摘要：“材料科学基础”是材料科学与工程专业的基础课，针对《材料科学基础》课程的教学现状和课程的特点，本文介绍了在课程内容、教材选用，教学方法和教学手段方面进行的改革和实践，初步构建了大材料专业背景下“材料科学基础”课程新的教学体系，取得了一些教改效果，积累了教学经验。
关键词：材料科学与工程专业课程建设材料科学基础改革实践
中图分类号：
《材料科学基础》是材料科学与工程学科的主干基础课程之一, 在公共基础课和专业课程之间起着桥梁的作用，该门课程对构建材料科学与工程学科人才的整体知识结构、能力结构、素质结构具有奠基作用。
随着社会对人才培养需求的变化，材料科学与工程学科的办学指导思想已发生转变, 在“宽基础、多方向、重实践”的培养人才模式下，建立与新的人才培养方案及教学体系相适应的《材料科学基础》课程教学内容、教学方法及手段、考核方式是材料学科建设和专业教学改革中的重要内容。本文根据当前的教学形式及社会需求, 对《材料科学基础》课程的改革实践进行了探讨。
一、优化课程内容, 调整课程结构
“材料科学基础”研究的是材料的组成与结构、合成与制备、性能以及使用效能之间相互关系和变化规律的一门应用基础学科。由于各自分子或原子键合方式不同, 金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料三大材料既有相同的基础理论和规律, 也有各自的结构特点及结构和性质之间的变化规律。为适应宽口径专业的改革要求，我校材料科学系现设三个专业方向：金属材料及热处理、建筑与装饰材料、表面工程。在这种学科门类较多的背景下,我们根据专业设置特点将课程内容从金属材料扩展到无机非金属材料，建立了大材料专业的“材料科学基础”课程的教学体系。
1、修订课程培养方案，制定课程教学大纲
由于教学内容改变较大, 对教学的要求也与以前有所不同, 为此，我们根据本专业培养目标和专业教改要求修订的培养方案,制定了新的《材料科学基础》教学大纲。课程课时由56学时增加到84学时；授课时间由原来的第三学年的第一学期授课调整为分两学期授课，分别在第二学年的第二学期（学时为48学时）和第三学年的第一学期（学时为36学时）讲授。在教学大纲编写过程中, 拓宽了专业的知识面，强调大材料专业平台课程的基础性,并结合学科和专业的发展确定了教学目的和教学基本要求。
2、课程体系建设
(1) 加强基础，拓宽专业。
大材料专业教学体系首先要体现课程的基础性，因此。在制定“材料科学基础”的教学大纲时，我们从材料科学的本质出发,打破了原有对材料划分的界限,突出基础、强调共性, 侧重汇集材料共性的相关基础理论知识,如几何结晶学基础、晶体化学基础、缺陷化学基础、表面与界面理论基础、相平衡与相图基本理论和分析方法、相变基本原理以及固体材料扩散理论等。各部分内容都尽量涵盖金属，无机非金属和高分子材料，力争从学科的基础层面上对各类材料进行综合和融合。
在侧重材料的共性、基本理论的同时，也保持了各类材料的特点。针对金属材料专业的学习需要，介绍了塑性变形、回复和再结晶等基本理论；针对无机非金属材料专业，设置了玻璃体与熔体、固相反应、烧结等内容。使学生对这部分知识有一定的了解，为学生在今后的专业课学习中奠定专业理论基础。
(2) 注意理论体系的贯通融合。
从理论范畴和科学体系层面上，对金属、无机非金属、高分子材料的基础理论进行整合贯通，相互衔接、交叉、融合。例如在介绍材料结构的章节时,晶态和非晶态结构均并列了金属、无机非金属和高分子材料的内容,其中金属结构模型主要为等径球体堆积模型；无机非金属材料主要为不等径球体堆积，掌握鲍林规则对于理解这类晶体的结构很有帮助。这样使学生能在更宽阔的视域中掌握材料科学的基础知识,了解不同材料的结构特性，从而更好的理解结构对材料性能的影响。在介绍材料中的结构缺陷类型、相变类型上均拓宽了材料的范围。例如相变类型包括金属的凝固、熔体的析晶和玻璃的分相等，然而其相变的热力学和动力学原理是相似的。事实上,材料科学在理论上是相互交叉融合的,材料制备、加工和使用过程中的许多概念、现象和方法都存在着相似之处,这些都为“材料科学基础”课程内容的整合提供了基础和可能性。
二、加强教材与教学参考资料的建设
“材料科学基础”课程与许多材料类专业课程是紧密联系的。因此，教材内容与体系的取舍既要保持课程自身体系的完整性，又要明确与后读课程的相互关联,兼顾不同材料的特点及知识体系与要素。目前,我们选用的是西北工业大学刘志恩主编的《材料科学基础》作为教材,但该教材偏重于以金属材料为研究对象，不能完全满足课程内容设置的需要。为此,我们参考了余永宁主编的“十五”国家级规划教材《材料科学基础》(高等教育出版社),武汉理工大学陆佩文主编的《无机材料科学基础》以及相关的教材，编写了教辅材料，力图体现大材料专业教学体系下课程教学建设的思路。
三、改革教学方法, 更新教学手段
1、理论教学方式的改革
根据教学内容，采取多种教学方式和手段，激发学生的自学能力。
（1）充分利用现代教学手段，同时重视板书教学对课堂教学的支撑。例如，在讲授晶体结构及缺陷、相图中相的变化、扩散机制等比较抽象的理论时，利用多媒体教学的优势，在课件中加入图片、动画，加深学生对抽象内容的理解；而在讲解缺陷方程式和固溶体化学式计算等数理推导时，则利用传统课堂教学中板书的优势，放缓讲解速度，引导学生思路，留出学生思考的时间，可增强学生对内容的消化和接收。
（2）采用引导、启发式的教学方法。如当每一章节讲授结束后，在课堂上安排填空、选择、问答等形式的习题，学生可先进行短暂的思考和讨论，稍后由教师提问，学生回答，然后教师评讲的方式，将知识点串联起来，使学生主动参与到学习中。
（3）建设网络教学平台，开发计算机辅助教学，实现优质教学资源共享。学生可在课程网站上下载课件，观看教学视频，做模拟测试。师生可进行在线讨论、答疑。为学生自主学习、个性化学习提供广阔天地。
2、实践教学环节的改革
在实验教学上，根据教学内容，安排“任务书型”实验和“综合型”实验两种实验类型。实验内容尽量增加设计性、综合性等开放式的实验模式。
所谓任务书型实验，是将实验目的和要求预先下达给学生，学生明确实验原理和方法步骤后进行实验操作，完成实验。这种实验方式需要强调教师的引导作用，同时给学生充分的信任和适度的压力，使学生主动参与到实验过程中来。如“铁碳相图组织的观察”和“常用金属材料组织的观察”实验就是以晶体结构、相图分析为基础, 对材料成分-组织-性能间的关系而展开的系统基础技能训练。
综合性实验注重对学生对知识融会贯通能力的培养，实验内容与将几部分的理论知识综合联系和运用，实验具有一定的难度。如有关力学性能的实验“金属材料的塑性和再结晶”，要求学生理解塑性变形的过程，认识塑性变形的典型组织，了解塑性变形量对再结晶后晶粒尺寸的影响，根据不同的材料（如低碳钢、纯铁、锌）确定塑性变形量和退火加热温度，制定拉伸和热处理工艺。学生要完成综合性实验，必须对基础知识融会贯通，利用专业知识对问题进行综合分析，并掌握解决实际问题的技巧。
3、考核评价方式的改革
考试不仅能评价学生的知识和能力，而且对学生的学习起引导作用，同时也能对教学效果进行反馈，从而促进教学工作的改善。《材料科学基础》课程的考核方式由闭卷考试，课堂问答，作业（包括实验）等三部分组成。
笔试主要是考查学生对基本理论的掌握，并结合实验考查学生理论联系实际的能力。为了使学生能主动的参与到学习中，通过课堂问答，记录学生的平时成绩，调动学生学习的积极性。同时，通过课外作业督促学生复习，检验对学习内容的掌握和理解。
四、紧跟学科发展, 加强前沿成果介绍
随着材料科学的迅速发展, 对人才培养提出了新的更高的要求,因此在课堂上我们根据教学内容介绍一些科学前沿的研究成果。比如在介绍相变理论时, 从晶核生成与晶体长大的角度引出非晶态金属, 通过马氏体相变引出形状记忆合金；在“熔体与玻璃态”一章中, 扼要介绍特种玻璃材料和光导纤维的应用与发展；除此之外，我校材料学院在课堂教学之余, 安排了材料领域前沿研究成果和学科发展动态的报告,通过这些科学前沿研究成果的介绍, 大大提高了学生的学习兴趣, 对材料专业的地位有了更深的了解和认识,，即拓宽了学生的知识面，又开阔了学生的视野,。
近年来, 在材料学专业教学及实验改革方面进行了一定的研究和实践, 取得了初步成效，但在探索新的教学模式、培养个性化发展的创新人才、完善修订教学效果评价体系等方面还有许多问题亟待探索。只有在现有实践的基础上不断总结经验，在实际教学中日益完善, 才能促进教学质量的进一步提高。
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