种教学方法抓住了“90后”学生喜欢新鲜事物的特性，获得了良好的教学效果。

图1 强磁场对Fe-C二元合金相图共析点的影响

例如：在讲授Fe-C二元相图时，加入了全国优秀百篇博士论文获得者张宇东博士(东北大学毕业)关于10特斯拉强磁场对Fe-C相图影响的内容[2]。强磁场的使用会使共析点向高温高碳的方向移动(如图1所示)。从而将课本中平衡相图的局限打破，引入了外场对平衡相图的影响。

另外，在讲述固态相变—马氏体转变章节时，讲授应用马氏体相变过程中的体积效应可以实现温控形状记忆效应。在该部分，融入了最新的研究成果，说明由马氏体相变引起的形状记忆效应不仅可以由温度场驱动，还可以由磁场驱动，由此产生一类新的智能材料被称为磁控形状记忆合金，它兼具大的磁场诱导应变(传统的温控形状记忆合金)以及快速的响应频率(压电陶瓷和磁致伸缩材料)，现已成为国际范围内智能材料的研究热点，从而补充和扩展了原有的知识体系。

3 合理运用板书与多媒体教学方式

材料科学基础课程内容多且抽象性、理论性强，为了提高该课程的教学效果，应该采用有效的教学手段和教学方法。

传统的板书教学是课堂教学的一种重要手段[3,4]。板书这种教学手段数百年来在教学发展史上起到了重要的作用，即使在科技高度发达的今天，也始终没有退出历史舞台。但是单纯使用板书教学的局限性也是显而易见的，如信息容量小且板书内容不易保存，缺乏生动性和趣味性，学生很难保持持续的注意力，已不能完全满足课堂教学的需求。

随着社会的不断进步和科学技术的迅速发展，多媒体教学已经启动并迅速开展。与板书相比，多媒体教学有很多优点，能创造出一个有声有色、图文并茂的教学环境，把抽象的事物直观化，把复杂的问题简单化，为教师教学的顺利实施提供形象的表达工具，从而可以激发学生的学习兴趣。如将F-R位错源、位错扫过、位错的多滑移和交滑移、热聚合物拉伸变形、马氏体的表面浮凸现象等由书本的平面教学转为多媒体3D教学，使原来单调的课堂教学直观生动、新奇有趣，易于学生理解和接受，激起学生的学习兴趣。多媒体教学省去教师板书的时间，可以增加课堂信息量，提高课堂教学效率。

当然，也有教师指出过多使用多媒体手段的弊端，如教师备课不充分，多媒体教学要求教师制作课件，因而没有充足的时间备课；有的教师自己不制作课件，使用其他教师的课件，不能把课本知识充分消化理解，把讲课变成了“念课”，不利于学生学习能力、思维能力和创新能力的培养。而且一旦停电，讲课教师便束手无策，影响正常上课秩序。因此，授课教师必须充分备课、认真备课，将课本知识深刻理解，并且充分了解学生的知识水平，将学生难于理解的知识点用通俗易懂的语言流利地表达出来。课堂教学时使用恰当的教学方式，利用板书和多媒体课件相结合的方式来授课。将理论知识和一些不易使用板书的教学内容用多媒体课件呈现；对于一些学生应重点掌握的知识点则使用板书的形式着重强调。将每堂课的知识点精心组织，恰当地设置问题进行启发，并预见学生的回答。从而达到板书、多媒体与启发式教学完美地结合，保证教学按照预期效果顺利完成。

4 结束语

综上所述，材料科学基础是一门传统的基础课程，在建设创新型国家以及材料科学快速发展、本科教育向应用型方向转变的背景之下，该课程的教学要求、目标、重点、手段都已发生了根本性的变化。紧跟现代材料科学发展的步伐，及时更新和充实材料科学的最新理论及应用成果，使课堂教学与实践教学相结合，才能卓有成效地提高材料科学基础课程的教学质量。

[1]周细应,李培耀,童建华.《材料科学基础》教学改革的实践探讨[J].上海工程技术大学教育研究,2005(2):1-3.

[2]张宇东.强磁场下钢的扩散型相变的理论与实验研究[D].沈阳:东北大学,2007.

[3]范群成,徐彤,席生岐.研究型教学在“材料科学基础”课程的实践与思考[J].中国大学教学,2012(8):61-62.

[4]贾淑果,宁向梅,田保红.材料科学基础多媒体教学探讨[J].中国现代教育装备,2010(5):87-89.

[5]代凯.大学本科材料科学基础课程教改初探[J].牡丹江师范学院学报:自然科学版,2011(1):66-68.

附：

工程材料及材料科学(与工程)基础课程协作组简介

工程材料及材料科学(与工程)基础课程协作组是高校间具有协作性和学术性的组织，课程协作组的宗旨是研究教学改革工作，交流教学经验，开展课程协作，以提高工程材料、材料科学(与工程)基础课程的教学质量和教学水平。

工程材料及材料科学基础课程协作组的前身是金属材料及热处理、金属学与热处理教材编写组，1980年正式命名为“金属材料及热处理、金属学与热处理”课程协作组，其后又改称为“工程材料及材料科学(与工程)基础”课程协作组。

1962年冬天及1963年5月，分别在西安、杭州召开了全国高等工科院校机械类专家会议，参加会议的代表除了各学科专业教材编审、委员会委员的高校代表外，还有相关研究所和工厂的代表。成立了机械类各学科专业教材编审委员会，推选了各专业教材编写委员会委员名单。各个专业教材编审委员会讨论及确定了各门课程的教学大纲(含生产实习和毕业实习大纲)；确定了各门课程的编审委员会和主编、主审。例如：《金属学》(上海交通大学徐祖耀)；《金属学与热处理》(北京理工大学石霖)等。

1972年年底及1973年5月，机械部组织专家分别在西安与济南召开教学成果及教学经验座谈会和机械类热加工专业教材编审组会议。各高校代表深感责任重大，解决教材的有无及编写好各门课的教材是急需解决的大问题。在济南会议上成立了《金属材料及热处理》和《金属学及热处理》教材编写组。《金属材料及热处理》和《金属学及热处理》教材编写组即课程协作组的前身。

1974年出版了各门课的第1版教材，教材署名为《金属材料及热处理》《金属学及热处理》教材编写组。

1978年机械部教育局在天津召开机械类各专业教材编写会议，决定在第1版的基础上重新编写各课程教材。决定《金属学与热处理》由河北工学院王建安负责(东北重型机械学院崔明勋主审)；《金属材料及热处理》由东北重型机械学院杨慧心及上海机械学院史美堂负责。为保证教材质量，机械部决定从各高校抽调部分教师，在机械工业出版社内成立教材编写室。

1979～1980年间，先后出版了史美堂主编、东北重型机械学院杨慧心参编的《金属材料及热处理》，王建安主编、东北重型机械学院崔明勋主审的《金属学与热处理》。

1980年机械部为了加强两门课的教学管理及提高教学质量，决定在原教材编写组的基础上成立金属材料及热处理、金属学与热处理课程协作组，东北重型机械学院(燕山大学)为课程协作组组长单位，湖南大学、合肥工大为副组长单位(后陕西机械学院、北京理工大学为副组长单位)。每两年召开一次会议。交流各高校的教学改革情况；根据形势修订教学大纲；根据需要编写《金属材料及热处理》《金属学与热处理》教材及其实验指导书；探讨各章节的教学方法及两门课的教学方法、改革经验交流；负责两门课教学质量的提高。

1980～2001年“金属材料及热处理、金属学与热处理”课程协作组共召开9届课程协作组会议。

机械部取消后，为提高两门课的教学水平及教学质量，2001年原机械部“金属材料及热处理、金属学与热处理” 课程协作组改为全国“工程材料与材料科学基础”课程协作组，成立了“工程材料与材料科学基础”课程协作组理事会。推选清华大学为理事长单位；燕山大学(兼秘书长)、湖南大学为副理事长单位；清华大学、燕山大学、湖南大学、西安理工大学、西南交通大学、哈尔滨工业大学、山东工业大学为理事单位。由“工程材料与材料科学基础”课程协作组理事会主办全国“工程材料与材料科学(与工程 )基础”课程教学会议，并在会议期间改选理事会。

三十余年来，“金属材料及热处理、金属学与热处理”(工程材料与材料科学基础)课程协作组做了大量工作，召开了14届课程协作组会议或全国性教学会议，对工程材料、材料科学基础、材料科学与工程基础课程的教学水平及教学质量的提高起到了重要的作用，取得了丰硕成果。据不完全统计，已建设7门国家级精品课、17门省级精品课、7个国家级教学团队(北京工业大学、郑州大学、山东大学、清华大学、东北大学、北京科技大学、燕山大学)、2个国家级材料科学与工程实验教学中心(燕山大学、清华大学)。