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材料科學(xué)基礎(chǔ)知識體系龐雜，從晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)到表面界面，從點陣的規(guī)則排布到各種缺陷，從液態(tài)凝固到固態(tài)轉(zhuǎn)變，內(nèi)容五花。此外，晶體的某些微觀形態(tài)與人們的宏觀生活經(jīng)驗距離甚遠，使得這些概念抽象，難以理解。材料科學(xué)基礎(chǔ)給學(xué)生的普遍感覺是知識面既廣且深，學(xué)習(xí)難度很大，被學(xué)生私下稱作“天書”。如何把“天書”講透，這對教學(xué)工作提出了很高的要求：既要講得生動形象，激起學(xué)生的興趣，又要將知識講授到位，不能為了降低難度而刪繁就簡。為了提高教學(xué)質(zhì)量，各個學(xué)校的材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)都進行了大量改革，如使用動畫對晶體微觀形態(tài)進行直觀的表現(xiàn)，增強師生之間的交流，加強實驗和實踐環(huán)節(jié)，等。這些措施都在一定程度上提升了材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)效果，使得理解材料科學(xué)基礎(chǔ)課程中知識點的難度有所下降。盡管有了這些新的教學(xué)手段，材料科學(xué)基礎(chǔ)對大部分學(xué)生來說依然很難，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高。除此之外，在材料科學(xué)基礎(chǔ)的課堂教學(xué)和實驗教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)常存在著一些困惑：習(xí)慣于被動地接受知識，卻不知道這些理論知識從何而來，也很少去想孕育這些理論的過程。介紹材料科學(xué)發(fā)展史中的名人典故，能夠讓學(xué)生了解科學(xué)理論形成的歷史，熟悉科研的過程，增強學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的興趣，進而激發(fā)投身材料科學(xué)研究的熱情。

一、提高課堂注意力

在北京科技大學(xué)材料學(xué)院的課程設(shè)置中，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)由兩部分構(gòu)成，堂教學(xué)和40學(xué)時的實驗教學(xué)。課堂教學(xué)是實驗教學(xué)的基礎(chǔ)，要提升材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的整體教學(xué)質(zhì)量，提高課堂講授效果是重中之重。在課堂教學(xué)中，教學(xué)質(zhì)量的決定因素不是教師講授了多少知識，而是學(xué)生接受了多少內(nèi)容。學(xué)生接受的信息量有兩個影響因素：一是教師能否將抽象的概念形象化，使學(xué)生便于理解，也就是“聽不聽得懂”；二是學(xué)生上課注意力是否集中，是否緊跟教師的思路，也就是“在不在聽”。為了闡明抽象的理論，使學(xué)生“聽得懂”，各校的教師都做了大量的工作。例如，編寫合適的教材，制作教學(xué)視頻、動畫，制作教學(xué)實物模型，等等。這些工作能將抽象的概念直觀化、形象化，便于學(xué)生理解，收到了很好的成效，提升了教學(xué)質(zhì)量。但是，關(guān)于集中學(xué)生注意力的教學(xué)改革則不多。盡管教學(xué)視頻、模型等能夠增強學(xué)生上課興趣，提升其注意力，但其本身仍然是對專業(yè)知識的介紹，有一定的理解難度，未必每個人都能接受。理想的課堂教學(xué)狀況是學(xué)生的注意力隨時間呈現(xiàn)水平甚至是上升的趨勢。聽課需要學(xué)生持續(xù)用腦，經(jīng)歷了一個興奮點后注意力逐漸下降的現(xiàn)象是無法避免的。維持學(xué)生注意力的一個可行方法是縮短相鄰兩個興奮點之間的時問間隔。在課堂講授中穿插名人典故能放松學(xué)生緊張的神經(jīng)，并制造一個新的興奮點。如果說在一節(jié)課中學(xué)生的注意力是不斷下降的，那么介紹名人典故能使學(xué)生的注意力有一個突然的提高，達到一個新的峰值。介紹名人典故能活躍課堂氣氛，明顯的變化是抬頭看黑板的學(xué)生人數(shù)增加了，一些原本精神溜號學(xué)生的注意力都被集中到課堂上。

導(dǎo)致學(xué)生上課注意力不集中的另一個原因是畏難情緒。一些學(xué)生上課時遇到聽不懂的地方興趣就會減弱，遇到更難懂的知識點甚至?xí)艞壜犝n。而介紹材料科學(xué)名人典故能起到幫助學(xué)生克服畏難情緒的作用。例如，晶體的易磁化方向如今是一個簡單的結(jié)論，但日本東北大學(xué)為了得到這個結(jié)論曾付出了巨大的努力：實驗室連續(xù)幾個月燈火通明，研究人員輪班24小時不間斷地實驗才得出了現(xiàn)在的簡單結(jié)論。介紹這樣的事例能讓學(xué)生感受到科學(xué)研究的艱辛，從而正確地面對學(xué)習(xí)過程中遇到的困難。

二、端正實驗態(tài)度

實驗教學(xué)是材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分。通過實驗，學(xué)生能更好地理解所學(xué)到的理論知識。在目前的材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗課上，學(xué)生往往是被動地完成實驗任務(wù)，缺乏自主探索的熱情。有些學(xué)生甚至對實驗本身的意義也發(fā)生了懷疑，不知道實驗訓(xùn)練對于今后的科研或工作有什么作用。通過介紹材料科學(xué)名人取得成就的科研過程，能使學(xué)生明確實驗課的價值和目的，從而端正對待實驗課的態(tài)度。在實驗教學(xué)中，手繪組織形貌圖是一項基本的實驗技能訓(xùn)練。很多學(xué)生對這項訓(xùn)練提出了質(zhì)疑，認為在顯微照相技術(shù)十分發(fā)達的今天，已經(jīng)不再需要用手繪的方式來記錄組織形貌。向?qū)W生展示阿道夫•馬滕斯(AdolfMartens，1850—1914)的研究筆記就是端正學(xué)生實驗態(tài)度的一個例子。他畫出的組織形貌圖可以同照片媲美，清楚地反映了組織的每一個細節(jié)，甚至還繪上了彩色，每一幅圖都配了詳盡的解釋與說明。以前上實驗課，學(xué)生只是把手繪組織形貌圖當(dāng)成一項任務(wù)來做?？吹今R滕斯的研究筆記后，學(xué)生意識到科學(xué)家在照相技術(shù)不發(fā)達的年代都是用手繪組織形貌的方式來進行研究的。即使在顯微照相技術(shù)發(fā)達的今天，也不意味著手繪組織形貌就失去了意義，因為手繪的過程能加深對組織形成先后順序的認識。顯微照相與手繪組織形貌之間的差異就如同熱力學(xué)與動力學(xué)的差異一樣，前者只給出最終態(tài)，而后者則更注重組織形成的過程。

三、激發(fā)對材料科學(xué)的興趣

材料科學(xué)從建立至今不過百年時間，與數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中的名人不同，材料科學(xué)中的名人生活的年代距現(xiàn)在并不遙遠。很多對材料科學(xué)做出了卓越貢獻的名人仍然健在，甚至與學(xué)校的任課教師有著直接或間接的聯(lián)系。介紹這些名人的典故，能拉近學(xué)生與偉大科學(xué)家之間的心理距離。對于科學(xué)家的親切感能培育出對他們理論建樹的崇敬之情，進而增強對材料科學(xué)的興趣。例如，美籍華人胡郇對于再結(jié)晶理論的研究有巨大的貢獻。胡郇先生的國立礦冶學(xué)院畢業(yè)證的簽名院長是著名科學(xué)家茅以升先生。這使得學(xué)生對胡郇先生的陌生感大大減少，并加深了對他的尊敬之情。當(dāng)對科學(xué)家產(chǎn)生親切感后，他們創(chuàng)立的理論也就不再顯得那么枯燥。這就好比把一個二維的圖像拉伸成三維的立體，而三維立體總是能給人更深的印象和更親切的感覺。材料科學(xué)基礎(chǔ)課程最大的特點是深奧難懂，許多學(xué)生認為其抽象晦澀，毫無美感可言。實際上，任何-I''''-J科學(xué)都有其獨特的美。按照楊振寧的科學(xué)美學(xué)觀，科學(xué)活動的過程也是審美的過程?？茖W(xué)家通過對宇宙和諧有序格局的逐步深入理解而不斷地進入自然的本質(zhì)層次，從而實現(xiàn)了自然界固有的結(jié)構(gòu)與人的認識、人類心靈深處的渴望在本質(zhì)上的吻合，亦即創(chuàng)造、發(fā)展和豐富了科學(xué)美。介紹材料科學(xué)名人與材料研究相關(guān)的一些趣聞軼事，能幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)材料科學(xué)中的美，進而激發(fā)對于材料科學(xué)研究的興趣。例如，蘇聯(lián)研究馬氏體相變的著名科學(xué)家?guī)鞝柧媚?G．V．Kurdjumov)生日時，學(xué)生送給他一小塊金屬樣品，樣品上用馬氏體相變的方法顯示出他的名字。這一則小故事讓學(xué)生體會到金屬材料不僅是冷冰冰的物質(zhì)，同樣能被賦予人的情感，其本身也能成為一件藝術(shù)品。傳統(tǒng)教育思想強調(diào)專業(yè)知識教育，理工科學(xué)生的人文素質(zhì)較為薄弱，忽略了人的全面協(xié)調(diào)發(fā)展I5-63。在課堂上介紹材料科學(xué)名人典故能夠起到培養(yǎng)學(xué)生的人文素質(zhì)，幫助學(xué)生形成正確的人生觀和價值觀的作用。例如，休姆•羅瑟里(Hume—Rothery，1899—1968)一生命運坎坷，在18歲時喪生聽力，并曾被劍橋大學(xué)拒絕。但他憑著頑強的毅力和對科研的熱情堅持下來，在固溶體及合金相結(jié)構(gòu)理論領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了電子化合物，并提出以原子百分比為橫坐標(biāo)的二元相圖可更好地顯示同類化合物的溶解規(guī)律。他的這種對科學(xué)的熱忱和所取得的成就能使學(xué)生體會到，學(xué)習(xí)材料科學(xué)的過程可能是枯燥和艱苦的，需要耐得住寂寞、摒棄浮躁、真正精心鉆研才能有所成就。

四、提升教師水平

“教學(xué)”是“教”與“學(xué)”兩個部分的有機結(jié)合，除了促進學(xué)生的學(xué)習(xí)外，提升教師的授課水平也是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的一個重要途徑。教師要通過學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究、參與各種學(xué)術(shù)報告等，努力拓寬知識面，更新知識結(jié)構(gòu)，始終站在學(xué)科的前沿，這樣才能自信地面對學(xué)生提出的各種問題嘲。而收集相關(guān)材料科學(xué)名人的生平典故能夠很好地拓寬教師的知識面并加深教師的人文底蘊。收集材料的過程也是教師自身學(xué)習(xí)的過程，不光是了解了理論知識的來龍去脈，也能夠?qū)W習(xí)到前輩大師的精神。要想在課堂教學(xué)中恰如其分地插入名人典故，就需要收集大量的相關(guān)資料，能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識、名人及社會背景以及知識應(yīng)用的場合都聯(lián)系在一起，融會貫通。這些都對教師提出了很高的要求。每個學(xué)生都喜歡講課生動、富有人格魅力的老師。教師教學(xué)水平的提高有助于集中學(xué)生的注意力，提升教學(xué)效果。老師和學(xué)生共同學(xué)習(xí)，共同進步，這也是老師、學(xué)生所共同期望的研究型教學(xué)。

五、結(jié)語

在教學(xué)中適當(dāng)介紹相關(guān)名人典故是一種有益的嘗試，能集中學(xué)生的注意力，認識到實驗課的重要性，并激發(fā)學(xué)生對材料科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究興趣。而且，名人的榜樣力量能幫助學(xué)生更好地克服對本課程的畏難情緒。在課上介紹名人典故，對“度”的把握有一定難度。如果介紹得太少、不系統(tǒng)，給學(xué)生的感覺就只是曇花一現(xiàn)，也許有短期提高注意力的效果，卻無法提升學(xué)生對材料科學(xué)的興趣；如果介紹人物過多，而模糊了課程知識的關(guān)聯(lián)性，則是本末倒置。而且，介紹的名人典故還需與課堂前后講授的概念有緊密的聯(lián)系，否則就會給人以牽強感。

總之，在材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中介紹相關(guān)名人典故有助于提升教學(xué)質(zhì)量；必須收集大量的資料，進行仔細的篩選并與課程內(nèi)容進行有機的融合，才能起到積極的作用。