材料科學教學方法

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材料科學基礎課程是我校材料成型與控制工程專業重要的一門專業基礎課之一，也是許多學校研究生入學的必考課程。該課程內容在學科知識構建中起著“基石”的作用，對學生后續專業課的學習及專業知識體系的構筑具有非常重要的作用。該課程內容包括金屬學、熱處理、材料力學性能、工程材料以及工程應用等內容。其特點是原理、規律多；需要記憶的概念、定義多；課程內容知識點多而抽象；而理論計算少(即具有“三多一少”的特點)。多年來學生普遍反映這門課程“難理解、難記憶、難應用”，造成學生學習興趣不高，學習效果不理想。為了解決這些問題，授課教師需要更新教育觀念，即由原來的注重專業教育向注重能力與素質教育進行轉變，強調在寬專業知識面上對學生進行綜合素質的提高，培養既掌握材料科學與工程基本原理，又通曉材料制備與加工、組成與結構、性能與應用等系統知識的寬專業人才。落實到課堂教學上來講，就要從具體的教學實踐出發，改革教學方法，注重培養學生科學的思維方法與創新能力，大力提倡學生的自主學習，并注重理論與實際的整合，以提高課程的教學質量，培養學生的綜合素質。課堂教學作為大學人才培養的主渠道和主戰場，長期以來普遍采用的教學方法是以教師為主角的課堂講授法。所謂講授法是通過教師的口頭語言表述、講解、講演等形式，系統地向學生傳授知識的方法。這種傳統的教學方法的主要優點是教師能夠用學生易懂的形式有效地概括學科內容，知識傳授的準確性高；但其弊端是教師只注重知識點的傳授，忽視學生能力的培養，不能充分發揮學生的主體作用。這種以教師為主的單一的填鴨式、注入式講授，使課堂教學主體的學生被滿堂灌，僅僅是被動地聽講、記筆記，而不能積極思考問題，這就使學生學習的積極性和主動性嚴重受挫，創新思維和求知欲望遭到了無情的抑制，難以品嘗到思考的快樂和成功的樂趣，容易產生厭學情緒。隨著當今社會對“厚基礎、寬口徑、能力強、素質高”的高科技復合型人才的需求，顯然傳統的尺講臺一人唱戲的教學方法已日益不能適應現代教育的要求，為此我們在教學實踐中針對不同的授課內容嘗試采取不同的教學方法，使教學效果成倍增加。

1啟發教學法

啟發教學法就是在教學過程中通過教師的活動啟發引導學生主動、自覺地去獲得知識。其出發點是要學生形成一種自求自得的學習意識，并最終做到學懂會用，教師在這里扮演的角色就是“授人以漁”。這種教學方法強調在傳授知識的同時，重視學生創造性思維能力的培養；強調學生既是受教育對象，又是具有主觀能動性的認識主體，可極大地調動學生學習的積極性與主動性。隨著知識經濟的興起，社會對創新型人才需求日益迫切，啟發式教學作為培養創新型人才的有效手段正被廣泛地應用于教學實踐。在課堂教學中，掌握圍繞主題發問的技巧，精心沒計各種啟發式問題，進行互動提問，鼓勵學生大膽發表自己的見解，讓他們有充分的空間進行自主學習、獨立思考，對于提高學生學習的主動性，培養學生的實踐能力和創新能力是至關重要的。課堂是求知的地方，既為求則必有疑，為此在教學過程中應根據具體問題巧設疑問，多設計“是什么”、“為什么”等問題，留給學生思考的余地、判斷的空間，才能調動學生學習的積極性，真正引導學生學會發現問題、思考問題和解決問題。例如金屬凝固原理中的形核理論這部分內容概念、原理、規律及公式推導多，既抽象又難以理解，學生學習興趣不高。為此在處理這部分內容時利用形象、恰當地舉例，并且在舉例過程中層層設疑，吸引學生的注意力，激發學習興趣，最大限度地調動學生在課堂上動腦筋想問題的積極性，讓他們隨同老師攻克一個又一個難點。比如關于非自發形核的內容，就以人工降雨引入，人工降雨學生都知道，即通過向空中發射AgI炮彈來增大降雨量，于是我就以此作為切人點，向學生提出問題“為什么人工降雨能增大降雨量?”帶著這個“啟”就能有效地引導學生主動的“發”，在講解的過程中又不斷穿插與之相關的問題，迫使學生主動地去思考，自己去找尋問題的答案，最終就會得出“非自發形核與自發形核相比可降低形核功，從而提高形核率”的結論。

2直觀教學法

直觀教學法就是通過運用實物、掛圖、模型等教學媒體創設具有情緒色彩的具體生動的形象或場景，激發學生的學習興趣，使學生在學習過程中達到精神集中與愉悅的境界。運用直觀性教學法，可以培養學生敏銳的觀察力、豐富的想象力和準確的判斷力，充分發揮學生認知的主體作用，培養學生學習的積極性、主動性和創造性，發展學生分析、歸納、推理判斷等各種能力，對提高該課程的教學效果具有非常重要的實際意義。為了更好地進行直觀教學法，首先課前教師應該認真鉆研教材，深刻領會授課內容，做到胸有成竹，這樣講課時才能深入淺出，才能使學生真正聽懂。另外要選擇好直觀教具，明確所要達到的目的和要求，處理好講課和使用教具的關系，使直觀性教學有利于啟發學生的思維，有利于學生獲得深刻的記憶。這就要求教師在備課時，要仔細考慮如何引導學生對直觀教具進行觀察、分析并提出問題，啟發學生積極思維、形成概念、找到規律、加深記憶，這樣才能使直觀性教學收到預期的效果。例如，工程中許多零件，如齒輪、軸、彈簧等，它們在實際使用中受到的是交變載荷，主要的失效形式是疲勞斷裂，疲勞斷裂往往是在低于零件的屈服極限下發生的，斷裂前幾乎不發生任何塑性變形，是一種無任何預兆的、突然的脆性斷裂，危險性極大。以前學生在學習這部分內容時，往往不理解何謂疲勞斷裂，因此教師在講述金屬的疲勞這部分內容時，就可以選擇一根鐵絲作為教具進行現場演示：用手在鐵絲兩端使勁拉不能把它拉斷，而反復彎折卻能把它折斷。我就問學生：“為什么會出現這種現象呢?”通過教師的演示實驗并提出問題可以啟發學生思維，使學生的全部認知能力都積極地活動起來，從而培養學生創造性的思維能力。在此期間教師再進行適當地思維引導，學生就會明白原來這是由于鐵絲在來回彎曲過程中受到的是交變載荷，交變載荷的反復作用使鐵絲在外加應力小于抗拉強度時，在鐵絲內部或表面的某些缺陷處萌生裂紋，而裂紋擴展導致鐵絲最終產生了疲勞斷裂。

3導學討論教學法

在教師指導下的學生自主學習稱為導學。皮亞杰的建構主義學習理論認為，知識不是通過傳授得到的，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助他人f包括教師與學習伙伴)的幫助，利用必要的學習資料，主動建構知識的過程，學習者要以原有知識經驗為基礎，對知識進行加工、改造、提煉、創造，從而建構起新的知識。他的建構理論強調了學習主體的主觀性和主動性。導學討論教學法是教師根據教學目的設計出具有一定深度的問題，并根據學生的實際，把握學生的程度，預測學生的熱情，組織好課堂討論。在實施這種教學法時要注意以下幾點：

(1)討論的問題要有一定深度，并具有啟發性。要使學生動腦之后才得以回答，這樣的討論才能達到良好的效果。太簡單，學生不假思索就能回答；太難，學生又會失去信心。

(2)討論的問題要有程序性。

(3)討論的形式可以采用小組式即一個問題幾個人共同商量的小組討論法或全班集體討論法。

(4)討論的時間要充足，切忌蜻蜓點水。教師在組織學生討論之前，就應考慮到留給學生充分的獨立思考與集體討論的時間。否則，議論時間倉促，討論不到位，敷衍了事，根本就達不到討論的目的。

(5)討論時教師要及時參與、啟發指導，切忌放任自流。課堂討論不僅僅是學生活動，教師作為組織者也要積極“投身到學生討論的洪流中”，使討論充滿互動性，這樣才能使課堂討論達到理想的效果。

(6)及時對課堂討論進行總結。對課堂討論進行總結十分重要，它不僅會使討論中暴露出的問題得到及時修正，使學生獲得正確的觀點和系統的認識，而且能進一步加深學生對基本理論的理解。通過教師的畫龍點睛、切中要害地總結分析，學生們才會獲得比較明確的認識，這樣的討論式教學學生才會真正有收獲。例如，在講到鐵碳相圖這部分內容時，由于學生在此之前已經學習過二元合金相圖的基本知識，而鐵碳相圖實際上是由幾種基本的二元合金相圖f一個包晶相圖、一個共晶相圖、一個共析相圖、兩個勻晶相圖)組合而成，因此在教學中對于這部分教學內容嘗試導學討論法效果就非常不錯。在課堂討論前的1-2周將討論題告訴學生，要求學生以組為單位在查閱相關資料的基礎上寫出發言提綱。課堂討論時每題由各小組派代表發言，闡述自己觀點，通過討論以達到取長補短，完善各自認識的效果。期間我及時對課堂討論內容進行啟發指導和總結，并對學生表現進行打分。導學討論教學法讓學生積極主動地參與到教學中來，把學習的主動權交給學生，能讓學生對已經學過的知識進行自我整合，可以提高學生的自主學習能力，充分調動他們的學習積極性，從而收到事半功倍的效果。

4比較教學法

比較是人們認識、鑒別事物的一種方法，也是一種有效的教學方法。俄國教育家烏申斯基說：“比較是一切理解和思維的基礎；我們都是通過比較來了解世界的一切?！北容^教學法就是把彼此之間具有某種聯系的教學內容放在一起加以對比分析，以確定異同關系。在課程教學中運用比較教學法有利于引導學生利用已有知識與經驗，主動探索知識的發生與發展，可以使學生能更準確、更深層次地把握教學內容，更好地認識事物的本質與特征，使學生獲得的新知識更加鮮明、準確、深刻、牢固。根據教學內容的不同，可采取列表比較法、異同比較法等。列表比較法是教學中經常采用的一種教學方法。材料科學基礎課程涉及面廣、內容繁而雜，需要掌握的知識點很多，因此在教學中采用列表法可以幫助學生將零散孤立的知識串聯起來，化繁為簡，突出重點，在比較中加深理解和記憶，提高對知識的掌握效果。例如鋼鐵材料這一章內容龐大，涉及鋼的種類繁多，易于混淆、不便記憶，因此筆者在教學中對于這部分內容采用了列表比較法，表格中包括鋼的類別、典型牌號、含碳量、合金元素作用、熱處理特點、使用態組織、性能要求及用途等，表格在上課前交給學生，由學生自己填充，這樣可以引導學生課下在已有知識的基礎上通過自學對學習內容進行分析、歸納、概括和總結，而課堂則采取以學生為主、教師為輔的教學方式對表格內容進行分析討論。這種列表比較法與導學討論法的有機結合可以激發學生學習興趣，開拓思維，提高他們分析問題與解決問題的能力。在“材料科學基礎”課程中有許多性質相近的概念，學生學習起來很容易混淆，采用異同比較法可以在比較鑒別中加深對概念的認識，從而促進理解和記憶。例如索氏體與回火索氏體，都屬于珠光體類型的組織，從相組成上來講它們都是由儀和Fe3C兩相構成，這是它們的相同點；但索氏體是通過正火得到的組織，而回火索氏體需先淬火再高溫回火，正是由于它們形成條件不同，因此其組織形態不同，索氏體中的滲碳體呈片狀，而回火索氏體中的滲碳體呈顆粒狀，組織形態的差異造成其力學性能的不同。通過以上的分析比較，不僅可以使學生從本質上認清這兩個概念的異同點，而且可以教會學生一種學習和研究的方法，從而舉一反三、觸類旁通，提高學生對知識的消化、遷移和運用的能力，培養學生的創造性思維。

5結語

“師教之功，貴在引導”，教師的職責除了授業解惑外，更重要的在于激發學生的學習興趣，使學生自主地、能動地、創造性地進行學習，以培養學生的自主學習意識，提高學生的學習能力，全面實現教學目標。大學生素質教育的核心是創新教育，其主渠道是課堂教學，因此在今后的教學中我們還需不斷地解放思想、更新觀念，努力鉆研教學內容，進一步改進教學方法，努力為學生營造一種積極主動、和諧、生動活潑的課堂氛嗣，充分調動學生學習的主動性和積極性，使其真正成為學習的主人。