材料科學(xué)教學(xué)方法
時(shí)間:2022-05-07 05:58:00
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材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是我校材料成型與控制工程專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課之一,也是許多學(xué)校研究生入學(xué)的必考課程。該課程內(nèi)容在學(xué)科知識(shí)構(gòu)建中起著“基石”的作用,對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)及專業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)筑具有非常重要的作用。該課程內(nèi)容包括金屬學(xué)、熱處理、材料力學(xué)性能、工程材料以及工程應(yīng)用等內(nèi)容。其特點(diǎn)是原理、規(guī)律多;需要記憶的概念、定義多;課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多而抽象;而理論計(jì)算少(即具有“三多一少”的特點(diǎn))。多年來(lái)學(xué)生普遍反映這門課程“難理解、難記憶、難應(yīng)用”,造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,學(xué)習(xí)效果不理想。為了解決這些問(wèn)題,授課教師需要更新教育觀念,即由原來(lái)的注重專業(yè)教育向注重能力與素質(zhì)教育進(jìn)行轉(zhuǎn)變,強(qiáng)調(diào)在寬專業(yè)知識(shí)面上對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)的提高,培養(yǎng)既掌握材料科學(xué)與工程基本原理,又通曉材料制備與加工、組成與結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用等系統(tǒng)知識(shí)的寬專業(yè)人才。落實(shí)到課堂教學(xué)上來(lái)講,就要從具體的教學(xué)實(shí)踐出發(fā),改革教學(xué)方法,注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法與創(chuàng)新能力,大力提倡學(xué)生的自主學(xué)習(xí),并注重理論與實(shí)際的整合,以提高課程的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。課堂教學(xué)作為大學(xué)人才培養(yǎng)的主渠道和主戰(zhàn)場(chǎng),長(zhǎng)期以來(lái)普遍采用的教學(xué)方法是以教師為主角的課堂講授法。所謂講授法是通過(guò)教師的口頭語(yǔ)言表述、講解、講演等形式,系統(tǒng)地向?qū)W生傳授知識(shí)的方法。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是教師能夠用學(xué)生易懂的形式有效地概括學(xué)科內(nèi)容,知識(shí)傳授的準(zhǔn)確性高;但其弊端是教師只注重知識(shí)點(diǎn)的傳授,忽視學(xué)生能力的培養(yǎng),不能充分發(fā)揮學(xué)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(xué)主體的學(xué)生被滿堂灌,僅僅是被動(dòng)地聽(tīng)講、記筆記,而不能積極思考問(wèn)題,這就使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性嚴(yán)重受挫,創(chuàng)新思維和求知欲望遭到了無(wú)情的抑制,難以品嘗到思考的快樂(lè)和成功的樂(lè)趣,容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。隨著當(dāng)今社會(huì)對(duì)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、能力強(qiáng)、素質(zhì)高”的高科技復(fù)合型人才的需求,顯然傳統(tǒng)的尺講臺(tái)一人唱戲的教學(xué)方法已日益不能適應(yīng)現(xiàn)代教育的要求,為此我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中針對(duì)不同的授課內(nèi)容嘗試采取不同的教學(xué)方法,使教學(xué)效果成倍增加。
1啟發(fā)教學(xué)法
啟發(fā)教學(xué)法就是在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)教師的活動(dòng)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、自覺(jué)地去獲得知識(shí)。其出發(fā)點(diǎn)是要學(xué)生形成一種自求自得的學(xué)習(xí)意識(shí),并最終做到學(xué)懂會(huì)用,教師在這里扮演的角色就是“授人以漁”。這種教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)在傳授知識(shí)的同時(shí),重視學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng);強(qiáng)調(diào)學(xué)生既是受教育對(duì)象,又是具有主觀能動(dòng)性的認(rèn)識(shí)主體,可極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的興起,社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才需求日益迫切,啟發(fā)式教學(xué)作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效手段正被廣泛地應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。在課堂教學(xué)中,掌握圍繞主題發(fā)問(wèn)的技巧,精心沒(méi)計(jì)各種啟發(fā)式問(wèn)題,進(jìn)行互動(dòng)提問(wèn),鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)表自己的見(jiàn)解,讓他們有充分的空間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考,對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是至關(guān)重要的。課堂是求知的地方,既為求則必有疑,為此在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)具體問(wèn)題巧設(shè)疑問(wèn),多設(shè)計(jì)“是什么”、“為什么”等問(wèn)題,留給學(xué)生思考的余地、判斷的空間,才能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,真正引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題。例如金屬凝固原理中的形核理論這部分內(nèi)容概念、原理、規(guī)律及公式推導(dǎo)多,既抽象又難以理解,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。為此在處理這部分內(nèi)容時(shí)利用形象、恰當(dāng)?shù)嘏e例,并且在舉例過(guò)程中層層設(shè)疑,吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂上動(dòng)腦筋想問(wèn)題的積極性,讓他們隨同老師攻克一個(gè)又一個(gè)難點(diǎn)。比如關(guān)于非自發(fā)形核的內(nèi)容,就以人工降雨引入,人工降雨學(xué)生都知道,即通過(guò)向空中發(fā)射AgI炮彈來(lái)增大降雨量,于是我就以此作為切人點(diǎn),向?qū)W生提出問(wèn)題“為什么人工降雨能增大降雨量?”帶著這個(gè)“啟”就能有效地引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)的“發(fā)”,在講解的過(guò)程中又不斷穿插與之相關(guān)的問(wèn)題,迫使學(xué)生主動(dòng)地去思考,自己去找尋問(wèn)題的答案,最終就會(huì)得出“非自發(fā)形核與自發(fā)形核相比可降低形核功,從而提高形核率”的結(jié)論。
2直觀教學(xué)法
直觀教學(xué)法就是通過(guò)運(yùn)用實(shí)物、掛圖、模型等教學(xué)媒體創(chuàng)設(shè)具有情緒色彩的具體生動(dòng)的形象或場(chǎng)景,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中達(dá)到精神集中與愉悅的境界。運(yùn)用直觀性教學(xué)法,可以培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察力、豐富的想象力和準(zhǔn)確的判斷力,充分發(fā)揮學(xué)生認(rèn)知的主體作用,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,發(fā)展學(xué)生分析、歸納、推理判斷等各種能力,對(duì)提高該課程的教學(xué)效果具有非常重要的實(shí)際意義。為了更好地進(jìn)行直觀教學(xué)法,首先課前教師應(yīng)該認(rèn)真鉆研教材,深刻領(lǐng)會(huì)授課內(nèi)容,做到胸有成竹,這樣講課時(shí)才能深入淺出,才能使學(xué)生真正聽(tīng)懂。另外要選擇好直觀教具,明確所要達(dá)到的目的和要求,處理好講課和使用教具的關(guān)系,使直觀性教學(xué)有利于啟發(fā)學(xué)生的思維,有利于學(xué)生獲得深刻的記憶。這就要求教師在備課時(shí),要仔細(xì)考慮如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)直觀教具進(jìn)行觀察、分析并提出問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生積極思維、形成概念、找到規(guī)律、加深記憶,這樣才能使直觀性教學(xué)收到預(yù)期的效果。例如,工程中許多零件,如齒輪、軸、彈簧等,它們?cè)趯?shí)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(fā)生的,斷裂前幾乎不發(fā)生任何塑性變形,是一種無(wú)任何預(yù)兆的、突然的脆性斷裂,危險(xiǎn)性極大。以前學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí),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(nèi)容時(shí),就可以選擇一根鐵絲作為教具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示:用手在鐵絲兩端使勁拉不能把它拉斷,而反復(fù)彎折卻能把它折斷。我就問(wèn)學(xué)生:“為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?”通過(guò)教師的演示實(shí)驗(yàn)并提出問(wèn)題可以啟發(fā)學(xué)生思維,使學(xué)生的全部認(rèn)知能力都積極地活動(dòng)起來(lái),從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的思維能力。在此期間教師再進(jìn)行適當(dāng)?shù)厮季S引導(dǎo),學(xué)生就會(huì)明白原來(lái)這是由于鐵絲在來(lái)回彎曲過(guò)程中受到的是交變載荷,交變載荷的反復(fù)作用使鐵絲在外加應(yīng)力小于抗拉強(qiáng)度時(shí),在鐵絲內(nèi)部或表面的某些缺陷處萌生裂紋,而裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致鐵絲最終產(chǎn)生了疲勞斷裂。
3導(dǎo)學(xué)討論教學(xué)法
在教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)稱為導(dǎo)學(xué)。皮亞杰的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,知識(shí)不是通過(guò)傳授得到的,而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會(huì)文化背景下,借助他人f包括教師與學(xué)習(xí)伙伴)的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資料,主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程,學(xué)習(xí)者要以原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工、改造、提煉、創(chuàng)造,從而建構(gòu)起新的知識(shí)。他的建構(gòu)理論強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)主體的主觀性和主動(dòng)性。導(dǎo)學(xué)討論教學(xué)法是教師根據(jù)教學(xué)目的設(shè)計(jì)出具有一定深度的問(wèn)題,并根據(jù)學(xué)生的實(shí)際,把握學(xué)生的程度,預(yù)測(cè)學(xué)生的熱情,組織好課堂討論。在實(shí)施這種教學(xué)法時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
(1)討論的問(wèn)題要有一定深度,并具有啟發(fā)性。要使學(xué)生動(dòng)腦之后才得以回答,這樣的討論才能達(dá)到良好的效果。太簡(jiǎn)單,學(xué)生不假思索就能回答;太難,學(xué)生又會(huì)失去信心。
(2)討論的問(wèn)題要有程序性。
(3)討論的形式可以采用小組式即一個(gè)問(wèn)題幾個(gè)人共同商量的小組討論法或全班集體討論法。
(4)討論的時(shí)間要充足,切忌蜻蜓點(diǎn)水。教師在組織學(xué)生討論之前,就應(yīng)考慮到留給學(xué)生充分的獨(dú)立思考與集體討論的時(shí)間。否則,議論時(shí)間倉(cāng)促,討論不到位,敷衍了事,根本就達(dá)不到討論的目的。
(5)討論時(shí)教師要及時(shí)參與、啟發(fā)指導(dǎo),切忌放任自流。課堂討論不僅僅是學(xué)生活動(dòng),教師作為組織者也要積極“投身到學(xué)生討論的洪流中”,使討論充滿互動(dòng)性,這樣才能使課堂討論達(dá)到理想的效果。
(6)及時(shí)對(duì)課堂討論進(jìn)行總結(jié)。對(duì)課堂討論進(jìn)行總結(jié)十分重要,它不僅會(huì)使討論中暴露出的問(wèn)題得到及時(shí)修正,使學(xué)生獲得正確的觀點(diǎn)和系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),而且能進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)基本理論的理解。通過(guò)教師的畫龍點(diǎn)睛、切中要害地總結(jié)分析,學(xué)生們才會(huì)獲得比較明確的認(rèn)識(shí),這樣的討論式教學(xué)學(xué)生才會(huì)真正有收獲。例如,在講到鐵碳相圖這部分內(nèi)容時(shí),由于學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)二元合金相圖的基本知識(shí),而鐵碳相圖實(shí)際上是由幾種基本的二元合金相圖f一個(gè)包晶相圖、一個(gè)共晶相圖、一個(gè)共析相圖、兩個(gè)勻晶相圖)組合而成,因此在教學(xué)中對(duì)于這部分教學(xué)內(nèi)容嘗試導(dǎo)學(xué)討論法效果就非常不錯(cuò)。在課堂討論前的1-2周將討論題告訴學(xué)生,要求學(xué)生以組為單位在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上寫出發(fā)言提綱。課堂討論時(shí)每題由各小組派代表發(fā)言,闡述自己觀點(diǎn),通過(guò)討論以達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短,完善各自認(rèn)識(shí)的效果。期間我及時(shí)對(duì)課堂討論內(nèi)容進(jìn)行啟發(fā)指導(dǎo)和總結(jié),并對(duì)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行打分。導(dǎo)學(xué)討論教學(xué)法讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到教學(xué)中來(lái),把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,能讓學(xué)生對(duì)已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行自我整合,可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性,從而收到事半功倍的效果。
4比較教學(xué)法
比較是人們認(rèn)識(shí)、鑒別事物的一種方法,也是一種有效的教學(xué)方法。俄國(guó)教育家烏申斯基說(shuō):“比較是一切理解和思維的基礎(chǔ);我們都是通過(guò)比較來(lái)了解世界的一切?!北容^教學(xué)法就是把彼此之間具有某種聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容放在一起加以對(duì)比分析,以確定異同關(guān)系。在課程教學(xué)中運(yùn)用比較教學(xué)法有利于引導(dǎo)學(xué)生利用已有知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),主動(dòng)探索知識(shí)的發(fā)生與發(fā)展,可以使學(xué)生能更準(zhǔn)確、更深層次地把握教學(xué)內(nèi)容,更好地認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)與特征,使學(xué)生獲得的新知識(shí)更加鮮明、準(zhǔn)確、深刻、牢固。根據(jù)教學(xué)內(nèi)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(xué)中經(jīng)常采用的一種教學(xué)方法。材料科學(xué)基礎(chǔ)課程涉及面廣、內(nèi)容繁而雜,需要掌握的知識(shí)點(diǎn)很多,因此在教學(xué)中采用列表法可以幫助學(xué)生將零散孤立的知識(shí)串聯(lián)起來(lái),化繁為簡(jiǎn),突出重點(diǎn),在比較中加深理解和記憶,提高對(duì)知識(shí)的掌握效果。例如鋼鐵材料這一章內(nèi)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(xué)中對(duì)于這部分內(nèi)容采用了列表比較法,表格中包括鋼的類別、典型牌號(hào)、含碳量、合金元素作用、熱處理特點(diǎn)、使用態(tài)組織、性能要求及用途等,表格在上課前交給學(xué)生,由學(xué)生自己填充,這樣可以引導(dǎo)學(xué)生課下在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上通過(guò)自學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析、歸納、概括和總結(jié),而課堂則采取以學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)方式對(duì)表格內(nèi)容進(jìn)行分析討論。這種列表比較法與導(dǎo)學(xué)討論法的有機(jī)結(jié)合可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,開(kāi)拓思維,提高他們分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程中有許多性質(zhì)相近的概念,學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)很容易混淆,采用異同比較法可以在比較鑒別中加深對(duì)概念的認(rèn)識(shí),從而促進(jìn)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(lái)講它們都是由儀和Fe3C兩相構(gòu)成,這是它們的相同點(diǎn);但索氏體是通過(guò)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(tài)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(tài)的差異造成其力學(xué)性能的不同。通過(guò)以上的分析比較,不僅可以使學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)清這兩個(gè)概念的異同點(diǎn),而且可以教會(huì)學(xué)生一種學(xué)習(xí)和研究的方法,從而舉一反三、觸類旁通,提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的消化、遷移和運(yùn)用的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
5結(jié)語(yǔ)
“師教之功,貴在引導(dǎo)”,教師的職責(zé)除了授業(yè)解惑外,更重要的在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生自主地、能動(dòng)地、創(chuàng)造性地進(jìn)行學(xué)習(xí),以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,全面實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。大學(xué)生素質(zhì)教育的核心是創(chuàng)新教育,其主渠道是課堂教學(xué),因此在今后的教學(xué)中我們還需不斷地解放思想、更新觀念,努力鉆研教學(xué)內(nèi)容,進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法,努力為學(xué)生營(yíng)造一種積極主動(dòng)、和諧、生動(dòng)活潑的課堂氛嗣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,使其真正成為學(xué)習(xí)的主人。