凌意瀚 馬振凱 歐雪梅

[摘 要]作為材料科學(xué)與工程專業(yè)研究生的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，材料熱力學(xué)的根本任務(wù)在于培養(yǎng)研究生將熱力學(xué)基本原理應(yīng)用于材料科研實踐中的能力。以中國礦業(yè)大學(xué)研究生課程材料熱力學(xué)為例，從教學(xué)設(shè)計及實踐的革新入手，對課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核等進(jìn)行探索和實踐，以提高研究生專業(yè)核心課程材料熱力學(xué)的教學(xué)效果。在新工科理念下，通過重組和優(yōu)化整個課程教學(xué)體系，探討形式多樣的教學(xué)方法，改革實驗教學(xué)內(nèi)容。

[關(guān)鍵詞]材料熱力學(xué);案例創(chuàng)新教學(xué);教改

[基金項目]2019年度中國礦業(yè)大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項目“新工科理念下《材料熱力學(xué)》課堂案例教學(xué)創(chuàng)新與實踐”（2019YJSJG030）

[作者簡介]凌意瀚（1986—），男，安徽池州人，博士，中國礦業(yè)大學(xué)材料與物理學(xué)院博士生導(dǎo)師，特聘研究員，主要從事新能源技術(shù)—燃料電池研究。

[中圖分類號] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）32-0246-02[收稿日期] 2019-12-24

材料熱力學(xué)是材料科學(xué)與工程學(xué)科研究生教學(xué)用書之一，是本科生材料熱力學(xué)的進(jìn)一步深入。材料熱力學(xué)的編寫目的是幫助研究生進(jìn)一步掌握熱力學(xué)理論，并能進(jìn)行材料熱力學(xué)研究。該門課程主要涉及經(jīng)典熱力學(xué)和統(tǒng)計熱力學(xué)理論在材料中的相和組織形成規(guī)律方面中的應(yīng)用，以及材料在制備與加工過程中的動力學(xué)問題。該課程包括了很多的數(shù)學(xué)表達(dá)內(nèi)容，一系列的數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式使得學(xué)生難以理解，這表現(xiàn)了該課程的理論性強、數(shù)學(xué)表達(dá)式多以及學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性。同時該門課程對教師的教學(xué)也具有很高的要求。改進(jìn)教學(xué)方法，提高這門課的授課效果，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性顯得尤為重要。本文著重從教學(xué)方法、互動性以及考核方式等三方面進(jìn)行教學(xué)改革，以更好地提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

中國礦業(yè)大學(xué)材料工程與科學(xué)在60余年的發(fā)展歷程中不斷改革創(chuàng)新，求是進(jìn)步，以培養(yǎng)“高素質(zhì)、強能力、應(yīng)用型”專門人才，為我國材料行業(yè)人才隊伍添磚加瓦為己任，努力提高教學(xué)的質(zhì)量。但是學(xué)院傳統(tǒng)課堂教學(xué)仍有很多不足，例如忽視了學(xué)生的課堂主體，同時該課程包含了許多抽象難懂的公式內(nèi)容[1-3]，這些因素導(dǎo)致學(xué)生們反映該門課程，理論性強、公式多、難以及時跟進(jìn)。教學(xué)方法單一、枯燥，容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生對教學(xué)難點的掌握。通過學(xué)習(xí)觀察比較，我認(rèn)為在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中主要存在以下不足：

（一）課程教學(xué)模式單調(diào)

目前大學(xué)課堂中教學(xué)手段通常以老師的單獨授課為主，即老師在上邊講述推導(dǎo)復(fù)雜的公式，但是由于該課程的復(fù)雜和晦澀難懂，部分學(xué)生難以及時理解并做好筆記。有一些教師先入為主地引導(dǎo)，按照預(yù)備的PPT和課堂備案來講解，牽著學(xué)生的鼻子走，有填鴨之嫌，并且當(dāng)代學(xué)生參與互動的積極性也普遍低下，導(dǎo)致單方面的教學(xué)，嚴(yán)重制約了學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)。

（二）考核方式不夠科學(xué)

大學(xué)對于各科的測試，不僅僅能夠測評學(xué)生們的水平以及他們對于知識的吸收情況，也可以給予教師能力的肯定。材料熱力學(xué)與動力學(xué)課程考評的主要方式仍采取的是筆試，但這并不能夠作為評價學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)，一般學(xué)生們的最終成績并非只是由期末的筆試成績決定，因為它基本無法將學(xué)生們的學(xué)習(xí)情況好壞進(jìn)行科學(xué)的測評，也不可以判斷學(xué)生在平時能否熟練運用所學(xué)知識?？荚u成績一般由期末的開卷筆試、作業(yè)和平時成績?nèi)糠纸M成。課程考試占總成績的70%，作業(yè)和平時成績一共占30%。這個比例導(dǎo)致一錘定音，在考試前學(xué)生突擊基本可以通過，導(dǎo)致學(xué)生知識掌握不夠扎實，僅為考試而學(xué)。

（三）互動性不足

隨著科技的發(fā)展，手機、多媒體的應(yīng)用導(dǎo)致學(xué)生在課堂上的互動性越來越差。教師的多媒體教學(xué)導(dǎo)致部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到困難，就不再去跟進(jìn)教師煩瑣的黑板板書的公式推導(dǎo)和理論講解，而期待著課后PPT的下載，而對于一些課堂問題的答案，現(xiàn)在大多數(shù)也可以通過各類搜索引擎得到相關(guān)答案，這降低了學(xué)生思考的主動性，同時也降低了教師與學(xué)生之間對于問題的討論與互動。

二、創(chuàng)新教學(xué)與實踐方案

案例教學(xué)以其新穎生動的特點受到師生的喜愛。傳統(tǒng)的案例教學(xué)主要是以教師為講授主體，以知識傳授為主要渠道，對學(xué)生進(jìn)行理論灌輸，難以適應(yīng)當(dāng)前國家對于創(chuàng)新性工程人才的培養(yǎng)要求[4-5]。從整體上講，創(chuàng)新性案例教學(xué)的特征體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）選擇具有吸引力的案例與教學(xué)工具

在材料熱力學(xué)課程教學(xué)中，為使抽象的教學(xué)內(nèi)容更直觀化和形象化，通過增加典型實物型的教學(xué)道具進(jìn)行輔助教學(xué)。例如，在講授三元相圖時，使用三維實體模型來描述溫度、組成與相態(tài)之間的典型關(guān)系，利用COMSOL等軟件來描述溫度、組成與相態(tài)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在課堂上通過使用各種模擬軟件例如FLUENT、COMSOL、CHEMKIN等教授相關(guān)案例教學(xué)，同時布置相關(guān)課堂作業(yè)，使學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)之后再通過模擬軟件作業(yè)的方式親身參與到案例和學(xué)習(xí)中來，通過自己動手來達(dá)到知識的融會貫通。讓學(xué)生們在課堂上能夠直觀地理解材料的組織、結(jié)構(gòu)的變化，從而實現(xiàn)教學(xué)水平的提高。

（二）以學(xué)生為中心

傳統(tǒng)的案例教學(xué)以教師為中心，進(jìn)行填鴨式的教學(xué)，學(xué)生被動地接受老師授予的知識，而不去消化吸收，還有的滿堂問，大都是齊答，有相當(dāng)一部分學(xué)生是隨聲附和。創(chuàng)新性案例教學(xué)則是將學(xué)生主體放置在核心的位置上，充分強調(diào)學(xué)生在案例教學(xué)中的地位，充分調(diào)動學(xué)生的好奇心。從學(xué)生實際出發(fā);根據(jù)學(xué)生的知識水平與心理特點，找出能誘發(fā)他們思維的興趣點來問，注意生成性的問題;在教學(xué)實踐中大膽地探索和嘗試，把課堂、時間和練習(xí)的機會還給學(xué)生。在這種理念和實踐中充分相信每個學(xué)生，讓每個學(xué)生不同程度地取得進(jìn)步，最終達(dá)到學(xué)會的目標(biāo)。

（三）注重學(xué)生能力培養(yǎng)，考核方式優(yōu)化

注重學(xué)生能力培養(yǎng)是創(chuàng)新性案例教學(xué)的核心特征。這一特征主要體現(xiàn)在問題的提出、解決問題的方案設(shè)計以及實地操作，直至最后的系統(tǒng)總結(jié)都蘊含著對學(xué)生多種能力的培養(yǎng)。當(dāng)問題出現(xiàn)后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生去思考、去動手，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、獨立分析、獨立操作以及獨立總結(jié)的能力，將課堂表現(xiàn)作為成績的重要考核部分，使最終考試只有40%左右的內(nèi)容依靠書本可以得分，剩下的60%的內(nèi)容必須靈活利用所學(xué)知識才能完全做對。同時對期末的開卷考試考場秩序進(jìn)行嚴(yán)格控制，杜絕作弊;考查學(xué)生對知識的掌握，杜絕僅憑突擊得高分的現(xiàn)象。對于作業(yè)的評價，要嚴(yán)格把控作業(yè)的質(zhì)量，分組布置作業(yè)，隨機抽取作業(yè)，避免互相抄襲的現(xiàn)象，以此全面提高教學(xué)質(zhì)量水平。

參考文獻(xiàn)

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