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材料科学基础

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材料科学基础

材料科学基础范文第1篇

1传统教学与多媒体教学的优势与劣势

1.1传统教学的优势与劣势

(1)有利于控制课堂教学进度。传统教学要求教师设计完整的教案和讲稿,课前备课充分,有利于控制课堂教学进度。

(2)有利于学生手脑协调并用。传统教学中的板书常写常擦,要求学生集中注意力边听边记笔记,锻炼了学生的手、脑协调并用能力。

(3)有利于多种教学形式的组织与转换。教师授课时可因时、因势变换启发、提问、讨论等多种形式组织教学,避免单调。

(4)有利于达到教与学的情感交流与互动。传统教学中,教师以独特的教态授课,学生可适时表达体会或置疑,教师全程监控学生的学习动态和接收反馈以及时调整教学节奏,实现教与学的情感交流与互动。

(5)不利于课堂效率的提升。传统教学中,大量课堂时间花在了板书文字和题图上,如相图单元,需要花相当的时间绘制相图才能有针对性地讲解;若板书过的重点在后续中需要强调时,往往需要重写,使得课堂效率难以提高。

(6)不利于直观、形象化授课。课程中的“材料结构”、“晶体缺陷”、“相图”等章节,仅靠模型、挂图,教师很难直观、形象地授课,学生感到抽象、不理解。

1.2多媒体教学的优势和劣势

(1)直观形象易扩充。好的多媒体课件图文并茂、声像共存,利于调动学生的多种感官和情绪学习;易于扩充课堂内容,再现或模拟教学场景。如在“晶体缺陷”章节,播放媒体文件“玉米粒的分布”和“毛毛虫的运动”,学生会心微笑的同时恍然大悟,原来我们的生活中就有与之相关的事物。

(2)高效轻松易互动。把教学内容浓缩进电脑,而教师只需一只鼠标就可灵活实现各种教具及内容间的转换,轻松提高授课效率;课后师生的交流与互动对于课程复习、学生创新能力培养很重要,多媒体教学提供了学习实时交流互动的可能性。

(3)重复再现易更新。课件可随时拷贝帮助学生课后学习;授课时教师利用鼠标就可再现知识点;同一课程在针对不同授课对象时,电子版课件可方便地实时更新。

(4)不利于教学进度的控制。多媒体教学信息量大,教学进度快,学生易跟不上思路;有了课件,学生大都不再记笔记,注意力易涣散,教师难以控制教学进度。

(5)不利于师生情感的交流。在多媒体课堂上,教师失去了表演的激情,而学生也习惯了注目于屏幕,双方交流出现真空,情感交流受阻。

(6)不利于学生能力的培养。课件中清晰的画面虽直观但制约了学生的想象力和创造力;课件频繁切换使学生跟不上思路而妨碍学习、思考能力的培养;学生过分依赖课件,疏于对知识的梳理和总结,难以将知识转化为实际能力。综上,两种教学模式各自存在固有优势和缺点,就本课程而言,应结合专业培养目标,从以下几方面力求两者有机结合,推动课程教学改革发展。

2传统与多媒体教学在材料科学基础课程中的有机结合

2.1在教学理念方面的和谐统一

在高教课程体系改革深化的今天,课程学时数的减少与要求掌握的知识、信息量的增多的矛盾升级警示我们,传统教育模式已不适应新形势下教学改革的发展,因此必须更新教学理念,从教师为主体转化为以学生为主体,实现自主学习和创新教育。而教学理念的转变,首先在于教师观念的转变,教师只有充分意识到自身在教学过程中的地位和角色,才有助于学生主体地位的实现;传统方式和多媒体技术作为不同形式下的授课手段,在教学理念的实现方面可以和谐统一。例如在“材料的凝固”一章中,用板书推导关键理论公式,能给予学生充分的理解时间,体现教与学的互动性,调动学生参与的积极性;而插播媒体文件演示金属的凝固过程,则直观形象地帮助学生理解和记忆,若再辅之以设问、置疑等手段,则不但可提高教学质量和效果,还利于学生创新思维和能力的培养。因此在新的教学理念的引导下,发挥传统教学优势,糅合先进多媒体技术,利于全面优化教学过程,提高教学质量和效率。

2.2在课件与教案要求方面的和谐统一

教案可以体现教师对课程的熟悉和掌控度,其逻辑性、条理性充分与否可以预测教师授课水平。那么在多媒体课堂,课件是不是可以完全取代教案而实现“无纸化”授课呢?答案显然是否定的。高校教师要清醒地意识到多媒体不是课堂的“主角”,运用现代化技术是为了更好地解决在传统教学中难以解决的问题,因此设计教案作为教师充分备课、系统整理授课思路的手段,依然不可或缺,而正因有了根据教学内容精心制作的多媒体课件,教案可以更加注重课程的系统化和条理化,而把需要扩展和具体化的内容在课件中以各种形式表现出来。例如在“相图”章节,教案涵括了各小节的主要内容、承接关系、主要概念、重要定律等,而多媒体课件中具体的文字说明避免了低效的板书;可以再现相图的绘制和分析的动画过程、展示金相显微组织图片,避免了手绘相图以及摆弄挂图和模型的麻烦;利用可视化技术将三元相图拆分、旋转、重组,直观表现出内部各个相区的位置和形态,避免了教师讲不清、学生听得一头雾水的尴尬。多媒体教学作为一种现代教育的新型模式,追根溯源还是在传统教学的基础上继承和发展起来的,教师应针对专业和课程特点,教学前充分分析和准备,设计提纲挈领的教案,编制独具优势的课件,结合教学的其他环节,相辅相成,切实提高教学质量和效果。

2.3在课堂教学组织方面的和谐统一

材料科学基础范文第2篇

关键词:“材料科学基础”;课程教学;改革

材料物理与化学是材料科学与工程的二级学科,“材料科学基础”这门课程是连接基础课与专业课的桥梁。学生在学习过程中普遍反映概念多、抽象、学习起来困难。对相关专业的学生来说,学好这门课程意义重大,笔者对这门课程的改革作以下探讨:

一、精简课程内容,保留课程精华

“材料科学基础”内容繁多,在保证达到教学目标,保证教学质量的前提下,结合教学中的实际情况对该课程内容进行有目的的删除和保留,使学生明确学习重点。

1.突出课程重点,让学生学有所得

“材料科学基础”涉及材料的组成、性质及结构等方面的问题,对材料及材料的使用性能进行了探讨。“材料科学基础”中公认的重要知识点有:晶体的结构、位错、晶界、相及相的组成、组织特点、合金元素的作用及热处理等,这些知识点环环相扣,内容繁多且对学生的理解能力要求较高。教师在课堂教学中应当注意与实际生活相联系,运用生活中的物品、材料进行讲解,加深学生对知识点的理解。

2.联系学科进展,增添学生的学习兴趣

当前我国载人航天及新功能复合材料领域与“材料科学基础”的内容息息相关,学生对新事物往往有着好奇的心理,在授课时穿插一些建立在本课程知识基础之上的科技前沿动态,通过新材料具体性能的介绍调动学生学习的积极性。例如:在讲授晶粒的概念时,可以将纳米技术的应用及进展介绍给学生听,展现纳米材料独特物理化学性质,来吸引学生。

3.温故而知新,让学生所学的知识成为一个体系

科学编排“材料科学基础”课程内容,教授新内容时,带领学生复习上节课的学习内容,通过合理的教学安排使每节课的授课内容具有承前启后的作用。学生学习新内容就不再感到突兀和陌生,有助于学生对整个课本知识的融会贯通,提高他们利用所学知识分析和解决问题的能力。

二、教学手段的改革

1.角色互换教学

传统教学手法一般以教师为中心,教师的说教,学生只能被动听课,容易造成学生听课不在状态,甚至酣然入睡的情况发生。为了避免这种情况发生,有必要将重心从老师转移到学生身上,开展学生之间,学生和老师之间的互动。比如尝试让学生去讲课,老师点评的办法来提高学生的参与度。

2.多媒体教学

多媒体作为辅助教学的手段,能否利用好多媒体达到教学事半功倍的效果,关键在于老师的运用。多媒体教学应用较广泛,但真正达到教学预期的目标比较困难。结合笔者经验,在使用多媒体教学前,要做好所讲内容的图片,比如讲授晶体时,就需要老师收集各方面资料,制作好晶体模型,以便学生可以对晶体结构有直观认识。

三、对课程实验的改革

要学好“材料科学基础”,就需要理论与实验结合,用理论来指导实验,用实验结果来验证理论。一般来说,本课程传统实验主要安排有:铁碳合金的平衡组织观察、钢的热处理和硬度实验、钢热处理后的显微组织观察和其他材料的显微组织观察等实验项目。这些实验多为验证性的,不利于学生实验创新能力的提高。我们可以对传统的实验项目进行变革,合理整合相关实验,引进对学生创新能力要求较高的实验来达到提高教学质量的目的。例如:我们可以将原本是几个独立实验的钢的热处理和硬度实验、钢热处理后的显微组织等实验合并起来,既避免了实验耗时太长的缺点,又加强了学生对材料科学基础重要知识点的理解。

支持学生对教学重点内容开发新的实验,尝试设计实验方案,鼓励学生运用实验室的器材进行验证,并对实验结果进行分析。教师只要对学生的实验步骤或目的提出合理化建议,有利于学生动手能力的培养,有利于学生自主创新能力的提高。实验项目的确定,可以通过交流探讨,发扬民主,结合课程、当地实际与学生兴趣来进行选择。

对“材料科学基础”进行教学改革,要综合考虑各方面因素,抓住学生的兴趣,通过对教学课程的合理设置,教学方法的提高及实验内容的创新来达到预期改革目标。笔者结合教学经验对“材料科学基础”课程的教学改革及探索作了简单分析,还望广大同仁进行批评指正。

材料科学基础范文第3篇

关键词 材料科学基础 启发式教学 教学改革

中图分类号:G421;TU51 文献标识码:A

材料科学基础是一门重要的专业理论基础课程,它以材料的组织结构为出发点,涉及了各种材料的共性基础知识。材料科学基础课程是后续专业课程的基础,在今后相关专业的工作和科研都有重要作用,但结合实际教学经验来看学生普遍反映课程内容枯燥、难学。究其原因,是因为该课程理论知识点多并且内容较为抽象,如涉及名词定义近300个。如何解决材料科学基础教与学的问题,一直是该课程教学改革的重点。本文旨在结合启发式教学改革的一系列思想,探讨材料科学基础的教学改革。

启发式教学对于培养应用型人才具有重要积极作用,它不是一种简单的教学方法的创新,而是一种教学思想的转变。启发式教学是从学生的需要出发,处理好教与学之间的关系,使学生成为学习的主体,教师起到指导与推动的作用,变教师的单纯传授为教师与学生间的互动。因此,启发式教学能丰富材料科学基础课程的教学改革内容,深化教学改革意义,对于创新型人才的塑造具有重要意义。

1创新教学内容,提高学生学习的积极主动性

材料科学基础知识点抽象,课程内容有一定的理论深度,需要学生理论推导和逻辑思维能力。抽象繁多的知识点很容易打击学生求知欲,使得学生丧失学习积极性。因此授课过程中,要注重启发式教学手段,内容的趣味性。利用“联想法”,通过一系列与生活或生产相关的实力或热点话题引入知识点,通过实际案例演绎基础理论的内涵与应用。

在每一章开头,以实例开头回答“为什么学”这一问题。如在讲第五章材料的形变与再结晶时,教师首先询问学生汽车轮毂是怎么制备而成,引起了学生学习的求知欲。然后通过汽车轮毂的加工锻造过程,给学生具体讲解工业生产中加工硬化和再结晶的应用。这种启发式教学模式能够减少学生对理论概念的陌生感,帮助他们理解基础理念和基本概念科学内涵丰富性。

另外在课堂教学时,需要不断引入科技前沿与研究热点问题,能够扩大学生的知识面,激发学习热情。例如在讲解第三章晶体缺陷的时候结合铁电薄膜材料中位错对其的影响等前沿,增加不同角度的正负位错对铁电薄膜单畴结构的影响介绍。这些讲授内容能培养学生的科学精神,提高学习的积极主动性。

2改变教学方法和教学手段,帮助学生记忆和理解

材料科学基础课程知识体系庞大复杂,需要记忆的知识点比较多,是教学过程中一大难题。另一方面,传统的教学模式采用“注入式”教学,忽略了学生学习的主观能动性,造成了教师难教学生难学的境地。如果教学方法过于刻板很难引起学生的共鸣。因此改变传统的“注入式”教学方法和手段,不再只单一的重视讲授而轻视指导。启发式教学方式之一就是采用导学制,指导学生运用自己的思维模式,选择最合适的思考与探究方式学习课程内容,使学生能对专业知识点感兴趣深刻理解并记忆。

多媒体教学方式无疑是启发式教学的一种重要实现途径。多媒体教学方式可以化抽象知识为直观,其优越性在材料科学基础课程中能得到充分体现。例如,晶体结构三维图像、位错的分类和运动、材料的变形等内容是材料科学基础教学中的重点和难点。采用多媒体技术中的二维、三维动画进行演示,图文并茂、声形俱佳,学生通过形象形式深刻理解和掌握了抽象的概念。但同时,多媒体教学也存在着弊端,它会让学生习惯于被动接受信息,削弱了学生的想象力和逻辑思维能力。这就要求教师在教学实践中要把多媒体的应用与教学内容相整合运用多种教学手段的结合,因材施教、因课施教。

如在讲授第三章固体结构中,对于体心、面心和密排六方等三种重要的结构参数,对于缺少立体空间概念的学生很难理解。讲课的时候借助葡萄和牙签等日常用品,以葡萄为原子牙签为原子键给学生详细讲解了三种典型的晶体结构,并以作业的形式让学生自己课下动手来做。这种教学方式能让学生真正参与进来,打开了学生思路,获得了很好的教学效果。

3翻转课堂和课堂讨论,增加师生互动

教学的一个重要内容就是指导学生怎样去学习,这需要充分调动学生的主体地位,增加教师和学生之间积极的互动。启发式教学要求把学生作为课堂的主体,为学生提供充分展示自己才能的机会。翻转课堂作为一种新兴的教学模式,它将传统的课堂学习过程翻转过来,让学生在课堂外通过教学视频或资料自主学习课程,而在课堂上教师对学生进行测评和相应指导已完成教学目标。另外在课上对于一些问题可以分组学习的方式展开交流和讨论,每个学生参与其中获得自己满意的答案。翻转课堂和适当的课堂讨论能作为课堂教学的重要辅助环节,实现了以学生为主的主动式个性化学习,充分了体现了现代教育教学的基本内涵,值得我(下转第73页)(上接第53页)们发挥其优势并运用到材料科学基础的教学进程中来。

但由于材料科学基础基本概念抽象繁多,并不是所有的课程或知识点都适用于翻转课程。具体来说,对于一些复习性质很强但又起到启后作用的内容,可以预先设计出一系列问题让学生查阅资料自学,然后在课堂上组织学生进行讨论或让学生亲自到讲台上进行讲解,涉及到新的知识点再由教师补充,这样既活跃了教学气氛,也可避免学生在学习熟悉的内容时产生厌倦从而提高教学效率。例如讲授第五章晶体的塑形变形时,由于里面的许多知识点跟第三章相近,适合利用翻转课堂的形式让学生课下自学,课上由老师指导讨论。这种教学模式增强学生的自信心和主动性,得到了事半功倍的效果。

4结语

总之,启发式教学思想对于材料科学基础教学改革具有重要指导意义。它要求教师在阐明概念、理论的基础上,强调知识架构间的相互关系,注重讲授理论的来源、思路、方法、意义和应用,讲清它们之间的内在联系。启发式教学方法的应用能抓住学生的好奇心,提高学习主动积极性。在传授课程知识点启发式教学方法能给学生提供广阔的思维空间和分析解决问题的能力。

参考文献

[1] 胡赓祥,蔡,戎咏华.材料科学基础[M].上海:上海交通大学出版社,2006.

[2] 计云萍,任慧平.“材料科学基础”课程教学改革[J].中国冶金教育,2009(6).

[3] 李慧勤,李红君.现代启发式教学的内涵与实施[J].中国高等教育, 2008(10).

材料科学基础范文第4篇

关键词:研究型教学;课堂讨论;读书思辨;课外创新

“材料科学基础”是材料科学与工程学科本科生进入专业的第一门学科基础课。该课程的特点是理论性强,微观抽象,“灌输”起来难度较大,效果欠佳。近几年来,我们在课程中探索研究型教学的具体方式,取得了较好的教学效果。

一、研究型教学在“材料科学基础”课程的实践

1. 开展“课堂讨论”,激发创新意识

我们在课程的重点和难点章节(晶体结构、位错、相图、塑性变形等)安排了4次课堂讨论,每次2学时,共8学时,约占总学时的8%。

讨论题由教师拟定,同时,也吸收了少量学生自己提出的题目。在内容上,讨论题分为基本概念、基本方法、基本能力3个方面;在难度上,讨论题分为易、较难、难3个层次。例如,针对六方晶系晶向指数的标注(重点之一,也是难点之一),提出了3个讨论题目:(1)标出六方晶胞中已知晶向的指数;(2)为什么密排六方结构是简单六方点阵;(3)对于标注六方晶系晶向指数,你有什么更好的方法?讨论题(1)属基本方法,比较容易,旨在检验学生对教材中的方法掌握的程度;讨论题(2)属基本概念,教材中没有答案,难度较大,旨在帮助学生从基本概念出发、通过自己的思考进一步加深对基本概念的理解;讨论题(3)属创新型问题,富有挑战性,难度很大,旨在激发学生创新精神、培养创新意识。

讨论题尽可能早地发给学生,以使学生有充足时间思考和准备。学生从课堂讨论得到的收获主要在于讨论前的思考和准备过程中,可以说,过程比结果更重要。讨论课以小班(30人左右)为单位进行,由学生自己主持,教师以普通一员参与讨论,并在每个讨论题结束之后予以简短点评。讨论课成绩由各班自己评定,并在课程总成绩中占一定比例(约10%)

在三届教学中实施课堂讨论的实践表明,效果明显:(1)提高了学习兴趣;(2)加深了对基本知识的理解和掌握。例如,绝大多数学生熟练掌握了六方晶系晶向指数标注这一难点;(3)提高了自主学习的能力;(4)激励了创新精神;(5)取得了实质性创新成果。2006级本科一位同学提出了确定面心立方和体心立方晶体始滑移系的新方法,并在核心期刊正式发表[1]。2007级本科一位同学提出了标注六方晶系晶向指数的新方法,也在核心期刊正式发表[2];(6)提高了综合素质。正如学生自己所感受的那样[3]:锻炼了语言表达能力,增强了人际交流的能力,提高了同学间的合作能力。

2. 开展“读书思辨”,培养批判精神

书籍是前人知识的总结,是人类进步的阶梯。因此,读书是学习过程中的重要环节。然而,“学而不思则罔,思而不学则殆”,持何种态度读书,用何种精神去读书,用何种方法去读书,是教学过程中必须正确引导学生的重要问题。

我们在教学中安排了“读书思辨”环节,鼓励学生用怀疑的态度读书,用批判的精神读书,用思辨的方法读书,通过读书思辨激发创新精神、培养创新能力。首先要让学生不迷信书本,不迷信权威,要用怀疑的态度去读书。其次要让学生懂得前人的认识只是相对真理,是有局限性的,并不是对认识的终结,因此要用批判的精神去读书。最后要让学生懂得读书的目的不仅仅是继承,更是为了发展和创新,因此要通过自己的学习和思考尝试新的观点和见解,用思辨的方法去读书。

材料科学基础方面的现行教科书及学习辅导教材有几十种之多。我们要求学生任意选读一本,针对书中的一个问题进行思辨,在规定的时间内提交读书报告,将报告在课程网站中集中展示。并对读书报告进行成绩评定,计入课程总成绩(约占5%)。

在2007级试行的结果表明,绝大多数同学有很高的热情和兴趣,大胆地提出了各种“疑问”,并查阅参考资料,认真“思辨”,最终得出自己的见解。例如,我们所用的教科书在介绍六方ZnS的晶体结构时写道: 该类结构实际上是由负离子(S2-)和正离子(Zn2+)各自形成的密排六方点阵穿插而成,其中一个点阵相对于另一个点阵沿C轴位移了1/3的点阵矢量。教师在课堂上指出该段论述是错误的,要求同学们自己课外思考,得出正确的表述。经过思辨,不少同学认为:该段论述中有两处错误,一是“密排六方”不是“点阵”,而是“结构”;二是位移量不是“1/3”,而是“3/8”。同学们在读书报告中的观点也许还不成熟甚至错误,但没有今日的思想火花,哪会有明日的创造发明。

3. 开展“课外创新”, 提高创新能力

我们充分利用《国家级大学生创新实验计划》、《西安交通大学大学生创新实验计划》的经费支持以及学院和课程组教师的科研条件,鼓励有创新愿望并有初步设想的同学积极申报国家和学校的创新实验计划项目,指导和帮助他们完成计划,实现自己的愿望。对于创新成果优秀的学生在课程总成绩中额外加10分(但总成绩不超过100分)。

在指导学生开展课外创新活动过程中,努力做到既精心指导,又不越俎代庖。爱护学生的创新火花,引导学生独立思考,尊重学生的独立见解,真正使学生从中得到锻炼和提高。

近年来,在学习本课程时有约20%的同学参加了各类课外创新活动,并取得了优异成绩。例如,两个项目组学生的创新实验结果在著名材料类国际期刊[4,5]上发表。

课外创新活动,一方面极大地激发了学生的创新精神,提高了查阅资料获取信息的能力、自主学习能力、实验动手能力、分析和解决问题的能力、用英文撰写论文的能力;同时,通过对已经学习过的材料科学基本知识的具体运用,进一步加深了对这部分知识的深刻理解;在共同目标下,项目组成员之间也养成了分工协作、讨论交流、学术争鸣的团队精神。

二、对研究型教学的思考

材料科学基础范文第5篇

关键词:3+2分段培养体系;高职;本科;教学;实践

高职-本科3+2分段培养这种模式为学生的继续深造和升格为高级技术管理人才提供了一条行之有效的途径,能够充分发挥高职和本科院校的优势,为企业提供具有发展潜力的技能型人才,实现学校、学生、企业三方共赢。这种模式在江苏首先试点,常州工程职业技术学院(以下简称“我院”)与常州工学院已经开展多届合作,共同制订了比较完善的人才培养方案,而高职、本科衔接课程体系的建设无疑是人才培养的关键,我院光伏材料制备技术专业在3+2转段衔接阶段开设材料科学基础这门专业基础课有其针对性和必要性。材料科学基础这门课程主要揭示固体材料结构和性能之间的关联,实际上是用数理化的知识分析实际的材料问题,其内容庞杂,理论性强,抽象,是材料类专业的必修专业基础课,具有普遍指导意义。3年高职学段培养学生的专业实践技能,要求感性认识颇多,2年本科学段着眼专业和管理技术提升,要求有更深的理论基础和解决问题的能力。以下结合笔者的教学实践,说明如何开展有效的材料科学基础教学。

一、以光伏产业链为主线精选教学内容

材料科学基础的内容包括晶体结构和缺陷、固体热力学和动力学、固体结构和电子理论三大块,具体知识要点有晶体结构、固体电子结构、合金固溶体结构、范性形变、缺陷、相图、相变、界面、扩散、凝固结晶、回复再结晶等。全部讲完至少400学时左右,实际上既没有这么多学时,也没有必要面面俱到。课程具有普遍意义,但对专业来说,只要筛选出密切相关的内容即可,做到必需和够用即可。这样一方面可节省时间,另一方面也能够很快切入应用。所以,一定要梳理光伏产业链的应用点和材料科学基础内容相匹配,形成少而精的教学大纲内容,以利于少学时教学和专业应用。

纵观光伏产业链,从硅原料的制备和提纯,单晶硅多晶硅的生产加工,光伏电池和组件系统的生产,与材料科学基础关联的地方还不少。硅晶体的表面形貌、生长方向、生长棱线、层向生长过程对应晶体学知识、晶向晶面及特征的描述;其中融入硅和化合物半导体的结构和电性能对应着合金结构和固态电子论的知识,并牵涉到结合键,能带理论、半导体性能、光伏原理和光伏电池效率;晶片生产中缺陷位错的控制(颈缩工艺等)以及电池片效率改进对应着晶体的缺陷理论;单晶多晶的形核生 长、环境控制、质量控制对应着凝固结晶理论;硅中杂质含量及分布以及栅线印刷、焊接、欧姆接触对应合金知识相图相变知识;PN结形成、焊接合金化过程、光生少子的扩散和寿命、I-U特性曲线的扩散方程推求对应扩散理论中的稳态和非稳态扩散;晶硅加工生产过程中的变形和损伤对应固体范性形变和再结晶;多晶的晶界和单晶多晶的制备过程中的固液界面对应界面理论。此外,掌握热力学基本知识对分析缺陷、表面、相图相变、凝固结晶都非常有用,对材料分类论述的三大类别材料如金属、陶瓷、高分子各论也要介绍,这部分内容具体涉及银浆与硅的欧姆接触、互联条焊接、石英容器性能、封装用铝合金、TPT、EVA的使用性能。基于以上分析,形成的课程知识点和相关内容以及重点难点见表1。

二、依据学生特点改革教学方式

此阶段学生的主要特点有:①理论基础较为薄弱。②从应用型到研究型的学习习惯还未转变。对这两特点,在制订学习内容后还有一个如何让其有效接受消化的过程,不适当地灌输会使学生理解困难,对学习失去兴趣,从而也失去了教学意义。结合教学实践,笔者认为从以下几个方面可以改善效果。

(1)精选教材。教材的选用原则是中等难度,有基础的数理化知识衔接,便于自学和理清课程体系,也便于学生发现问题和受到启发,提出问题。不宜一下子导入艰深的理论。好的教材阅读能够激发兴趣,深入浅出,让人受益。材料科学基础作为普适课程,教材种类繁多,深度广度侧重点各有不同。贵州大学的张晓燕教授主编的《材料科学基础(第二版)》具有以上特点,笔者认为比较适用。

(2)提供配套的参考资料和习题册。作为经典理论,材料科学基础暂时不会过时,现有的参考资料应该是比较丰富的,应该选择性地看一些,特别是习题册,更是和教材一样必备,因为理论的定性和定量同样重要,需要结合实际进行计算和练习,习题能够加深学生对抽象理论的认识,效果明显,能增强学生的成就感和求知欲。

(3)实验验证有助于理解理论。配套实验可以帮助学生巩固加深课堂理论知识,让学生掌握基本实验技能,培养学生自己分析问题、发现问题、解决问题的能力,让学生获得更多的感性体验和创新体验,在光伏材料生产中,处处有材料外观、缺陷、性能以及工艺参数等的检测,过程检测更是质量保证的关键,一些实验项目和检测有密切相关,应该加以训练。如晶体结构实验中的典型金属结构的钢球堆积结构模型分析实验、单偏光下晶体光学性质,非晶态的结构性质和玻璃析晶实验(与长晶过程的坩埚析晶有关)、扩散和固相反应动力学实验,以及电阻测定实验等。

(4)明确概念,将理论讲解浅显化、简化或省略推导,过程让学生对基本概念产生深刻印象,后续教学才能顺理成章。教师应重点讲解参数的物理意义和相关概念,对求解过程作一般介绍和原则说明,以便于学生快速接受知识。

(5)利用网络资源如魔课,爱课程等多媒体手段开展教学。应该承认,有些东西确实难以讲清,因此晶体结构的三维图、原子进入间隙位置的动画演示、扩散微观过程动态展示、缺陷产生增值过程和运动方式的直观视频显示,这些似乎都离不开多媒体展示,可以极大提升学生的空间想象力。这些都得益于现代数码技术可以把最微细的结构和复杂过程进行立体展示。网络资源也要好好利用,网上课堂是主要方式,具有简明易懂的优点。

(6)互动答疑及时解决疑问,按照逻辑体系进行内容顺序重排。由于材料科学基础是一门逻辑体系严密的理论课,在教学过程中不能生搬教材中的章节安排,应该从学生的知识结构来重新安排内容序列,力图使学生运用现有的力学、数理化知识就能理解各种规律,由于先后次序很重要,因此及时解决问题可为下面章节授课铺路。

(7)从理论到实践,再从实践回到理论,实现良性循环,螺旋上升。用理论分析和解决是最好的服务生产实践方式,也是学习基础理论的价值所在。

通过以上针对3+2衔接阶段教学方式的改进,学生的学习积极性得到提升,专业基础知识得到巩固,结合专业实践,也促进了其他课程的学习,这对以后的学习和创新是有益的。3+2分段培养能够成就技能和学术兼备的人才,可满足未来光伏产业发展对人才的需求,应该是一种值得倡导的模式。

参考文献: