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【關鍵詞】 材料學;材料科學基礎;教學改革

材料是人類生存和發展的基礎。縱觀人類利用材料的歷史,可以清楚地看到,每一種重要材料的發現和利用,都會把人類支配和改造自然的能力提高到一個新的水平,給社會生產力和人類生活帶來巨大的變化,把人類物質文明和精神文明向前推進一步。可以說沒有半導體材料的開發和工業生產,便不可能有目前的計算機技術和現代信息技術革命;沒有現代的高溫高強度結構材料,便沒有今天的宇航科技;沒有低損耗的光導纖維,便不會出現光纖維的長距離傳輸,也無當前的光通信可言。高等院校深刻感受到材料對社會影響的方方面面,深刻認識到現代社會對材料學方面人才的需求。

我國各大高校紛紛設立了材料學院,并建立健全了材料學方面各類培養課程。材料科學基礎是材料學專業學生必修的專業基礎課。通過材料科學基礎課程的學習, 可使學生掌握材料科學基礎領域的基本理論知識和實驗操作技能,以利于學生學習材料學專業的后續課程。[1-6]本論文通過分析材料學專業材料科學基礎課程教學中存在的問題,闡明了材料學專業進行材料科學基礎教學改革的必要性,并結合本人講授材料科學基礎過程中的體會,初步探討了如何提高材料科學基礎的教學效果,并對教學內容,教學方法等方面的改革進行了探討。

1.材料學專業材料科學基礎教學改革的必要性

隨著現代社會對材料學人才的大量需求,材料學專業已逐步成為全國各大高校重要的組成部分,但由于專業的性質,材料學專業也是高校中最難學習的專業之一。要成為一個材料學專業合格的本科畢業生,既要具備化學方面的基礎,又要物理方面的基礎,還要掌握材料化學,材料物理等材料專業的知識。但由于學生大學學習的時間是有限的,這就造成材料學專業課程設置時,存在“課時緊,任務重” 的問題。以材料科學基礎為例,材料學專業材料科學基礎授課時間一般不少于120學時,而縱觀全國各大高校材料學專業,材料科學基礎通常為54學時,個別為72學時,且大多沒有實驗。這并不意味著材料學專業對材料科學基礎的要求低,而是由于材料學專業課程多、學時緊等原因導致的無奈之舉。材料科學基礎學時少造成學生對材料科學基礎的知識掌握膚淺,很難真正體會材料科學基礎的本質,同時也影響了后續材料學專業課的學習。另外,不設材料科學基礎實驗,學生的動手能力得不到鍛煉,在進行后續課程時沒有任何基礎,從而影響了其它材料學專業實驗的順利進行。總之,材料學專業材料科學基礎教學存在的諸多弊端已嚴重地影響了材料學專業學生的正常學習,因此,材料學專業材料科學基礎教學改革勢在必行。

2.材料科學基礎的課程內容和特點

材料科學基礎是一門古老又新興的課程,它是一門理論性強,內容豐富,掌握起來有相當難度的課程。同時,它也是一門重視實驗,能夠培養學生動手能力的課程。具體來講,材料科學基礎主要內容分為三大模塊:第一模塊為晶體結構和缺陷,包括各種晶體的空間結構、可能出現的各種缺陷及缺陷的表示法。本模塊內容約占總學時的25%～35%;第二模塊為原子及分子運動、材料的變形和再結晶,本模塊內容約占總學時的45%～55%;第三模塊為單元及多元相圖,包括晶體的凝固和相圖的關系、相圖的分析等,本模塊內容約占總學時的15%～25%。分析各模塊的主要內容,可以提煉出材料科學基礎主要包括晶體的結構及表示方法。[7-9]

3.材料學專業材料科學基礎課程改革研究

3.1 教學內容改革

根據材料科學基礎的主要內容和課程特點,結合材料學專業對材料科學基礎的要求,我們對材料科學基礎教學內容主要進行了如下改革:“精簡內容,把握重點,強調相關。”材料科學基礎經過上百年的發展,內容已經相當豐富,而且還在不斷更新。如此龐大的內容僅僅通過短短的54學時或者72學時來順利完成全部教學內容幾乎是不可能的,因此,精簡教學內容是材料科學基礎教學必須進行的環節。針對材\料學專業的特點和材料學專業對材料科學基礎的要求,并考慮到材料學專業材料科學基礎沒有實驗的實際情況,我們對這三大模塊進行了以下改革:首先,精簡第三模塊的內容,使其僅占總學時的5%,同時在第三模塊中加入15%的實驗內容,從而使學生掌握基本的實驗操作;其次,把握第一模塊的內容,第一模塊為材料科學基礎基礎知識和基本理論,是材料科學基礎學習的重點,這部分的學習可以使學生初步了解材料科學基礎的本質,同時在第一模塊增加材料科學基礎的x衍射、透射電鏡等基本的表征手段的學習,這部分內容達到總學時的40%;最后,強調第二模塊中與材料學專業相關的材料科學基礎內容, 占總學時的40%。第二模塊的內容非常繁多,我們通過學習原子和分子的運動規律、材料的形變及再結晶規律,使學生能熟練掌握與材料學專業有關的材料科學基礎知識,為后續材料學專業學習打下基礎。

3.2 教學方法改革

材料科學基礎是一門看似簡單,但掌握起來卻有相當難度的課程。在教學過程中必須盡快讓學生掌握材料科學基礎的學習方式,跟上上課節奏,學生才能有效地掌握這門課程。這就要求在教學過程中必須改革傳統的灌輸式教學方法。在教學實踐中通過借鑒前人的經驗和總結自己的教學過程中的教訓,在教學方法上主要做了以下改革:(1)通過現實的例子,引發學生學習材料科學基礎的興趣。針對材料是科技的基礎這特點,通過材料的突破實現國家的科技發展的例子,增加學生學習材料科學基礎的興趣。同時,介紹材料科學基礎與材料學專業其他課程的關系,使學生了解材料科學基礎對其專業學習的重要性,引起學生對材料科學基礎學習的高度重視。比如講到晶體結構和由于摻雜引起的缺陷內容時,可以介紹當前高科技領域的發展基本都是通過摻雜引起材料能帶發生變化的特點,激勵同學們努力學習好這門大部分高科技所需要的基礎知識,為將來祖國的發展作出自己的貢獻;同時介紹材料學專業方面的所有專業課或多或少的與這們課有關聯的特點,使學生了解材料科學基礎對其專業學習的重要性。(2)以晶體結構為主線,引導學生深刻理解物質的結構決定性質的原理。為了讓學生更好地掌握晶體的結構缺陷和性質的關系,如必須使學生真正理解什么是位錯運動,實際晶體結構中的位錯是什么樣子。(3)通過課本目錄,幫助學生學會總結,比較,歸納。材料科學基礎內容瑣碎繁多,在學習過程中,必須及時總結,比較和歸納,才能將材料科學基礎的內容形成整體,不致前面學的很快就忘記,影響后面內容的學習。在教學過程中,針對學生在長期學習過程中不看目錄的缺點,我們強調了目錄的作用。比如學習完一章后引導學生根據目錄回憶本章主要內容,象本章包括幾節,每節主要講了什么主要內容,其中重點是什么等。然后引導學生比較這一章與前面幾章的聯系和區別。最后,分析學過的內容,總結和歸納出要掌握的主要內容。(4)逐步引導,培養學生自學。大學教學的一個很重要的任務就是教會學生自學,學生在學習材料科學基礎的過程中對于晶體的結構和三元相圖,掌握起來具有較大難度,需要老師講解,但對于原子結構和鍵合相對簡單,可以通過在老師引導下,學生自學的方式掌握。這既節約了學習時間,又有效地鍛煉了學生的自學能力。(5)通過做凝固和晶體結構分析實驗使學生對書本上學的凝固原理和晶體結構缺陷有更深入的了解,如讓同學門把鐵碳合金熔化后澆注在砂型腔里鑄造成鋼錠,研究是凝固原理對其結構的影響,然后把凝固后的鋼錠用xrd(x射線衍射),研究其晶體結構和晶體缺陷,同時把鋼錠磨平后在顯微鏡下研究其晶相,找出成分中的馬氏體等晶相組織,與書上的相圖對比,加深對書本上知識的理解。

3.3 考試方式改革

課程成績的考核是課程的重要內容,考核方式對教學效果有很大的指導作用。針對材料科學基礎的特點和主要內容,我們將材料科學基礎的考試方式分為三塊,一是傳統的閉卷考試,占總成績的60%,二是平時成績,主要是作業完成情況和每章主要內容總結等,占20%,三是實驗情況,在學生的實際操作中,考察學生的動手能力,以及通過實驗考察學生對課本內容的理解能力占20%。其中在閉卷考試中,我們強調了課本的基本知識,同時,有相當數量的綜合題主要考察學生對所學的內容的綜合應用情況,而概念題則考察學生對材料科學基礎結構和本質的理解情況。

4.結論

通過以上教學改革探索,激發了學生學習材料科學基礎的興趣,加深了學生對材料科學基礎這門課的理解,為后續的材料學專業的課程學習打下了堅實的基礎。

參考文獻

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3 王小槐,張照軍.《材料科學基礎 綜合設計型實驗教學的探索[j].實驗室研究與探索,2004,23(1):62-64.

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6 王章忠, 張祖鳳, 巴志新. 應用型本科《材料科學基礎>>課程建設與改革[j]. 南京工程學院學報(社會科學版),2005,5(2):65-66

7 胡賡祥,蔡珣.材料科學基礎[m].上海:上海交通大學出版社,2002.

篇2

【關鍵詞】材料科學與工程專業 新創新型人才 培養模式

【中圖分類號】G647【文獻標識碼】A【文章編號】1006-9682(2010)06-0031-02

一、引 言

現階段我國高等教育從“知識傳授”向“能力培養”轉變,從“精英教育”向“大眾教育”轉型,單一的學科發展很難培養出社會適應性好、厚基礎、寬口徑、高素質復合型創新人才。[1]材料科學與工程專業作為我校的優勢學科,擔負著服務西部地方經濟建設的重任。探索如何培養適應服務西部、面向全國的厚基礎、寬口徑材料類人才是學校人才培養方面的重點研究課題。

過去在材料類專業人才培養中,按工種(行業)分割專業的單一培養模式已很難適應當前市場經濟發展及畢業學生就業模式發生的變化。[2]國家通過四次專業大調整、四次材料學科專業目錄調整和修訂,在學科領域發展上已從單一的材料物理;材料化學;金屬、非金屬材料;高分子材料領域向交叉融合的方向發展,較大程度的拓寬了專業知識面。[3]隨著材料科學與工程專業規范、專業目錄的制定,學科知識體系趨向多學科、交叉融合發展,新材料的研發和工業化生產與材料的應用管理之間的有機聯系正成為發展的主要趨勢,這些變化將導致材料類專業教學體系、教育手段、教學方法與內容等諸多因素發生變革,勢必導致專業教育模式的重大轉變。

近年來,依托材料工程領域國家級人才培養模式創新實驗區建設,我校材料科學與工程專業在人才培養模式的探索上取得了很大的發展。建立了以材料的結構與成分、合成與加工、服役行為和性能四個基本要素為核心的知識體系,以材料科學與工程一級學科招生,按材料科學、材料工程、材料應用三個專業方向培養的創新型人才培養模式。從培養目標、課程體系設置等方面突出“科工貿并舉,理工管滲透”的辦學特色,體現了各學科間的相互融合和支撐,有利于培養厚基礎、寬口徑、高素質的創新復合型人才。

二、我校材料科學與工程專業發展歷程

我院材料科學與工程專業最早可追溯到1956年開辦的“混凝土及建筑制品”專業,即為后來的“水泥”專業前身,1979年撤銷。1970年增設了西北地區唯一一家“耐火材料”專業,1993年,經原國家教委批準,又增設了“無機非金屬材料”專業。1999年國家專業大調整,將“硅酸鹽工程”專業和“無機非金屬材料”專業合并為“無機非金屬材料工程”專業。學院為了較大程度地擴大學生知識面,結合我院本專業發展歷程,當時的“無機非金屬材料工程專業”按一二年級統一培養,三年級分為“水泥、無機即耐火材料、建材”三個模塊培養,這就成為當前新創新型人才培養模式的前身。2002年“無機非金屬材料工程”專業調整,將其提升為“材料科學與工程”專業一級學科招生。三、新創新型人才培養模式的構建

1.培養模式的確定

全國200多所普通高校都設有材料科學與工程專業,其主要教育模式有三類:①基地班/試點班模式;②一、二年級統一開課,不分專業,三、四年級按二級學科分專業進行教學;③按照一級學科招生,按二級或三級學科進行培養。

結合我校辦學實際,以及我校材料科學與工程專業的專業改革,從2002年開始我校材料科學與工程專業按材料科學與工程一級學科招生,以原有無機非金屬材料工程專業為背景,下設的材料科學、材料工程、材料應用自主設立辦學方向,這是獨立于前三種教育模式之外的,具有我校特色的辦學模式。這一培養模式的建立對其它開設有材料類專業的本科院校具有一定的參考和示范作用。

2.培養目標的定位

依據材料“四要素”,堅持“以無機非金屬材料為主,向金屬材料滲透,與土木建筑學科交叉融合”為特色的辦學思想,在本科培養方案及課程設置制定中,將一級學科分為三個專業方向培養:即材料科學、材料工程與材料應用。

材料科學方向重點培養具有從事材料性質研究和新材料研發方面知識的高級專門人才;材料工程方向重點培養掌握各種材料工業化的生產技術、工藝過程和系統控制等方面知識的高級專門人才;材料應用方向重點培養具有材料的應用推廣、流通中的材料管理、性能檢測、商務活動等能力的高級專業人才。

3.培養方案的修訂

學校在2004版、2008版培養方案的基礎上,圍繞教學改革的主導思想,結合社會人才市場的需要,按照材料科學與工程專業3個方向具體培養目標,對教學計劃進行認真細致的研討與修訂,我校材料科學與工程專業2009版培養計劃更加突出三個辦學方向各自的辦學特色。

(1)材料科學方向以高溫陶瓷材料為背景,注重材料性能及結構表征研究、新材料研發,兼顧材料工藝設計與開發,以高溫陶瓷材料和冶金工程專業的交叉融合為特色。

(2)材料工程方向以無機非金屬材料為背景,注重與材料的規模化工業生產相關的理論及技術,以生態建筑材料新工藝、新設備開發為特色。

(3)材料應用方向以建筑材料為背景,注重建筑材料在土木工程中的應用,相關理論和技術以及土建施工過程中建筑材料的物流和管理,以建筑材料與土木工程及工程管理專業交叉融合為特色。

4.課程設置體系的構建

結合學校學分制改革,材料科學與工程專業2009版培養方案對原有培養方案總學分進行了壓縮,課程設置由必修課、選修課(公選課、限選課、任選課)、實踐性教學環節3部分組成,其中適當壓縮必修課(尤其是專業必修課),增加了專業類選修課,提高了實踐環節的比重,更加注重擴大學生知識面,培養學生的實踐、創新能力。2009版培養計劃中必修課、選修課、實踐性教學環節三者比例為53∶22∶25。

課程體系設置在充分滿足三個培養方向所需的共同理論與實踐基礎的同時,還按照三個方向各自的特點處理好各個方向之間的交叉、滲透和融合。三個方向具有相同的基礎課和專業基礎課,如:數理化、制圖、英語以及材料科學基礎、材料工程基礎、材料研究方法等公共基礎及專業基礎課;在專業課模塊中,開設具有各自特色的專業方向課和專業方向選修課,在滿足學生興趣的同時,擴大學生的知識面。

為了規范課程內容及知識體系,學校以材料科學與工程專業規范為依據,結合材料四要素,確定了知識領域、知識單元和知識點三個層次的知識體系。由知識點的任意組合來確定教學大綱,使課程體系更具體,實現課程設置、教學大綱的規范化,克服了任意設課、課程名稱與教學內容不符等弊端。

5.教學手段、方法的改進

隨著現代化教學手段不斷成熟,多媒體課件、各類專業課程網站逐漸走進課堂,多媒體動畫將繁雜的公式、實驗等以動態化的形式向學生講授。通過近幾年的努力,我院《材料工程基礎》、《土木工程材料》已獲評省級精品課程,《材料科學基礎》、《材料物理性能》獲評校級精品課程。并在原有“材料與標本陳列館”的基礎上,結合先進網絡技術和數字技術,建設“材料與礦物數字博物館”網站,提高材料類相關學科及課程的教學質量。在雙語教學方面,2007年開始在專業選修課部分增加雙語內容,為了讓學生更快的了解材料學科的前沿發展,學校在2009版培養方案中將雙語課程提升為專業必修課,極大地促進了雙語教學的開展。

6.創新平臺的搭建

近年來,學校利用多年來在材料科學與工程領域所積累的雄厚的科研實力和完備的科研設施條件,不斷為本科教學搭建平臺。以“產學研”結合的培養模式,科研帶動教學,加強本科生實踐創新能力培養。學院依托“省部共建西部建筑科技重點實驗室”;“國家級材料工程領域人才培養模式創新試驗區”;8個國家級、省部級以上工程中心;10個校企工程中心和12個校外實習基地的建設,聽取來自科研、生產一線的校外專家意見,著力實現理論教學和實踐教學內容與社會的發展需求緊密結合,解決好青年教師和學生實踐能力不強的問題,提高師資總體水平,改進實習基地及實驗室條件。確保既有“科工貿并舉,理工管滲透”的培養方向,又具有培養知識面寬、基礎雄厚、綜合實力、實踐能力較強的復合型、創新型材料類本科專業人才的培養目標。

四、結束語

1.我校材料科學與工程專業本科按照材料科學與工程一級學科招生,按材料科學、材料工程、材料應用三個專業方向培養,從培養目標、課程體系設置等方面突出“科工貿并舉,理工管滲透”的辦學特色,體現了各學科間的相互融合和支撐,有利于培養厚基礎、寬口徑、高素質的創新復合型人才。

2.我校材料科學與工程專業按照材料的四要素確定了合理的專業培養目標及課程教學體系,并按照學科發展不斷完善培養方案、規范課程教學,促進教學質量的提高。

3.學校通過創新平臺的搭建,使教學內容及實踐環節更貼近社會發展的需要,按照“產學研”結合的培養模式,以科研帶動教學,同時促進學生實踐能力及創新能力的提高,有助于培養知識面寬、基礎扎實、實踐能力較強的創新型材料類專業本科人才。

參考文獻

1 張勝利、張小絨.厚基礎寬口徑培養高素質人才――關于高校本科教育培養模式的思考.中國林業教育,2007(4):11～14

篇3

關鍵詞：航空航天材料;專業英語;教學;改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）40-0092-02

航空航天材料是指飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術發展的決定性因素之一，也是材料科學中富有開拓性的一個分支。飛行器及其裝置的設計，不斷地向材料工程提出新的課題，推動了航空航天材料科學的進步。各種先進材料的出現也為飛行器及其裝置的設計提供更多的可設計性，極大地促進了航空航天技術的發展。因此，先進航空航天材料的開發、研究與應用反映了一個國家的工業水平與航空航天技術，關系到一個國家的綜合實力與國際影響力。因此，各國都把先進材料的研究和開發放在重要地位。盡管我國近年來在航空航天材料的研發方面取得了巨大進展，但仍然與發達國家存在較大的差距。因此，需要不斷學習和引進國外的先進技術和經驗。而國外相關資料都是英文出版，這就需要航空航天材料方向的學生具有較高的材料科學與工程專業英語的聽、說、讀、寫能力，以完成獲取專業所需信息等任務。

材料科學與工程專業英語是一門語言應用與材料專業知識緊密結合的課程。它不但涉及英語科技文體的語法特征和材料專業技術文獻的語言特點，而且涉及一定的專業技術內容及科技信息交流。課程目標是培養學生具有較強的專業文獻的閱讀能力，進一步提高學生的聽、說、寫、譯能力，使學生能夠熟練應用英語交流、獲取知識。同時促進學生掌握良好的語言學習方法，提高文化素養，以適應社會發展和航空航天技術進步的需要。課程的教學目標是：掌握一定量的與材料科學與工程專業有關的常用單詞和常用詞組，并掌握一定的構詞法知識，具有識別生詞的能力，能順利閱讀專業相關的英文原版教科書、參考書及專業論文。但現行的教學模式在教學管理與培養方式中存在許多問題亟待解決，目前也沒有針對航空航天方向的材料科學與工程專業英語教材。因此，迫切需要完善教學內容，優化教學方式，改編教材，以全面提高材料科學與工程專業英語的教學質量。

一、改編現有專業教材，擴展學生專業視野

瀏覽現有大部分的《材料科學與工程專業英語》教材可發現，內容基本是《材料科學概論》或《材料科學基礎》的英文版本的改編，實際是英文版的專業教材，不具專業英語教材特點。而且教材內容的更新速度慢，與國際上材料科學的快速發展不相適應，學生閱讀起來單調、枯燥。因此，在現有教材的基礎上，急需編寫新版實用性教材。新版教材需兼顧英語的語法特點和材料專業技術知識，既強調專業基礎理論知識又涵蓋國際研究前沿趨勢。

從提高學生的聽、說、讀、寫及翻譯的綜合能力著手，按照從難到易的教材內容順序，突出航空航天行業背景及新技術特點，完成《材料科學與工程專業外語》教材的設計與撰寫。從教材章節編排上，按照先介紹語言知識后介紹材料專業的順序布局。可以在開始的章節介紹科技英語的構詞、語法的特點以及專業學術文章的撰寫規則。隨后的幾個章節，簡單介紹材料的基礎理論知識，學生可以結合以前學習的材料專業知識進行這部分的學習。目的是給學生介紹英文專業詞匯，讓學生逐漸熟悉專業英語的閱讀。隨后，在材料學的專業知識內容上，結合專業基礎課程，著重介紹和航空航天技術緊密相關的材料研究內容，例如飛機結構復合材料、高溫材料、隱身材料、非晶材料、太陽能材料等。同時，為了進一步提高學生閱讀和理解專業文獻資料的能力，提高學生從專業文獻中獲取重要信息和跟蹤學術研究前沿的能力，教材還可以向學生介紹利用互聯網站和相關的學術期刊網站獲取最新專業文獻的方法。并且，從材料專業高質量的國際期刊上精心選取一些難度適中的綜述性和研究型的論文作為課堂教學內容。由于這些論文內容新穎且緊密跟蹤本領域的研究前沿，學生也易于接受。這樣，既提高了教學效果，也使學生對專業英語的重要性有了更深地認識和理解。

二、豐富課堂教學內容，夯實學生基本功

調研各高校材料專業的本科生教學計劃，發現專業英語課程設置在第七至第八學期，大四學生對英語學習逐漸變得陌生，如果直接面對專業英語的學習，勢必會造成學生學習的困難。因此，教師除了教授教材的內容外，可以適當拓展相關內容的英語學習，提高學生的學習興趣。

從知識結構設置上，可以根據學生畢業后學習、就業及工作的實際需要，突出對學生專業英語實際應用能力的培養和訓練。為了突出實際應用能力培養及常用交流，可按照先讀后寫，先聽后說的思路，來對學生進行專業英語實際應用能力的訓練。通過由學習模仿到實際應用的教學模式，重點培養撰寫英文摘要、寫推薦信、求職信、會議常用發言以及模擬求職對話等能力。除此而外，還可以就學生即將面臨的畢業設計論文撰寫，展開介紹和講評。“學以致用”，而實際應用是學生學習的動力。學生一旦體會到能從專業外語的學習中獲益，便會提高學習的積極性，促進專業英語的教學。

為了增加教學內容的趣味性，在實際教學過程中增加一些與課文內容相關的最新外文視頻。材料科學與工程是一個大專業，其中又有金屬材料、高分子材料及陶瓷材料等二級專業，因此除了完成教材的教學內容外，還應針對不同專業分門別類地介紹材料的最新的實際應用。介紹時，可以從互聯網上搜索最新的文字資料，也可以搜索最新的視頻資料，其中視頻資料更生動，因此受到學生們的歡迎。比如在講解金屬材料和復合材料時，可以給學生播放波音、空客等制造飛機發動機及機身結構的最新技術視頻。還可以通過播放如太陽能電池、風力發電技術及3D打印技術等視頻，加深學生對陶瓷材料、功能材料及復合材料在新能源及新技術領域的應用認識。因此，通過利用多媒體技術的視頻資料，不但可以提高學生的英語聽力，擴充學生的詞匯量，還可以使學生在輕松的學習氛圍中了解相關技術的應用前沿，深化在學生對航空航天材料科學與工程的認識。

三、改革課堂教學方法，提高課堂教學質量

材料專業英語是一種正規的書面體，專業詞匯多詞形復雜、句子長，且與專業知識結合緊密，相對于基礎英語來說，缺少文學作品中的韻律、節奏感，讀起來抽象、枯燥，造成教師講授、學生學習的興趣不高。如果采用傳統的專業課程的講課為主的教學方法，勢必不能有良好的教學效果。因此，應該結合英語課堂教學和專業課的教學特點，采取多元化的教學方法，對學生進行課堂教學。

可以采取英語課堂的教學，讓學生隨堂朗讀教材內容，學生在讀的過程中，既熟悉了教材內容，又對英語的“說”有提高。隨后，對學生進行分組，討論分析教材內容，或者也可以提出一個小話題，學生可進行問題的分析并提出解決方案。這樣，既提高了學生的英語口語技能，也加強了學生分析專業問題的能力。課后布置適量的課后翻譯作業，可以是對教材內容的翻譯也可以是對課堂增補內容的翻譯，通過英漢互譯的環節，鞏固課堂教學內容。在課程結束前，還可以穿插學生就自己的畢業設計方向，做一個簡短的英文講座，既可以對課堂教學效果進行測試，也可以提高同學們的口頭表達能力，增加同學們英語交流的信心。

在進行課堂教學的時候，如前所述，可以圍繞課堂教學時的內容，充分利用互聯網技術，為學生補充國際上航空航天材料的最新研究成果和先進的應用實例，可以是文字資料也可以是視頻文件的學習。進行文字資料的學習時，可以采用先朗讀后分析、翻譯的方法，逐步分解。進行視頻資料的學習時，教師應提前將語音資料轉換成文本資料，課堂上可以進行邊視聽邊進行講解，讓學生在愉快的氛圍中進行學習，進而達到良好的課堂效果。

四、結語

我國航空航天技術的發展對航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人員必須及時關注國際發展，密切和國外學術交流，才能保障材料領域的不斷進步，這就對科技人員的專業英語要求也不斷提高。因此，通過對航空航天材料專業英語教材、課堂教學內容與方法的改革與優化，來全面培養學生的讀、聽、說、寫、譯的綜合能力，增強學生的國際競爭力，為航空航天材料技術領域輸送優秀人才。

參考文獻：

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篇4

關鍵詞：裝飾藝術；精神藝術形式

中圖分類號：J525 文獻標識碼：A

文章編號：1005-5312（2012）21-0184-01

一、裝飾藝術的發展現狀及影響因素

（一）裝飾藝術發展

裝飾藝術的起源與人類文明的發展是一致的。在考古中發現的北京周口店人的遺址，出現的骨器、礫石，不僅帶有色彩的區分，同時在礫石中穿孔，專家推測即為猿人作為裝飾之用。追溯至今，現代裝飾開始接受國外科技的影響，從單純工藝美術范疇轉變為與高技術材料結合，出現了多種多樣的表現形式，如塑料材料、人造纖維等技術的使用。

（二）材料科學與裝飾藝術發展的關系

裝飾藝術的實用性與附屬性決定了裝飾藝術與材料具有不可分割的關系。這個特點也有別于其他學科的單一限制因素。遠古時期，社會的不發達決定了生產力的有限，所以在裝飾材料上只能以打制石器、天然材料為主，用材單一。伴隨著人類文明的進步，科技開始與藝術結合。中國國家大劇院頂棚的設計，采用了鈦金屬作為頂層飾材，解決了防腐，防變形等設計要求，是我國裝飾材料技術的重要進步。因此可見，科學材料制約了裝飾藝術的發展，我們應努力研究新材料，向符合可持續發展、和時代進步的方向前進。

二、裝飾材料的發展現狀及對裝飾藝術的影響

傳統的裝飾藝術材料與同時代科技發展水平是一致的。如陶器、青銅器、蠟染、剪紙的使用等。現代的裝飾藝術則強調簡約、個性的表達，重視回歸自然材料，以可持續發展為原則，注重環保性、安全性和節能性裝飾材料的開發和使用。

（一）新型裝飾材料的發展以及在裝飾上的應用

隨著材料科學日新月異的發展，裝飾材料也是應用于人類生活的各方面之中。建筑裝飾材料的品種很多，本文以室內裝飾材料為例，介紹了新型裝飾材料的實際運用。

在室內設計上，裝飾材料以實用、經濟和環保為主。分為頂層裝飾材料，墻面裝飾材料和地面裝飾材料。頂面的裝飾材料，通常有輕質板吊頂、玻璃吊頂、金屬板吊頂等形式；2003年歐共體研究中心公布的科研成果——智能涂料，具備了預防和抵制空氣污染的作用，具有重要的環保意義；新型的內墻面裝飾材料也層出不窮，如模具墻畫、鏡面墻貼、生態木墻板等，豐富了裝飾手法。最新的地面裝飾材料如軟石地板的發明，由高分子材料合成，具備可回收等環保綠色屬性，成為了大眾矚目的新型裝飾材料。除此之外，人造水晶作為裝飾材料環保、美觀，因此得到室內設計行業的廣泛使用。

（二）室內裝飾材料的化學污染及防治

我們一方面要看到科技材料的進步為裝飾藝術提供的優勢，同時也要看到裝飾材料造成的污染問題。從室內裝飾材料分析，室內裝飾的油漆類材料和石材污染是主要污染源。油漆類材料，如墻面涂料、人造板材等幾乎都含有甲醛和苯類成分，天然石材中也具有放射性危害，這類化學物質是較高毒性的物質。因此在防治中要通過研發最新科技材料，逐步取代現代裝飾材料中的污染元素，慢慢走向全民綠色。

三、科學性與藝術性的統一

關于科學與藝術是對立與統一的爭論一直存在。一種觀點認為科學與藝術是完全一致的，最終目標都是要揭示真理。另一種觀點則認為藝術與科學是截然對立的，科學的發展會導致機器和技術的統治。這兩種觀點都是時展形成的片面認識。首先，科技的發展改變了藝術的面貌，如古希臘時期畢達哥拉斯學派提出的“黃金分割”理論，將數學中的比例運用到藝術中的各方面如繪畫、建筑、音樂等領域。除了將科技材料運用到藝術領域之中，更重要的是讓我們開始以科學的思維方式進行藝術創造，不僅在實用藝術中，純藝術與科技材料也是緊密聯系著的。同樣，藝術的主體性也影響了科技的發展，將生硬的流水線作業變成了具有科技含量的作品。當然，事物的兩面性蘊含了必然存在的局限性，如科技的發展造成了藝術產品的商業化，以及科技污染的存在使生態環境遭受到破壞等。作為藝術系統的重要組成部分，科學技術的地位舉足輕重。

四、總結與展望

裝飾藝術不論是作為傳統的工藝美術，還是獨立的精神藝術形式，材料技術在其中一直占有著很大的比重。隨著電腦設計的普及，裝飾藝術開始通過電腦軟件進行輸出，這是科技與藝術在現代設計中的一個重要的方式革命。材料科學的發展需要一個由弱到強的過程。從室內設計角度而言，裝飾材料的運用貫穿在全部設計過程之中，隨著可持續發展理念的普及，我們可以看見在材料領域的綠色之風襲來。因此我們要以藝術與科學的統一性為主旨，創造符合生態發展的裝飾材料為裝飾藝術的發展提供更廣闊的空間。

篇5

（西安理工大學，陜西 西安 710048）

摘 要：如何使得卓越工程師獲得較強的工程實踐與創新能力，是“卓越工程師教育培養計劃”實施的重要目標，而專業課教學改革則是實現該目標的基礎。文章以西安理工大學材料科學與工程專業卓越工程師教育培養為試點，對專業課教學改革進行了探索與實踐，分析了材料科學與工程專業課教學現狀和問題，并提出了“貫穿工程實例、強化主干結構、理論素質并重、注重創新實踐”的專業課程教學模式，旨在探索出卓有成效的材料工程師培養途徑。

關鍵詞：卓越工程師；材料科學與工程；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）07-0052-03

收稿日期：2014-11-27

作者簡介：湯玉斐（1982—），男，陜西西安人，西安理工大學材料科學與工程系副主任，副教授，博士，主要從事材料學和高等教育管理研究。

基金項目：2014年國家級專業綜合改革試點項目“材料科學與工程”；西安理工大學教育教學改革研究項目“新能源材料與應用試題庫建設”（xqj1301）

卓越工程師教育培養計劃是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措[1]。西安理工大學是一所以工為主的西部地方高校，是首批進入教育部卓越計劃的高校之一，2010年來對卓越工程師教育培養計劃的專業（材料科學與工程、自動化、機械設計制造及其自動化、水利水電工程、印刷工程）進行了系統的探索和實踐，取得了一些經驗。材料科學與工程專業為國家級特色專業、陜西省名牌專業和重點學科、原機械工業部重點學科，具有悠久的辦學歷史和優良的教學傳統，結合學校辦學定位和本專業“重工程實踐，重應用培養”的傳統特色，致力于培養面向基層、基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、具有創新精神的工程應用型專業人才，服務西北地區經濟的需求，輻射全國新材料、裝備制造等行業的發展。本文以西安理工大學材料卓越工程師的培養為試點，針對如何獲得較強的工程實踐與創新能力，在材料類專業課程教學改革方面進行了積極探索與實踐。

一、材料類專業課程教學現狀

（一）重理論輕實踐的教學理念

在我國傳統教育理念下，應試教育的風氣仍然濃厚[2]，特別是在專業課學習過程中，使得學生的全部精力都傾注于課程考試或者撰寫實踐報告，以取得學歷作為接受高等教育的目標，這些都阻礙了學生獲取知識的主動性以及創新實踐能力的培養。同時，專業課任課教師在高校現有人才培養的價值追求以及考核聘任標準的驅動下，過于強調學生對知識點的記憶，忽略了對其工程實踐技能和創新意識的訓練。

（二）與實際生產脫節的教學內容

專業課課堂教學的知識點與實際生產要求脫節，部分知識點嚴重落后，同時教學過程中過于注重學生對知識點的理解程度，而不是具體的應用和實踐，實驗課又大多為驗證性實驗，缺乏針對工程問題的綜合性、設計性和創新性內容，隨后的實習階段學生在企業的時間較短，感性參觀多于動手實踐。此外，畢業設計內容陳舊或來自于基礎研究課題，導致材料工程師培養易于成為“材料研究生”培養。

（三）單一的教學方法與考核方式

目前專業課基本是在教室通過黑板或多媒體課件進行知識灌輸，缺乏與實際生產的聯系，教學過程中列舉的實例也不能貫穿整個課程體系，使得多門專業課程獨自為戰不能有機結合，課程的考核常采用期末一次性試卷考試，使得與生產密切相關的專業課最終淪為基礎理論課，無法發揮培養學生工程實踐能力的作用。而且，試卷多以填空、判斷、問答、計算等為主[3]，很少涉及應用系統知識來解決實際問題，所以只能考查到知識點的記憶和特定假設條件下知識的熟悉度，這都與卓越材料工程師的要求相差甚遠。

（四）缺乏個性化的人才培養模式

由于教育產業化的作用，導致人才培養模式單一，在教學大綱和課程安排的限制下缺乏彈性，難以出現杰出的創新型人才[4]，雖然高校通過多種競賽激發學生的創新意識和團隊精神，但是純校園式的科技活動容易使得學生將比賽成績化，過分追求獎項而忽略了競賽過程中創新實踐能力的鍛煉。

二、開展“貫穿工程實例、強化主干結構”的課堂教學改革

隨著科學技術迅猛發展以及對工程人才素質的高要求，靜態的課堂教學無法直接滿足企業對于材料工程師的要求，我們針對“卓越工程師教育培養計劃”的要求，對學生加強工程實踐教育，工程意識培養，提高工程實踐能力和知識的綜合應用能力，引入最先進的專業技術，積累工程實踐經驗，是卓越工程師班教學改革中最核心的部分。

（一）強化主干課程，更新教學內容

基于上述指導思想，通過走訪與材料專業相關企業的專家、校友、教師和部分在校學生，邀請企業專家、校友、教師座談等形式，對材料卓越班的課程體系和教學計劃進行修訂。具體方案為：首先，強化材料科學的主干課程，特別強化實踐環節，大幅度提高專業課程的實踐學時比例。新課程體系直面工程，在強化理論教學環節的基礎上，針對工程教育的特點，提高專業知識點講授學時與工程實驗實踐學時的比例。其次，新課程體系對現有課程進行了有機的融合和精簡，避免了知識點的重復講授和關聯知識間的孤立講授，特別整合和削減部分選修課，以適應學生自主學習及適應新材料發展的趨勢。同時，教學內容大量增加相關專業技術進展，更新或重構相關知識點以適應快速的技術發展。

（二）實施典型工程產品驅動式課堂教學模式

卓越材料工程師班進入專業課學習后，采用小班教學、單獨授課的模式，實行理論與實踐或實驗相結合，開展典型工程產品驅動式課堂教學模式。在教學過程中，雖然要系統學習材料科學與工程的基本理論、基本方法及相關的基本實驗技能，了解材料科學與工程與技術的發展趨勢，但是具體以工程實例為對象進行講授，工程實例貫穿在整個教學過程中。例如，在金屬材料的相關專業課中，以典型的軸承、齒輪、鋼件等產品為實例，從各零件的選材、金屬的熔煉、成型、設計加工、熱處理、性能測試和表面處理等六大部分貫穿了第3學年14門專業課程（圖1所示），任課教師通過教學法研究或集體討論備課將產品涉及的知識按照制備工藝主線有機結合，通過產品的制造過程驅動學生去掌握相關的專業知識，特別注重啟發學生發現問題，提高解決問題的能力。該模式還強調講課與實踐同步，將課堂教學的知識點同步在實驗課進行驗證，然后在第4學年前往本專業的實踐基地西北軸承股份有限公司進行企業實踐，在實際車間對該典型產品應用相關專業知識進行生產，掌握分析和解決工程問題的工具和手段，達到生產實踐以及專業創新能力的培養。

（三）采用注重實踐能力的考核方式

考核是教學的重要部分，通過考核可以判定學生對所學知識的掌握程度，達到反饋教學效果并對教學過程進行調控的目的[5]。目前有關考核方式的改革呈多元化趨勢，其方法包括課程作業、課堂表現、課程報告等多目標綜合評定，形式又大都以開卷、閉卷、多試卷交叉等，來滿足差異化專業課程的要求。本專業在此基礎上，重視對學生能力的考核，推行全程化的評價方法。首先，在課堂教學過程中在實踐性較強的章節采用小工程案例設計、產品制造工藝設計等方式，學生組隊分工完成設計并進行答辯考核，該部分占總成績的40%—60%。例如在“材料科學基礎”的教學過程中，在金屬的結晶、鐵碳合金相圖、金屬的塑性變形等章節設計3次工藝設計，要求卓越班學生每5人為一組分工合作完成設計報告，并隨堂進行答辯，成績占總評的45%。此外，降低了期末試卷考試的比重，同時結合行業的要求，以工程實例的方式命題，取消選擇、填空、名詞解釋等記憶類題型，增加判斷、計算、論述以及產品設計等，使得考核重點以培養學生團隊合作能力、解決實際工程問題能力為主，讓考試更好地服務于卓越工程師工程實踐能力的培養。

（四）創新實踐型教師隊伍建設

創新實踐型教師隊伍的建設是卓越材料工程師培養質量的關鍵，近年來專業教研室聘請了6名企業高級技術人員作為卓越工程師班的兼職教師，協助完成日常教學、講座以及實踐環節，同時還要求具有博士學位的青年教師必須前往大型國企、工程訓練中心、實驗中心等鍛煉3—6個月，以提高工程實踐能力。例如，新進教師在培養環節必須前往東方電氣集團、吳江工業園企業等進行工程實踐鍛煉，這些舉措使得卓越班專業教師隊伍日趨合理，為培養高質量卓越材料工程師奠定了基礎。

三、構建創新意識及工程能力培養的實踐平臺

材料科學與工程專業卓越工程師實踐體系構建時強調理論與素質并重，突出實踐能力的培養，在原有實踐環節的基礎上，針對如何提高學生發現問題、解決問題的能力，從實踐時間、實踐內容、實踐方式上進行改革，特別強調學生在真實的企業環境中進行理論與實際的結合訓練，同時注重團隊合作解決問題模式的培養。與此同時，培養過程中還穿行專業課實驗教學、開放性課題實驗以及大學生科技活動等創新能力培養環節。

卓越材料工程師實踐教學體系如圖2所示，其中第1階段在材料卓越班學生入校后即進行專業認識教育，主要安排參觀材料科學與工程實驗教學示范中心和分析測試中心，初步了解專業內涵，培養專業興趣，樹立卓越工程師的目標；第2階段首先在西安理工大學國家級工程訓練中心進行基礎工程訓練，培養基本的車、銑、刨、鍛、磨各類材料工程師的基本功。隨后進入2+4+16+18模式的企業實踐環節，強調與企業的聯合培養，其中2周的認識實習與大型國企（金堆城集團、西安遠東公司、西安西電集團、陜鼓集團、西安航空發動機公司等）合作建立訓練基地，以短期實習等方式與目前材料工程的發展緊密結合，實現工程實踐教育的目的；4周的生產實習在西北軸承股份有限公司建立了實踐訓練基地，學生進行頂崗實習，直接參與產品的生產等環節，指導教師引導學生發現問題、提出解決方案，連通企業技術人員一起解決實際問題，從而積累工程實踐經驗；16周的校企聯合培養實踐時，與大型國企構建完善的工程實踐平臺，結合專業課的學習，每人配備1名企業導師，使卓越班學生能夠借助該平臺，在機械設計、熱處理、表面強化、粉末冶金、分析檢測等方面全面訓練，培養與提升創新意識和工程問題解決能力；最后18周的本科畢業設計在前面實踐的基礎上，選取企業目前面臨的工程問題深入研究并提出解決方案。

（一）創新企業參與的實踐教學體系

為推進卓越計劃，本專業在構建、改革培養計劃、課程體系、培養方案、教學大綱及內容方面均有企業專家的深度參與，包括長春一汽集團、二汽集團、東方電氣、濟南二機床集團，西北軸承股份集團、陜鼓集團、西安福萊特熱處理公司等，同時，企業每年會派遣2—3名經驗豐富的工程師來校為卓越班學生教學，內容涉及與企業密切相關的專業知識，此外，第4學年實踐環節中企業會為每名卓越班學生配備1位企業導師，類似于師徒的傳幫帶模式，形成高校和行業企業聯合培養人才的新機制。

（二）開展以創新意識為導向的科技活動

鼓勵卓越工程師班學生積極參加各類課外學術競賽活動，通過競賽項目的啟發式專業教學，提高解決工程或實際問題的能力。每年教研室積極幫助學生聯系指導教師制定參賽課題，動員專業課教師開放專業實驗室，指導學生參加各類科技競賽，著重培養創新意識和團隊合作能力，取得了較好的效果。僅2011級卓越材料工程師班29人中就有3人獲得國家大學生節能減排社會實踐與科技競賽三等獎，5人入選國家大學生創新創業訓練計劃，5人入選陜西省大學生創新創業訓練計劃，7人獲得省級挑戰杯科技競賽一等獎，70人次獲得各類課外學術活動及其他獎勵。

（三）開放專業實驗室，引導自主實踐創新

增加材料卓越班學生參與科研實踐鍛煉的機會，為學生資助開展和積極參與創新實踐提供條件。材料系積極與學院協調采取措施，加大公共及專業實驗室向卓越班本科生開放的力度，鼓勵教師吸納卓越班學生參與科研項目、解決企業難題等，引導學生在科研實踐中加強動手能力、團隊意識、創新精神和創新能力的培養。特別是先進陶瓷材料實驗室開放了陶瓷材料成型創新綜合實驗，方案具體為：學生根據個人興趣組合成小組，自行設計一些常見陶瓷材料并能制備出樣品，即提出使用材料的性能要求，設計配方，進行基本的樣品制造（粉體混料、成型、加工和燒結等），最后做出一個樣品（產品），實驗室給學生提供了“學中做，做中研，研中創”的基本條件和環境。目前，通過該實驗卓越班學生已有9人申請了中國專利，4人在國家級學術期刊上發表學術論文。

西安理工大學材料科學與工程專業卓越工程師培養計劃在實施完全學分制以及校企聯合培養模式的基礎上，積極開展專業課課堂教學改革與實踐教學體系創新，以典型工程產品或實例貫穿整個專業課教學體系，突出工程性、設計性、創新性的教學思路。不僅可以為實現高素質創新應用型卓越材料工程師的培養目標提供實踐經驗，提高工程人才的培養質量，還可以為其他工科專業卓越工程師專業課教學提供參考。

參考文獻：

[1]陽勇福，林海燕，王曉峰等.無機非金屬材料工程專業卓越工程師培養體系的構建[J].中國教育技術裝備，2014，(8).

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[3]薛銅龍，王小林，鞏琦.基于卓越工程師培養的“機械設計”課程教學改革[J].中國大學教學，2013，(3).

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關鍵詞: 材料科學與工程原理雙語教學有效實施

教育面向現代化、面向世界、面向未來是國家教育發展的必然要求。進入新世紀,國際化對我國高等教育的影響越來越突出,在中國加入WTO的新形勢下,國際化已經成為高校辦學水平的重要體現。在高校大力推行雙語教學,是培養優秀的、具有國際競爭力人才的需要。為了以高質量的高等教育迎接新世紀的挑戰,教育部頒布了《關于加強高等院校本科教學工作提高教學質量的若干意見》,明確提出了“本科教育要創造條件進行公共課和專業課的雙語教學。對高新技術領域的生物技術、信息技術等專業,更要先行一步,力爭三年內,外語教學課程達到所開課程的5%―10%”[1]。

材料是人類賴以生存和發展的物質基礎,是所有科技進步的核心,是高新技術發展和社會現代化的先導,是當代文明的三大支柱之一。因此,在材料科學與工程專業開展相關專業基礎課程的雙語教學很有必要性。

一、雙語教學的內涵

1.“雙語”的定義

雙語的英文是“Bilingual”,意思是“Two Languages”(兩種語言),是指在某個國家或某個地區有兩個(或兩個以上)民族同時存在,并存在兩種或兩種以上文化歷史背景的條件下,可能或必須運用兩種語言進行交流的情景。這兩種語言中,通常有一種是母語或本族語,另一種語言則是后天習得的第二種語言或者是外國語。而英國著名的朗曼出版社出版的《朗曼應用語言學詞典》所給的“雙語”定義是:A person who knows and uses two languages. (一個能運用兩種語言的人。)即在他的日常生活中能將一門外語和本族語基本等同地運用于聽、說、讀、寫,當然他的母語語言知識和能力通常是大于第二語言的。舉例來說, 他/她可能:

A) 使用一種語言來讀和寫;而用另一種語言來聽、說。

B) 在不同的場合下使用不同的語言,如在家使用一種語言,在工作單位使用另一種語言。

C) 在不同的交際需要下使用不同的語言,如在談論學校生活時使用一種語言,而用另一種語言談論個人感情。

2.“雙語教學”的定義

所謂雙語教學(Bilingual Education),是指以母語和一門外語兩種語言作為教學用語的教學模式。在各國各地區因母語不同而有所區別,在我國雙語教學的具體定位是漢語和英語,并在此基礎上兼顧其他語種。可以具體地理解為:在教學中使用母語的同時,還不同情況、不同程度地使用另一種通用外語作為教學媒介語進行的教學。以用英語為例,包括用英語教材、用英語板書、用英語布置作業、用英語命題考試及用英語口授等形式。雙語教學現已成為教育國際化的標志之一,越來越引起各國教育工作者的重視。簡言之,“雙語”和“雙語教學”的界定是將學生的外語或第二語言,通過教學和環境,經過若干階段的訓練,使之能代替或接近母語的表達水平。例如:加拿大魁北克省,同時使用法語和英語,并以法語為其官方語言。更通俗地打個比喻,某個同胞既可以在家里用藏語和家人交流,又可以用漢語在工作單位與同事交流。

3.雙語教學的模式

雙語教學的模式包括以下三種類型:(1)沉浸式雙語教學。此類型要求用外語進行教學,母語不用于教學中,使學生完全沉浸于弱勢語言中;(2)過渡式雙語教學。此類型要求剛進學校時,部分或全部科目使用母語教學,但過一段時間后,則全部科目使用外語教學。其最終目的仍然是向沉浸式過渡;(3)保留式雙語教學。此類型要求學生在剛進校時使用母語教學,以后逐步部分科目使用外語教學,部分科目仍用母語教學[2]。由于語言環境的限制,目前國內大多數院校采取保留式雙語教學。

4.人們對雙語及雙語教學認識的誤區

人們對“雙語”的認識往往存在一定的誤區,包括以下幾個方面:

(1)將雙語簡單地理解為“加強英語”。“雙語”班就是英語強化班或“尖子班”。

(2)將雙語理解為“計算機語言”+“英語”。

(3)將雙語理解為“漢語”+“英語”。

(4)將雙語理解為二門外國語,如“英語”+“日語”。

(5)將雙語理解為在課外活動中加入英語興趣小組。

顯然這些對“雙語”望文生義的理解是片面的、不科學的,甚至是錯誤的。它抽去了“雙語”和“雙語教學”的內核,脫離了“以人為本”、推進素質教育的根本目的。在中國,雙語教學是指除漢語外,用一門外語作為課堂主要用語進行學科教學,目前絕大部分是用英語。它要求用正確流利的英語進行知識的講解,但不絕對排除漢語,避免由于語言滯后造成學生的思維障礙;教師應利用非語言行為,直觀、形象地提示和幫助學生理解教學內容,以降低學生在英語理解上的難度。

二、“材料科學與工程原理”的雙語教學

“材料科學與工程原理”是材料科學與工程專業的基礎課程,我校于2004年對之進行了雙語教學的實踐。“材料科學與工程原理”作為材料類理工科專業的學科基礎課,可使學生對材料科學與工程建立整體與全貌的認識,了解現有材料的分類、特性、應用范圍及其與相關學科領域的關系,把握高技術新型先進材料發展趨勢。結合該課程的幾年雙語教學實踐,下面筆者就如何更有效地實施雙語教學進行探討。

1.雙語教學改革與專業課教學改革相結合

通過雙語教學能夠培養在不同語言環境下,運用母語和外語交流的專業人才。比如在講解材料學定義、性能、應用時使用標準的英語來講解,中間穿插漢語講解。雙語教學的改革必須以正確認識英語與專業課的關系為前提。用英語講授專業課,不僅是學習相關的英文詞匯,更重要的是掌握語言所表達的內容,兩者不能脫節。

采用雙語教學方法,所占用的課時比從前多,如何用最少的時間傳授最多的知識,是我們關注的問題。由于該專業概述課程內容較多,為了保證講課的質量,我們將一些課程進行了整合和壓縮。

2.英語教學改革與自學相結合

雙語教學不但能為學生今后直接閱讀外文資料打下良好基礎,而且是利用信息技術獲取知識、駕馭知識的手段。材料專業人才只有始終堅持知識追求,及時更新知識結構,不斷拓寬知識視野,才能立足學科前沿。我們通過組織提綱,鼓勵學生自己上網查詢相關文獻,試寫綜述。學生在小組充分討論的基礎上,撰寫英文作業與論文。

3.合理設計與組織教學方案

在開展雙語教學時,由于口授課程是以英語為主,漢語為輔,還要解釋一些生詞和難句,為了不影響教學進度,在授課前教師應“吃透”整本英語原版教材的內容和語言難點,充分做好備課工作。首先要確定授課的重點方向:一是傳授專業知識;二是解釋難以理解的語言表達方式。這是因為英語語言的表達方式與漢語的思維表達方式在很多方面大不相同,容易造成理解上的困難,而這正是在英語學習方面需要認知或習得之處。當然,鑒于大學三年級學生英語語法、結構已接觸多年,專業課的教師在授課時主要任務還應是疏通理解,幫助學生盡快汲取文中的信息,而不是流連于語法結構講解。另一方面,教師在備課方案中,可以根據學生的特點、教材內容要求和實際應用狀況,計劃一些討論題和某種課堂講座方式,這樣可以充分地利用學生想表達自己觀點的欲望,啟動其學能,調動其學習積極性,釋放其學習潛力,這有助于學生在掌握專業知識時,自然地習得英語。筆者認為,組織采用同一學科專業原版英語教材的教師一起討論教學內容和教學方法也很必要,教師們可以從同一層次的學生水平上,從不同的角度討論如何調動學生的主動性,提高學生的學習興趣,制定出符合本校學生具體狀況的詳細合理的教學方案。

4.采用與多媒體教學相結合的教學手段

在雙語教學中,高校可組織上同類課程的雙語教學任教教師設計制作多媒體教學課件,教學課件可以選擇采用全英語或兼有中文和英文的兩種方式,這有利于學生的復習和自學。采用多媒體教室上課,可節省板書所花費的時間,從而可改善教學進度。多媒體課件可集聲音、動畫、文字、圖像為一體,因此在講課時,生動活潑、引人入勝,可調動學生的學習積極性,達到事半功倍的效果[3]。但教師僅憑多媒體的手段,無法及時得到學生的反饋,無法了解學生的理解程度及需要表達的要求。多媒體的教學只是教師授課的一個重要輔助手段,它能激發學生的課堂學習興趣,但在整體課堂組織教學中,難點疏通、提問、回答、答疑甚至討論之類的面對面師生間的交流,仍是幫助學生理解和汲取知識、提高技能的重要環節。多媒體的手段只有結合這些傳統性的環節,課堂教與學才可能成功進行。單純的外語課或專業課教學是如此,雙語性的專業課教學也是如此。

5.提供充實的教學資源

雙語教學非常強調教學資源的保障,外文原版教材是雙語教學的一個必要條件,它可以使教師和學生接觸到“原汁原味”的英語,但作為課堂教學的有力補充――教學參考用書的作用同樣不可忽視。往往有些院校各專業中文參考資源較豐富,但外文專業參考資料卻極為匱乏,造成教師備課時要將中文資料譯成外語,再用外語授課,學生課余不能接觸到更多的原文資料,課上和課下脫節,從而無法進行實質性的雙語教學。這個問題亟待解決。目前,很多院校都與國外有著定期或不定期的學術交流,或與國外院校合作辦學,這為教師帶來了進修或考察的機會,有助于提高教師的英語和專業水平,學術交流也為雙語教學引進原版教材提供了有利條件。目前江蘇大學材料學院的材料科學與工程原理雙語教學課程都是由有1年以上的海外留學、進修或工作經歷的教師擔任。同時很多專業教師也在通過各種途徑提高自身英語水平。因此,雙語教學具有一定的師資基礎。

三、結語

隨著市場、經濟、技術全球化腳步的逼近,我國教育也日趨向國際市場開放,我國許多有條件的學校,都在適量開展學科原版英文教材教學,以適應“全球化”人才的需求。材料科學與工程學科若能長期在教學中不斷提高雙語教學方法,發揮教師的積極性和創造性,激發學生的熱情,就一定能提高整個學科的教學水平。這既有利于學生掌握本課程國外的最新動態,又有助于提高他們的英語運用能力。

參考文獻:

[1]劉軍,王建芳.關于開展計算機雙語教學的研究[J].教書育人,2006,(3):69.

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關鍵詞: “材料科學基礎” 哲學概念 教學意義

“材料科學基礎”是材料科學與工程學科的主干課程之一,國內大多數院校都把該課程當作研究生入學考試課程。

對于這樣一門專業性很強的課程,教學改革一般是積極吸收學科領域內的新知識、新理論,使學生學到更加前沿的知識。我在此基礎上,另辟蹊徑,挖掘、提煉該課程中蘊涵的豐富哲學知識,從而使學生在專業知識學習的同時,還感受到哲學思想與哲學方法的魅力,將自然科學范疇的材料專業知識與人文科學范疇的哲學知識有機地結合起來。

一、哲學教學的困惑

從知識學習的角度講,本科生需要更加高深的專業知識和更為寬廣的學術視野。因此,本科教學的一般思路是加深、加寬專業知識。加深知識靠更為高深的專業理論,而拓寬知識則必須吸收最新的科技成果。

如果站在高于知識的思想與方法的角度上,則僅限于專業知識范疇是不夠的,還必須讓學生具備一定的哲學思想,掌握一定的哲學方法,從而應對專業以外的事物。因為在當今社會,純粹專業內部的事物是極少的,科學研究、生產實踐往往涉及其他學科的知識,往往需要處理人際事物。因此,從最高層面的哲學入手,來強化學生的素質非常必要。

然而,當我們把教育的視野延伸到哲學的高度時,就會發現一個令人困惑的難題,即哲學的巨大作用與這種作用很難實現之間的矛盾。也就是說,雖然哲學是人類知識形態的極致,但由于哲學非常抽象,因此教學難度非常大。不難看出,理工科中的哲學教學,既有巨大需求,又難以操作。

應該指出,目前理工科開設的“科學技術哲學”選修課程,是這方面的一種積極嘗試,該課程對于學生的哲學素養的提高確實起到了一定的作用。盡管如此,無論是從學時數還是從教學效果看,僅僅一門課程還難以起到太大的作用。同時,理工科學生趨于定型的學習習慣,也制約了該課程功效的發揮。例如,有些學生對于“科學技術哲學”不感興趣,有些則難以適應這類文科課程的教學方法。

凡此種種,都說明理工科哲學教學中所面臨的窘境。因此,要想突破這種狀況,我們就必須轉變觀念,另辟蹊徑,從而找到一條更加適合理工科的哲學教學之道。

二、“材料科學基礎”哲學概念的提煉

課程的教學基礎是知識的生成,沒有知識課程就無法生存。但是,要想在理工科專業課中實施哲學教學,僅僅有專業知識是不夠的,還必須把這些專業知識背后的哲學概念、方法提煉出來。下面以實例的方式展示理工科課程中哲學知識的提煉過程與結果,歸納提煉的方法。

1.牛頓第二定律的哲學意義。

牛頓第二定律本不屬于“材料科學基礎”課程范疇。之所以拿它作為例子,是因為該定律是自然科學的經典,所以人人都能夠理解。而直接選用“材料科學基礎”課程中的例子,由于專業性很強,讀者不易理解。

牛頓第二定律為f=ma,換一種表述形式就是a=f/m。根據語義流源理論,可以把屬于物理學的專有概念轉化為哲學表述。例如,f是外力,這是一種物理表述,但根據語義流源,外力退化為外界作用;m是質點質量,它也可以表述為事物的內在屬性,因為質點說到底還是一種事物,而質量是用來描述質點屬性的;a是質點加速度,它退化為事物的行為;“二”退化為關聯,因為“二”不過是關系(關聯)的一種特殊形式。

在完成了上述轉換之后,牛頓第二定律就有了哲學意味,其新的表述為:事物的行為既與其內在屬性有關,又與外界對于該事物的作用有關[1]。不難看出,這是一個典型的哲學規律,潘懋元先生提出的高等教育內外部關系規律,恰好是這一哲學規律在教育中的體現。換言之,自然科學的牛頓第二定律與教育學的高等教育內外部關系規律,具有哲學意義的統一性。

2.“材料科學基礎”中的哲學概念。

牛頓第二定律的哲學抽象不僅展示了一條哲學規律,而且展示了抽象過程的一般方法。按照這一方法,就可以處理“材料科學基礎”課程中的相關知識,以使它們上升到哲學的高度。同時,由于基本的提煉方法在牛頓第二定律中已經展示,因此在下面的例子中更多地介紹過程與結果,以避免過多的專業介紹帶來理解困難。

(1)晶體缺陷

它是材料學科中一個極為重要的概念,表示晶體中不但存在缺陷,而且缺陷有可能以平衡的方式存在。

從哲學的角度看,缺陷無非是一種新的物質存在方式。換言之,缺陷造成了物質存在的多樣性,而多樣性概念就屬于哲學范疇了。因此,材料缺陷的哲學抽象就是:事物以多樣性的方式存在,優于單一的存在方式。這個規律在自然界與社會領域都是顛撲不破的真理。

(2)凝固(相變)過程

在材料的凝固過程中,形核理論至關重要。該理論的基本預設是,在原來的液相中產生具有固相結構的小核心,且它們隨機出現、時聚時散。一旦過冷度足夠大,這些小核心就能長大,直至完全凝固。

從哲學的角度看,凝固形核現象是舊事物中存在新事物的范例。存在于舊事物中的新事物盡管是不穩定的,但它包含了新事物的“基因”,且一旦環境條件適合,這些“弱小稚嫩”的新事物就能由小到大、由弱變強,直至完全取代舊事物。

(3)界面平衡偏析

這個材料概念可以用來展示哲學認識論的一般程序,也就是邏輯學中的屬+種差理論。一般來說,一個新概念總是由幾個舊概念組合而成。在組成新概念的舊概念中,必有一個是基本的,而其他是從屬的。例如,知識經濟概念中,經濟是基本的,而知識是從屬的。邏輯學把這種處于基礎地位的概念稱為屬,從屬概念稱為種差[2]。

以界面平衡偏析為例,最基本的屬就是偏析這一概念,而平衡是從屬概念。因此,平衡偏析概念的根本意義由偏析決定,它意味著成分的(空間)差異,平衡偏析無非是說這種成分差異處于熱力學穩定的狀態,因此稱為平衡。當我們建立了平衡偏析概念之后,它就成了新的起點,即新的屬,而相對于這個屬,界面就是種差。因此,界面平衡偏析就是:與界面有關的平衡偏析。換言之,界面平衡偏析=界面(種差)+平衡偏析(屬)。

不難看出,盡管界面平衡偏析概念本身沒有演繹出什么哲學意味的東西,但對于它的認識卻能從方法的角度上升到邏輯學的層次,從而具有哲學意義的普遍性。

(4)規則溶液自由能表達式

在二元合金固溶體的自由能表達式中,學生的學習難點并不在表達式的數學形式。教學實踐發現,他們產生模糊認識的根源在于:該表達式說的是誰。

按著德國哲學家弗雷格的指稱理論[3],一個事物的認識與三個要素密不可分,即事物的名稱、事物的內涵和事物的所指,其中名稱與內涵很容易理解,而事物的所指(這是一個哲學專有名詞)是需要進一步說明的。按理說,認識過程涉及所指應該是常識,如黃山,它有名稱(就是黃山),有內涵(如險峻、秀美等),還有就是作為物質存在的那些花崗巖構成的山巒。因此,所指就是指向物質存在的,因此理解起來似乎并不難。但是,當某個所需認識的對象以抽象的、看不見的方式存在時,所指就不像黃山那么清晰了。在初學的過程中,所指往往被學生忽略,甚至是遺忘,而只記住三要素中的名稱與內涵。這種所指認識的缺失會帶來嚴重的問題,如把對象搞混。不難看出,弗雷格的指稱理論有助于強化學生的認識對象意識,而這種意識的強化在面對數學公式具有特殊的價值。

(5)相變定義

根據馮端院士的定義[4],“相變”指:“在外界條件發生變化的過程中物相于某一特定條件下發生突變。”但是,相變的定義也可以簡化為:凡是結構發生變化的過程都是相變。不難看出,與馮端院士的定義相比,新的相變定義粗略了很多。

如何看待這種由于簡化而帶來的粗略,是一個超越材料專業的問題,而知識范疇的超越本身就具有哲學的意味。顯然,這里涉及思想方法的問題,對于不同思想方法的認識與把握,恰恰是學生應該努力的新方面。這個問題的重心不在于孰是孰非的細節探討,而在于認識效率等更高的層次范疇。換言之,細節的是非判斷轉向了效率考量,這種價值標準的轉向對學生思維訓練具有重要作用。

三、“材料科學基礎”哲學概念的教學意義

從上面的論述看出,在材料專業知識中提煉具有哲學意味的概念與方法并非難事,其中的關鍵是思想觀念的轉換,具體就是從單純專業視野拓展到更為寬廣的哲學領域。站在哲學的高度重新看待“材料科學基礎”課程的教學,它有了新的意義和價值。

1.豐富了教學內容,深化了專業知識。

到目前為止,理工科專業課改革的思路重點在更新教學內容,具體方法是積極吸收新專業知識,反映學科的新發展。不難看出,這種改革的視野仍然局限在專業、學科的范疇之內。

因此,本文給出的哲學概念提煉的思路,是一種新的嘗試。按著這樣的思路,教學內容同樣得以豐富。同時,還可以深化課程的內容,如上面列舉的弗雷格指稱理論,屬種+差的認識理論,都具有很高的認知難度,這些哲學概念的學習會極大地深化課程內容。

2.建立了理解的新維度。

就本科生學習而言,理解的重要性遠大于高中生。從某種意義上講,理解是本科生學習的生命,而高中生的學習還帶有相當成分的記憶因素。因此,深化理解就成了本科生學習的當務之急。

但是,深入剖析理解概念會發現,理工科學生的理解視野是不夠寬廣的,他們的理解維度主要集中在以下幾個方面。首先是事實和自然科學定律,這是理解不可或缺的維度;其次是簡單邏輯,因為理解的過程往往是邏輯推理過程;最后就是數理方法,因為理工科中大量的知識是建筑在數理基礎上的。但是,僅僅把理解的視野向這些方面展開是不夠的,因為這些維度的綜合也不具備超越的功能和開拓創新的意味。因此,有必要把理解的維度進一步向哲學、方法論的層次展開,以便提高學生的理解水平,進而提高他們的思維能力。

3.開拓了通識教育的新視野。

在本科教學中,通識教育盡管非常重要,但它的實際操作卻一直令人困擾。其中的重要問題是不同門類的知識各行其是,結果是多而不通。本文提出的理工科知識的哲學提煉與教學,為解決這一問題的提供了新的思路,因為通識教育的終極價值在于一個“通”字,即融會貫通。但由于不同學科之間的天然差異,因此直接貫通是不可能的。但是,如果使不同學科的知識都升華為哲學概念,則在哲學層面就能實現貫通。

參考文獻:

[1]吳鏘.從博雅教育、通識教育到人文素質教育.南京理工大學學報(社會科學版),2004,1.

[2]中國人民大學哲學系.邏輯學.中國人民大學出版社,1996:27.

篇8

關鍵詞：無機材料科學基礎；啟發式教學；建構主義理論

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0198-03

建構主義認為，知識是學習者在一定的情境之下，根據情境中的線索調動頭腦中事先準備好的多方面，多層次的先前經驗，通過主動積極思考，對新信息進行解答并賦予它們具有學習者自身特色的意義，然后以此為原材料，形成自己的知識構架。教育的問題，其本質是促進學生思考，形成新的知識體系。因而，作為教育主體的老師，其角色也要發生重大變化，由原先的知識傳播者轉變為思想的傳播者。其主要的使命，是以所要傳播的知識為媒介，教會學生去思考，并得出具有自身特點的結論，從而形成具有特色的知識的結構。教育的目標不再是向學生“移植”單純標準化知識體系，而是要讓學生建立在標準化知識體系基礎上的開放的思維體系。在這樣一種體系中，學生具有系統的基礎知識，但又對所獲得的知識具有深度的思考甚至質疑。相比單純的標準化知識體系，在標準化知識體系基礎上開放的思維體系在當今的社會中，顯得更為重要。而如何建立一個思維體系，以問題為中心的教學法則為我們提供了一個很好的思路。在幾年的無機材料科學基礎的教學中，筆者所在教學團隊以建構主義為指導，開展以問題為中心的無機材料課程教學實踐。本文將對無機材料科學基礎動力學部分的教學實踐談談體會，和同行進行交流，以期提高教學水平。

一、問題體系的梳理是以問題為中心的教學的關鍵

愛因斯坦指出：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數學上的或實驗上的技能而已。而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想象力而且標志著科學的真正進步。”顯然，問題是認識的起點，是興趣的表征，是創新的開始。在學習過程中，也是區分主動學習和被動學習的標志。開篇伊始，需要回答的第一個問題是：什么是無機材料動力學？根據無機材料科學基礎教材的精神，筆者的理解是無機材料制造過程中材料組成原子移動的科學。以此為出發點，根據常規的思路，就可以提出進一步的問題：原子移動的方式是什么？原子移動的動力是什么？原子移動的阻力是什么？（促進）原子移動的目標是什么？如何提高過程的時間效率？從本質上來講，無機材料動力學所解決的問題就是這五大問題。以下根據這五大線索對課程內容進行梳理：通過“原子移動的方式是什么？”這一問題，可以解決課程中關于原子移動的基本概念：擴散、粘（塑）性流動等，溶解沉淀、蒸發凝聚。其中前二個概念為較高層次的概念，擴散為介質中單個粒子的移動，而流動則是粒子群體移動。而溶解沉淀則是一處的固體（晶體）溶解于液體（熔體），在液體（熔體）中擴散，然后在另一處的固體表面沉積。蒸發凝聚則是固體蒸發，擴散或流動，然后又凝結的過程。以這樣一個線索，就很容易將無機材料科學基礎動力學過程中的各章內容―擴散、固相反應、相變和燒結中的原子移動概念很好地進行梳理。對“原子移動的動力是什么？”這一問題的回答，也可以貫穿無機材料科學基礎的全部內容。從本質上來說，原子移動的動力就在于其起始位和目標位的化學位差異。而化學位的差異可以由濃度（活度）差異、凹凸面差異和顆粒大小差異、體系中不同組分之間的相容性差異、以及溫度差異和壓力差異所影響和決定。由于不同部位的化學位差異的存在，在一定條件下，體系的不同部位的化學位將趨向于均衡。就如處于不同高度的液體在連通的情況下要處于同一平面一樣，由化學位所表示的“位能”也將在一定條件下趨向于均衡到同一位能值，從而導致粒子的移動。這樣，利用化學位的差異以及體系不同部位化學位在一定（動力學）條件下趨于均衡化的原理，就可以很好解釋正擴散、逆擴散、蒸發-凝聚、溶解-沉淀以及燒結過程中的晶體長大和二次再結晶、熱壓燒結的流動機理等各種知識。對“原子移動的阻力是什么？”這個問題的回答，可以很方便地理解液固相變和液液相變的機理問題。均一體系形成的新的界面所產生的附加能量，成為液固相變過程成核-生長過程的過冷問題。對原子移動的阻力這個問題另一個角度的涉及無機材料的制備問題，在溫度較低時，原子的運動受到環境（由化學鍵力形成的制約）的制約原子難以移動，只有在溫度升高時，環境的制約相對減小，原子才得以移動。無論擴散還是流動的原子遷移模式，無不受這個規律所影響。對于“原子移動的結果和目標是什么？”的回答，與無機材料課程中談到的燒結問題密切相關，由此可延伸出收縮、氣孔率、實現設計的相結構以及材料的最終性能等。就如我們在處理日常生活問題所必須考慮的一樣，過程的時間效率非常重要，具體體現為速率和效率。圍繞速率，動力學就有一系列數學表達式，如Fick第一、第二定律、楊德方程、金斯特林格方程、相變中成核生長速度、晶體長大速度以及燒結過程中的頸部尺度和時間的關系、氣孔率和時間的關系等。而為了提高效率，陶瓷制造之所以要用粉體為原料、制造微晶玻璃為何要用晶核劑等問題也得到在這個角度的答案。通過將上述五個基本問題進行解答和梳理和擴展，可以涵蓋無機材料科學基礎動力學的基本內容。在教學中，在尊重原教材的前提下，利用建構主義思想，以學生已有的生活經歷、基礎知識，以辯證法和認識論為指導，通過構思新的問題，可提高學生的興趣，啟發學生思考，取得較好教學效果。

二、生活知識和基礎知識是構建知識構架的初級原材料

就無機材料而言，由于其普通而傳統的特性，無論是水泥、玻璃還是陶瓷，大學生們在生活中都已經形成不同程度的接觸并形成一定程度的認識。另外大學的基礎課程如物理化學、物理學和化學等也為無機材料科學基礎動力學的教學奠定了一定的基礎。也就是說，對無機材料科學基礎動力學的知識體系而言，學生在學習本門課程之前，就已經有了一個原始的、初步的知識體系，但這個知識體系可能是模糊的、若隱若顯的。具體體現在一些問題上知其然，而不知其所以然。在一些在專業人士看來，非常具有系統性和連貫性的知識，在學生那里是離散的，缺乏有機聯系的。因而，如何在這樣一種模糊的、離散的知識體系的基礎上，構建一個明確的、牽一發而動全身的知識體系或稱為網絡，恐怕是任課教師的一個主要任務。在學生已經有的知識體系的基礎上，以問題為出發點，啟發學生進行思考，引導學生得出自己的結論，可能是完成本項任務一個可行的方法。下面舉兩個例子加以說明。其一為破碎瓷器的斷面，大學生中，很少有人沒有過打破碗的經歷。部分好奇心很強的學生可能也觀察過陶瓷的斷面，盡管模糊，但對斷面的形貌肯定有一定的概念。通過老師提醒，對破瓷斷面很容易形成如下的知識：粗糙的、不吸水、很硬。在這樣一個基本概念的基礎上，我們就很容易提出如下一系列問題：為什么是粗糙的？為什么不吸水？為什么飯碗的表面不粗糙。為什么泥菩薩不能過河而古代貿易中沉船中的陶瓷幾百年后仍然完好？通過這樣一些設問，啟發學生思考，通過講解，就較為容易地能把擴散、流動、燒結的內容揉合到一起，使學生的專業知識得到升華，形成自己的知識體系。其二是液固相變的問題。學生們已經在先學課程的物理化學中得到如下的知識，平衡狀態下，化學反應自發進行的條件是體系的自由能（焓）ΔG≤0。從這個角度，很容易引導學生接受這樣的概念：相變自發進行的必要條件也是ΔG≤0。以這樣一個基本的規律，就可以引導學生提出如下問題：為什么是小于等于0？等于0意味著什么？小于0意味著什么？以學生已經根深蒂固的基礎知識――水在0℃結冰為基礎，就很容易引導學生形成這樣的知識：ΔG=0，就是指0℃時冰水混合物的自由焓差。在這樣一個基礎上，學生自然就會想到ΔG

三、辯證法是學生梳理知識體系和形成開放性思維的思想武器

無論我們是否意識到，在日常生活中，大家都有利用辯證法思考的經歷。諸如“站在對方的立場上考慮一下”“設身處地地想一想”“換個角度思考一下”，都有辯證思維的影子。大學生們在哲學中對辯證唯物主義的系統學習，更有利于他們以辯證法為思想武器，促進自身知識的構建，并使知識體系具有更加開放的特性。以對立統一規律為例，如前所述，在考慮顆粒移動的促進作用的同時，對立統一規律就可以引導學生去思考什么因素可以阻止粒子的移動，使學生形成新的思考。課程中很多具有極值的曲線，如晶體生長速度和過冷度的關系等，就可以很好地利用對立統一規律加以解釋。舉一反三，很多問題學生就可以很好地理解、掌握和延伸。在學生掌握了利用這一思維方法的基礎上，再傳授給學生在二分法（非此即彼）基礎上的多元體系復雜性的認識，也就是說一果多因或一因多果的認識。使學生課程知識有一個很好的梳理，對課程體系有更好的把握。質量互變和否定之否定規律同樣也可在教學中得到很好的應用。同樣，以辯證法的思維模式，也可以引導學生發現很多教科書上沒有涉及的內容。如在成核-生長的液固相變的描述中，書中只告訴我們由于在純粹的液相體系中形成新的固相，界面能需要用液相變為固相放出的潛熱補償，因而，需要成核。但并未解決成核后在過冷狀態下液相變為固相后放出的潛熱對體系溫度的影響。諸如此類，利用辯證法的思想工具，還可以引導學生發現很多問題。有些問題，可能是能夠得到答案的，有些問題，可能本身就是現有科學體系沒有解決的。因而，通過學習，學生所構建的新的知識體系是并不完美的，是尚存懸疑的，可以引導學生進一步深入探索。相比自我封閉的知識體系而言，這樣一個體系無疑是具有活力的。

以問題為中心，可很好地對無機材料科學基礎動力學的內容進行梳理，關聯無機材料科學基礎各部分知識，形成以問題為中心的網絡體系。以學生原有的生活常識和先修課程，可引導學生通過思考和重組，建構自己的知識體系。以辯證法為指導，可引導學生進行開放性的思維，引導學生不斷創新，探索未知，提高自身的創造素養，則對其未來發展具有重要意義。

參考文獻：

篇9

專業學術之路

孫益民教授是恢復高考制度后首屆大學生，就讀于安徽師范大學化學系，畢業后的第一份工作是在母校的化學系物理化學教研室從事《物理化學》等專業課的教學工作，第二年起擔任了化學系的實驗室主任一職。

孫益民教授兢兢業業，教學和科研工作兩手抓，兩方面都作出了突出成績。由于精湛的專業技術和深厚的學術功底，1987年國家教委將他派往到四川外國語學院學習，隨后前往瑞典皇家工學院物理化學系學習，從事計算機在物理化學、物理化學分析、化學工程教學與研究應用的課題研究。在瑞典學習期間，進行了包括紅外、紫外可見光譜、質譜、核磁共振、X射線、化學分析電子能譜等多項內容在內的波譜學及波譜儀器的使用維修理論和技術研究工作，均取得了優異的成績。

回國之后的孫益民教授返回母校工作，擔任化學系物理化學教研室的講師、副教授，從事多門課程的教學事務，同時還承擔了學校的多個科研項目，與此同時，他也沒有停下自己在科研道路上不斷求索進取的腳步。自1994年起他在北京科技大學物理化學系攻讀工學博士學位，研究方向是“稀土金屬鹵化物相圖計算與模式識別評估”，在此期間參與了兩項國家重點自然科學基金研究項目，其中“冶金物理化學若干前沿問題探討”為重大項目，同時還在“無鉛焊料研究”課題項目中擔任了神經網絡計算焊料的表面張力研究工作。

1996年至1998年，孫益民再次出國深造，就讀于加拿大蒙特利爾大學工學院，主要攻讀方向為材料熱力學研究。1998年10月份返回北京科技大學，就讀于冶金學院，1999年6月份以優異成績通過了博士論文答辯，之后回到安徽師范大學，歷任有機化學研究所所長、化學與材料科學學院科研副院長、教授、博導等專業技術職務。

回首孫教授的求學歷程，扎實的學術功底和嚴謹的治學精神為他今時今日取得的成就奠定了堅實的基礎。

用心培育人才

孫益民教授在國內外的權威學術刊物上發表了數十篇各類學術論文，在材料科學、物理化學、稀有金屬有機化合物物理性質研究、超臨界流體提取技術系統研究等多個專業領域均有不凡的建樹，但是談及自己，他對自己的身份定位始終有著“大學教授”這一項，教書育人、為國家培養科技人才既是夢想，也是他從未曾偏離的堅持。

早在上世紀80年代大學畢業初期，那個時代的大學生是時代的驕傲、社會各行業都緊缺的人才，孫教授就已經選擇了留校任教，從事緊張繁重的科研實驗工作的同時還擔任了化學系“物理化學”和“物理化學實驗”等課程的教學工作。

在瑞典皇家工學院學成歸國之后，回到安徽師范大學的孫益民作為科研中堅力量承擔起多個縱向和橫向研究項目，同時他依然沒有放松教學工作，擔任了“化工儀表自動化”、“分析儀器使用及維修”，用英文開設“物理化學”等多門課程的教學工作。

雖然因為繼續求學的原因，孫益民有五年時間分別在北京科技大學和加拿大蒙特利爾大學度過，取得博士學位回到安徽師范大學后的他研究工作更加繁忙、研究任務也更重，但是教學工作始終在他的工作當中占了相當的比重。他堅持在教學的第一線培養青年一代的科技工作者，在化學與材料科學學院先后擔任研究生導師和博士生導師，多年來，已經為祖國培養出了多位在化學與材料科學領域學有所長的青年人才。

研究碩果累累

孫益民教授的研究方向包括了材料熱力學的優化與計算、天然產物提取的物理化學機制研究、金屬有機化合物物理性質計算的應用研究、多組分共存物系濃度同時測定計算應用研究、相圖模式識別構筑、新型結構材料改性研究、微波法制備納米材料、熔鹽化學與技術、中藥現代化研究、農作物脫農殘研究、醫用復合材料研究、生物質殺菌劑研究、超臨界流體提取有效成分群工藝系統研究、活性炭綠色生產工藝、重金屬同時檢測及脫除、農藥殘留快速同時測定、大米脫農殘研究等多個領域的項目，2010年提出室溫（常溫）瀝青概念，為節能減排二氧化碳做出貢獻。

研究項目當中，其中有國家自然科學基金研究項目和安徽省自然科學基金項目以及高校自然科學基金項目，不少已經獲得了發明專利或實用新型專利，其中的醫用復合材料已經開始了有規模的產業化生產。

累累的研究碩果為孫益民教授贏得了榮譽，先后獲得北京市科學技術進步二等獎，中國高校科學技術進步二等獎以及安徽省教育廳優秀教學成果獎等多個科研和教學獎項。

工業技術優化

孫益民教授集三十年從事高等教育經驗，二十多年的科研經歷以及十多年的工業實踐，在數據采掘、神經網絡應用、非線性科學、材料計算設計等領域的探究，以及在化學化工領域、工業技術等方面積累的經驗知識，在21世紀初自主研發了多因素多水平多目標可視化分析m³VA方法。可以較為有效地解決實驗科學和工業技術優化的“多因素多水平多目標問題(m³)”這一世界性難題。2005年起被聯合國經濟及社會理事會聘為諮商專家，諮商領域為材料科學、天然產物科學、物理化學、計算化學。

M3VA方法在多個工業技術領域方面得到了成功應用，確實解決了很多困擾各類企業的技術難題。如常溫瀝青、瀝青混料研究、高分子材料改性研究、中醫骨傷外固定材料、大米脫農殘、超臨界二氧化碳提取植物有效成分群系統研究、化工工藝優化、多元物質混合焓神經網絡模型研究、重金屬同時測定研究等多個工業領域中的問題。孫益民教授多次出訪美國、加拿大，2011年1月又隨安徽省新能源團去德國進行技術學習交流。在國內，孫益民教授一直堅持免費為企業提供工藝優化設計。

目前列入推廣的工業化技術有：I²S-MH (中藥-保健品原料工業信息化系統)；TOMDO(新材料設計與優化技術)；TOSMAS(一步法瀝青混料技術)；I²S-C (化工工藝優化技術)；ACIP(活性炭精深加工產業化)；I²P-1 (高分子材料改性系統技術)。

篇10

關鍵詞：固體物理；教學內容；教學改革；教學方法；雙語教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0072-02

自20世紀50年代以來，以固體物理的能帶理論為基礎，固體物理學得到了飛速發展。科學家在磁學半導體、超導、激光等現代科學研究領域獲得了重大進展，相關研究成果已經迅速轉變為實際生產力，并帶動了相關信息科學技術群的高速發展。在20世紀50年代末，“固體物理”被采納為我國物理專業的一門基礎課，是在物理專業課程設置上最為顯著的一項改革。[1]

固體物理學通過研究固體的結構，及組成固體的粒子之間相互作用與運動規律來闡明其性能和用途。固體物理學涉及的內容包括固體中的原子結構、晶體結合規律、固體電子運動方程及能帶結構、金屬導體的導電機制、半導體的基本原理、超導性的基本規律等，因此，“固體物理”已成為物理學科和材料學科的專業主干課之一。中國石油大學（華東）為教育部直屬的行業特色鮮明的工科重點大學，目前“固體物理”課程已在材料物理、材料科學與工程、光信息科學與技術三個專業開設，并擬在應用物理學專業開設。

本文從中國石油大學（華東）（以下簡稱“我校”）目前的固體物理本科教學實際情況出發，針對不同專業對固體物理知識需求的不同，對課堂教學內容進行優化整合，并結合現代多媒體技術對教學手段和方法提出合理改革措施并在授課過程中進行了實踐。

一、教學內容的改革與實踐―― “一個平臺，三個知識模塊”教學模式的建立

“固體物理”課程內容豐富，體系龐大，涉及到“普通物理”“理論力學”“量子力學”“熱力學統計物理”等多門課程，而目前國內各個高校“固體物理”課程的授課學時受到了總學時的限制。因此如何在有限的學時內把固體物理的精髓講授給學生，需要針對學生的不同專業特點和對固體物理的要求來精選授課內容。

我校有三個專業開設“固體物理”課程，分別為材料物理專業（64學時專業必修課）、材料科學與工程專業（32學時專業限選課）、光信息科學與技術（32學時專業限選課）。由于各個專業的特點及對固體物理的要求不同，因此在授課過程中授課內容必定有所差異。

我校材料物理專業的學生畢業后一部分在企事業單位從事材料分析與檢測或材料制備工作，一部分繼續讀研深造。學生在大學前兩年的學習中已系統學過“普通物理”“量子力學”“熱力學統計物理”等課程，物理背景明顯，物理知識扎實，并且在以后的學習和工作中對固體物理要求較高。根據這一實際情況，筆者選用山東大學出版的物理基地班教材，在對材料物理專業講授時主要包含以下六部分內容：一是晶體的結構，在這部分中主要講授固體物理的基本概念，如晶體的共性、堆積模型、布拉菲點陣等內容；二是晶體的結合類型，主要從晶體結合的物理本質出發闡述導致不同結合類型的原因；三是晶格振動與晶體熱學性質，在該部分中主要有簡單到復雜的講解一維晶格振動、三位晶格振動及晶格振動的熱容理論；四是晶體的缺陷，主要講晶體缺陷的基本量類型、性質及缺陷的擴散和缺陷的統計；五是晶體中的電子能帶理論，主要講布洛赫波、一維晶格中近自由電子的近似、能帶理論等，并由此講解導體、半導體、絕緣體形成的本質和差異；六是自由電子論和電子的輸運性質，主要講電子氣的費米統計，利用費米統計理論和能帶理論對金屬的電導、熱導等電子輸運特性進行系統分析。該六部分內容基本包含了晶體物理學的主要內容，就后期學生深造所需的表面物理、非晶態物理等很少涉及。該內容已在材料物理專業2004～2008級5屆學生中講授過，學生反映良好。

針對材料科學與工程專業學生開設“固體物理”課程，其為32學時專業限選課。考慮到該專業學生沒有系統學習過“理論物理”“熱力學統計物理”“量子力學”等課程，物理背景相對較弱，但在先修課程中已學過“材料科學基礎”“材料工程基礎”“材料力學性能”等課程，因此筆者在講授“固體物理”課程時從學生實際知識背景和學時要求出發，弱化課程涉及到的具體理論推導，強化模型思想對部分推導直接得到結論。從學生本身知識背景考慮，在課程教授時主要講解以下三部分內容：一是晶體的結合類型，該部分內容與材料物理專業一致；二是晶格振動與晶體熱學性質，在該部分中筆者弱化理論推導，而是通過近似的思想給出熱容的愛因斯坦模型和德拜模型；三是晶體中的電子能帶理論，講解內容與材料物理專業一致，但在授課過程中涉及到量子力學的內容直接給出結論而略掉具體推導過程。與材料物理專業相比，材料科學與工程專業學生的授課內容和授課學時均有所減少。比如對于晶體結構和晶體的缺陷等內容直接略掉，這是由于學生在先修課程材料科學基礎中已經講解過，這樣就避免了不同學院在授課過程中的內容交叉。對于想繼續考研深造的學生，筆者一般建議跟隨材料物理專業學生上64學時課程。該部分內容在2002～2008級7屆學生中講授過，學生反應較好。

光信息科學與技術專業隸屬中國石油大學（華東）理學院，該專業學生的物理知識較材料科學與工程專業學生教深，其專業就業領域為光電子產品與技術領域。光信息科學與技術專業開設32學時“固體物理”專業限選課。與材料科學與工程專業相比，開設課程學時雖然相同，但學生的專業知識背景和對固體物理的要求并不相同。該課程主要教授以下內容：一是晶體的結構，該部分內容與材料物理專業一致；二是晶體的結合，主要講晶體結合的物理本質，并因此而導致的不同晶體結合類型，應力和應變的內容因涉及到矩陣推導而去掉；三是晶格振動與晶體熱學性質，該部分內容與材料專業大概一致，但弱化具體推導，比如晶格振動的長波近似等內容，直接給出結論；四是晶體的缺陷，主要講晶體缺陷的基本量類型、性質，而缺陷的擴散和缺陷的統計只做定性分析。與材料物理專業相比，受到客觀原因限制，光信息科學與技術專業學生的授課深度有所降低，授課內容和授課學時均有所減少。該部分內容已在光信息科學與技術2006～2011級6屆學生中講授過，學生反應良好。

通過對課程內容的認真分析，并針對我校三個不同專業的課程特點及對固體物理的需求，筆者在多年實踐的基礎上實現了“固體物理”教學“一個平臺，三個知識模塊”的教學模式，為其他相似課程的建設提供了一定的借鑒意義。

二、教學方法和手段的改革與實踐

“固體物理”課在授課過程中涉及到較多的理論推導，一般采用傳統的板書授課形式。板書授課可以保證學生與教師思維的同步，加深學生對知識點的理解。但板書在課堂教學過程中會占用相當的課堂時間，降低課堂學習效率和信息量，且長時間板書會導致學生課堂注意力下降，主動參與學習的積極性降低。從課程特點來看，某些教學內容單靠板書學生理解難度較大，比如晶體周期性結構、密堆積模型的六角密排和立方密排、倒格矢、倒格空間等。傳統的課堂板書教學方式在“固體物理”教學時遇到了極大的困難。鑒于此，傳統的板書教學方法需要改革。

自20世紀90年代以來，隨著計算機技術的迅速發展，多媒體技術已成為“固體物理”教學現代化教學手段的重要組成部分。在“固體物理”教學過程中晶格振動、固體、能帶理論、電子輸運等內容，要用到量子理論、理論力學、熱力學統計物理等知識，且要用到高度抽象的波矢空間，該部分知識點一直是教師上課的重點和學生學習的難點。借助計算機技術可以把圖片、文本、聲音、視頻等諸多要素集成在一起來改變教學信息的包裝形式，直觀地用動態的畫面解釋晶體的微觀及宏觀結構和有關的物理規律，從而提高教學內容的表現力和增強教學過程中的直觀感染力。而且可以方便現在常用“固體物理”教學模式設計，提高現有教學模式的教學效率和質量，以達到優化固體物理教學的目的。[2]如在講到晶體的密堆積模型時，學生對六角密排和立方密排感到難以理解，筆者利用3DS MAX動畫制作軟件及MS、CASTEP等計算軟件的繪圖功能制作了晶體結構的三維圖像及視頻，從而充分向學生展示其堆積方式及堆積過程，學生反映良好，收到了較好的教學效果。

多媒體技術授課方式同傳統的板書教學相比有其自身的先進性，如教師提前制作多媒體課件可節省大量的板書時間，可提高課堂效率、增加課堂教學內容的信息量；多媒體課件的直觀性、新穎性特點，可提高學生的課堂興趣。但“固體物理”課程理論性很強，如果課堂教學完全依賴多媒體課件會導致學生忽略課程內容學習，而把注意力轉移到課件本身上去；多媒體課件可節省課堂板書時間，增加課堂內容的信息量，但同時導致課堂進度緊湊，學生在課堂學習過程中思維緊張，沒有充分的時間對知識點深入理解和吸收。因此，通過多年的教學實踐，在教學過程中筆者采用了課堂“板書教學+多媒體教學”相結合的教學模式。如在講解晶體結構時，筆者通過板書提示類型，但具體結構通過多媒體課件展示；對于晶體熱容的模型、能帶理論等內容，通過多媒體課件給出主要推導步驟，但具體推導過程利用板書進行，從而增加學生的理解時間等。在多年的教學實踐中，筆者對課堂板書教學+多媒體課件教學的比例進行了探討，但得出的結論是：由于專業的不同和面對學生的不同，其比例關系不能一概而論，教師仍為課堂教學的主導，應根據課堂教學的實際情況來調整其比例關系，充分發揮板書和多媒體課件的優勢，達到最佳教學效果。

三、網絡資源及“課堂教學+網絡自學”立體化教學模式的研究與實踐

在多年的“固體物理”教學實踐過程中，由于專業課的性質，課堂教學具有難以重復性，因此學生課堂聽課的效果很大程度上決定了學生掌握知識的程度。借助中國石油大學（華東）“固體物理”校級精品課培育項目的進行，筆者嘗試進行網站建設，制定了“固體物理”教學資料的上網計劃。目前“固體物理”課程已具備教材、教學大綱、教案、講稿、試題庫等教學輔助資料。網站一旦運行，即可形成“課堂教學+網上自學”的立體化教學模式，從而擺脫學生僅依賴課堂學習的傳統學習方式。

四、結束語

隨著21世紀固體物理學科的發展及現代化技術的進步，對高等教育提出了巨大挑戰，“固體物理”教學的改革勢在必行。通過多年教學實踐和研究，在我校的“固體物理”課程教學內容中實現了“一個平臺+三個知識模塊”的教學模式，對“固體物理”的教學方法和手段的改革及新的學習模式進行了一些有意義的探索和實踐，并取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]黃昆，韓汝琦.固體物理學[M].北京：高等教育出版社，1997.