材料科学教学方法

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材料科学基础课程是我校材料成型与控制工程专业重要的一门专业基础课之一，也是许多学校研究生入学的必考课程。该课程内容在学科知识构建中起着“基石”的作用，对学生后续专业课的学习及专业知识体系的构筑具有非常重要的作用。该课程内容包括金属学、热处理、材料力学性能、工程材料以及工程应用等内容。其特点是原理、规律多；需要记忆的概念、定义多；课程内容知识点多而抽象；而理论计算少(即具有“三多一少”的特点)。多年来学生普遍反映这门课程“难理解、难记忆、难应用”，造成学生学习兴趣不高，学习效果不理想。为了解决这些问题，授课教师需要更新教育观念，即由原来的注重专业教育向注重能力与素质教育进行转变，强调在宽专业知识面上对学生进行综合素质的提高，培养既掌握材料科学与工程基本原理，又通晓材料制备与加工、组成与结构、性能与应用等系统知识的宽专业人才。落实到课堂教学上来讲，就要从具体的教学实践出发，改革教学方法，注重培养学生科学的思维方法与创新能力，大力提倡学生的自主学习，并注重理论与实际的整合，以提高课程的教学质量，培养学生的综合素质。课堂教学作为大学人才培养的主渠道和主战场，长期以来普遍采用的教学方法是以教师为主角的课堂讲授法。所谓讲授法是通过教师的口头语言表述、讲解、讲演等形式，系统地向学生传授知识的方法。这种传统的教学方法的主要优点是教师能够用学生易懂的形式有效地概括学科内容，知识传授的准确性高；但其弊端是教师只注重知识点的传授，忽视学生能力的培养，不能充分发挥学生的主体作用。这种以教师为主的单一的填鸭式、注入式讲授，使课堂教学主体的学生被满堂灌，仅仅是被动地听讲、记笔记，而不能积极思考问题，这就使学生学习的积极性和主动性严重受挫，创新思维和求知欲望遭到了无情的抑制，难以品尝到思考的快乐和成功的乐趣，容易产生厌学情绪。随着当今社会对“厚基础、宽口径、能力强、素质高”的高科技复合型人才的需求，显然传统的尺讲台一人唱戏的教学方法已日益不能适应现代教育的要求，为此我们在教学实践中针对不同的授课内容尝试采取不同的教学方法，使教学效果成倍增加。

1启发教学法

启发教学法就是在教学过程中通过教师的活动启发引导学生主动、自觉地去获得知识。其出发点是要学生形成一种自求自得的学习意识，并最终做到学懂会用，教师在这里扮演的角色就是“授人以渔”。这种教学方法强调在传授知识的同时，重视学生创造性思维能力的培养；强调学生既是受教育对象，又是具有主观能动性的认识主体，可极大地调动学生学习的积极性与主动性。随着知识经济的兴起，社会对创新型人才需求日益迫切，启发式教学作为培养创新型人才的有效手段正被广泛地应用于教学实践。在课堂教学中，掌握围绕主题发问的技巧，精心没计各种启发式问题，进行互动提问，鼓励学生大胆发表自己的见解，让他们有充分的空间进行自主学习、独立思考，对于提高学生学习的主动性，培养学生的实践能力和创新能力是至关重要的。课堂是求知的地方，既为求则必有疑，为此在教学过程中应根据具体问题巧设疑问，多设计“是什么”、“为什么”等问题，留给学生思考的余地、判断的空间，才能调动学生学习的积极性，真正引导学生学会发现问题、思考问题和解决问题。例如金属凝固原理中的形核理论这部分内容概念、原理、规律及公式推导多，既抽象又难以理解，学生学习兴趣不高。为此在处理这部分内容时利用形象、恰当地举例，并且在举例过程中层层设疑，吸引学生的注意力，激发学习兴趣，最大限度地调动学生在课堂上动脑筋想问题的积极性，让他们随同老师攻克一个又一个难点。比如关于非自发形核的内容，就以人工降雨引入，人工降雨学生都知道，即通过向空中发射AgI炮弹来增大降雨量，于是我就以此作为切人点，向学生提出问题“为什么人工降雨能增大降雨量?”带着这个“启”就能有效地引导学生主动的“发”，在讲解的过程中又不断穿插与之相关的问题，迫使学生主动地去思考，自己去找寻问题的答案，最终就会得出“非自发形核与自发形核相比可降低形核功，从而提高形核率”的结论。

2直观教学法

直观教学法就是通过运用实物、挂图、模型等教学媒体创设具有情绪色彩的具体生动的形象或场景，激发学生的学习兴趣，使学生在学习过程中达到精神集中与愉悦的境界。运用直观性教学法，可以培养学生敏锐的观察力、丰富的想象力和准确的判断力，充分发挥学生认知的主体作用，培养学生学习的积极性、主动性和创造性，发展学生分析、归纳、推理判断等各种能力，对提高该课程的教学效果具有非常重要的实际意义。为了更好地进行直观教学法，首先课前教师应该认真钻研教材，深刻领会授课内容，做到胸有成竹，这样讲课时才能深入浅出，才能使学生真正听懂。另外要选择好直观教具，明确所要达到的目的和要求，处理好讲课和使用教具的关系，使直观性教学有利于启发学生的思维，有利于学生获得深刻的记忆。这就要求教师在备课时，要仔细考虑如何引导学生对直观教具进行观察、分析并提出问题，启发学生积极思维、形成概念、找到规律、加深记忆，这样才能使直观性教学收到预期的效果。例如，工程中许多零件，如齿轮、轴、弹簧等，它们在实际使用中受到的是交变载荷，主要的失效形式是疲劳断裂，疲劳断裂往往是在低于零件的屈服极限下发生的，断裂前几乎不发生任何塑性变形，是一种无任何预兆的、突然的脆性断裂，危险性极大。以前学生在学习这部分内容时，往往不理解何谓疲劳断裂，因此教师在讲述金属的疲劳这部分内容时，就可以选择一根铁丝作为教具进行现场演示：用手在铁丝两端使劲拉不能把它拉断，而反复弯折却能把它折断。我就问学生：“为什么会出现这种现象呢?”通过教师的演示实验并提出问题可以启发学生思维，使学生的全部认知能力都积极地活动起来，从而培养学生创造性的思维能力。在此期间教师再进行适当地思维引导，学生就会明白原来这是由于铁丝在来回弯曲过程中受到的是交变载荷，交变载荷的反复作用使铁丝在外加应力小于抗拉强度时，在铁丝内部或表面的某些缺陷处萌生裂纹，而裂纹扩展导致铁丝最终产生了疲劳断裂。

3导学讨论教学法

在教师指导下的学生自主学习称为导学。皮亚杰的建构主义学习理论认为，知识不是通过传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助他人f包括教师与学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，主动建构知识的过程，学习者要以原有知识经验为基础，对知识进行加工、改造、提炼、创造，从而建构起新的知识。他的建构理论强调了学习主体的主观性和主动性。导学讨论教学法是教师根据教学目的设计出具有一定深度的问题，并根据学生的实际，把握学生的程度，预测学生的热情，组织好课堂讨论。在实施这种教学法时要注意以下几点：

(1)讨论的问题要有一定深度，并具有启发性。要使学生动脑之后才得以回答，这样的讨论才能达到良好的效果。太简单，学生不假思索就能回答；太难，学生又会失去信心。

(2)讨论的问题要有程序性。

(3)讨论的形式可以采用小组式即一个问题几个人共同商量的小组讨论法或全班集体讨论法。

(4)讨论的时间要充足，切忌蜻蜓点水。教师在组织学生讨论之前，就应考虑到留给学生充分的独立思考与集体讨论的时间。否则，议论时间仓促，讨论不到位，敷衍了事，根本就达不到讨论的目的。

(5)讨论时教师要及时参与、启发指导，切忌放任自流。课堂讨论不仅仅是学生活动，教师作为组织者也要积极“投身到学生讨论的洪流中”，使讨论充满互动性，这样才能使课堂讨论达到理想的效果。

(6)及时对课堂讨论进行总结。对课堂讨论进行总结十分重要，它不仅会使讨论中暴露出的问题得到及时修正，使学生获得正确的观点和系统的认识，而且能进一步加深学生对基本理论的理解。通过教师的画龙点睛、切中要害地总结分析，学生们才会获得比较明确的认识，这样的讨论式教学学生才会真正有收获。例如，在讲到铁碳相图这部分内容时，由于学生在此之前已经学习过二元合金相图的基本知识，而铁碳相图实际上是由几种基本的二元合金相图f一个包晶相图、一个共晶相图、一个共析相图、两个匀晶相图)组合而成，因此在教学中对于这部分教学内容尝试导学讨论法效果就非常不错。在课堂讨论前的1-2周将讨论题告诉学生，要求学生以组为单位在查阅相关资料的基础上写出发言提纲。课堂讨论时每题由各小组派代表发言，阐述自己观点，通过讨论以达到取长补短，完善各自认识的效果。期间我及时对课堂讨论内容进行启发指导和总结，并对学生表现进行打分。导学讨论教学法让学生积极主动地参与到教学中来，把学习的主动权交给学生，能让学生对已经学过的知识进行自我整合，可以提高学生的自主学习能力，充分调动他们的学习积极性，从而收到事半功倍的效果。

4比较教学法

比较是人们认识、鉴别事物的一种方法，也是一种有效的教学方法。俄国教育家乌申斯基说：“比较是一切理解和思维的基础；我们都是通过比较来了解世界的一切。”比较教学法就是把彼此之间具有某种联系的教学内容放在一起加以对比分析，以确定异同关系。在课程教学中运用比较教学法有利于引导学生利用已有知识与经验，主动探索知识的发生与发展，可以使学生能更准确、更深层次地把握教学内容，更好地认识事物的本质与特征，使学生获得的新知识更加鲜明、准确、深刻、牢固。根据教学内容的不同，可采取列表比较法、异同比较法等。列表比较法是教学中经常采用的一种教学方法。材料科学基础课程涉及面广、内容繁而杂，需要掌握的知识点很多，因此在教学中采用列表法可以帮助学生将零散孤立的知识串联起来，化繁为简，突出重点，在比较中加深理解和记忆，提高对知识的掌握效果。例如钢铁材料这一章内容庞大，涉及钢的种类繁多，易于混淆、不便记忆，因此笔者在教学中对于这部分内容采用了列表比较法，表格中包括钢的类别、典型牌号、含碳量、合金元素作用、热处理特点、使用态组织、性能要求及用途等，表格在上课前交给学生，由学生自己填充，这样可以引导学生课下在已有知识的基础上通过自学对学习内容进行分析、归纳、概括和总结，而课堂则采取以学生为主、教师为辅的教学方式对表格内容进行分析讨论。这种列表比较法与导学讨论法的有机结合可以激发学生学习兴趣，开拓思维，提高他们分析问题与解决问题的能力。在“材料科学基础”课程中有许多性质相近的概念，学生学习起来很容易混淆，采用异同比较法可以在比较鉴别中加深对概念的认识，从而促进理解和记忆。例如索氏体与回火索氏体，都属于珠光体类型的组织，从相组成上来讲它们都是由仪和Fe3C两相构成，这是它们的相同点；但索氏体是通过正火得到的组织，而回火索氏体需先淬火再高温回火，正是由于它们形成条件不同，因此其组织形态不同，索氏体中的渗碳体呈片状，而回火索氏体中的渗碳体呈颗粒状，组织形态的差异造成其力学性能的不同。通过以上的分析比较，不仅可以使学生从本质上认清这两个概念的异同点，而且可以教会学生一种学习和研究的方法，从而举一反三、触类旁通，提高学生对知识的消化、迁移和运用的能力，培养学生的创造性思维。

5结语

“师教之功，贵在引导”，教师的职责除了授业解惑外，更重要的在于激发学生的学习兴趣，使学生自主地、能动地、创造性地进行学习，以培养学生的自主学习意识，提高学生的学习能力，全面实现教学目标。大学生素质教育的核心是创新教育，其主渠道是课堂教学，因此在今后的教学中我们还需不断地解放思想、更新观念，努力钻研教学内容，进一步改进教学方法，努力为学生营造一种积极主动、和谐、生动活泼的课堂氛嗣，充分调动学生学习的主动性和积极性，使其真正成为学习的主人。