材料科学教学名句作用

材料科学基础知识体系庞杂，从晶体内部结构到表面界面，从点阵的规则排布到各种缺陷，从液态凝固到固态转变，内容五花。此外，晶体的某些微观形态与人们的宏观生活经验距离甚远，使得这些概念抽象，难以理解。材料科学基础给学生的普遍感觉是知识面既广且深，学习难度很大，被学生私下称作“天书”。如何把“天书”讲透，这对教学工作提出了很高的要求：既要讲得生动形象，激起学生的兴趣，又要将知识讲授到位，不能为了降低难度而删繁就简。为了提高教学质量，各个学校的材料科学基础教学都进行了大量改革，如使用动画对晶体微观形态进行直观的表现，增强师生之间的交流，加强实验和实践环节，等。这些措施都在一定程度上提升了材料科学基础的教学效果，使得理解材料科学基础课程中知识点的难度有所下降。尽管有了这些新的教学手段，材料科学基础对大部分学生来说依然很难，导致学生学习热情不高。除此之外，在材料科学基础的课堂教学和实验教学中，学生经常存在着一些困惑：习惯于被动地接受知识，却不知道这些理论知识从何而来，也很少去想孕育这些理论的过程。介绍材料科学发展史中的名人典故，能够让学生了解科学理论形成的历史，熟悉科研的过程，增强学习材料科学基础课程的兴趣，进而激发投身材料科学研究的热情。

一、提高课堂注意力

在北京科技大学材料学院的课程设置中，材料科学基础课程的教学由两部分构成，堂教学和40学时的实验教学。课堂教学是实验教学的基础，要提升材料科学基础课程的整体教学质量，提高课堂讲授效果是重中之重。在课堂教学中，教学质量的决定因素不是教师讲授了多少知识，而是学生接受了多少内容。学生接受的信息量有两个影响因素：一是教师能否将抽象的概念形象化，使学生便于理解，也就是“听不听得懂”；二是学生上课注意力是否集中，是否紧跟教师的思路，也就是“在不在听”。为了阐明抽象的理论，使学生“听得懂”，各校的教师都做了大量的工作。例如，编写合适的教材，制作教学视频、动画，制作教学实物模型，等等。这些工作能将抽象的概念直观化、形象化，便于学生理解，收到了很好的成效，提升了教学质量。但是，关于集中学生注意力的教学改革则不多。尽管教学视频、模型等能够增强学生上课兴趣，提升其注意力，但其本身仍然是对专业知识的介绍，有一定的理解难度，未必每个人都能接受。理想的课堂教学状况是学生的注意力随时间呈现水平甚至是上升的趋势。听课需要学生持续用脑，经历了一个兴奋点后注意力逐渐下降的现象是无法避免的。维持学生注意力的一个可行方法是缩短相邻两个兴奋点之间的时问间隔。在课堂讲授中穿插名人典故能放松学生紧张的神经，并制造一个新的兴奋点。如果说在一节课中学生的注意力是不断下降的，那么介绍名人典故能使学生的注意力有一个突然的提高，达到一个新的峰值。介绍名人典故能活跃课堂气氛，明显的变化是抬头看黑板的学生人数增加了，一些原本精神溜号学生的注意力都被集中到课堂上。

导致学生上课注意力不集中的另一个原因是畏难情绪。一些学生上课时遇到听不懂的地方兴趣就会减弱，遇到更难懂的知识点甚至会放弃听课。而介绍材料科学名人典故能起到帮助学生克服畏难情绪的作用。例如，晶体的易磁化方向如今是一个简单的结论，但日本东北大学为了得到这个结论曾付出了巨大的努力：实验室连续几个月灯火通明，研究人员轮班24小时不间断地实验才得出了现在的简单结论。介绍这样的事例能让学生感受到科学研究的艰辛，从而正确地面对学习过程中遇到的困难。

二、端正实验态度

实验教学是材料科学基础教学的重要组成部分。通过实验，学生能更好地理解所学到的理论知识。在目前的材料科学基础实验课上，学生往往是被动地完成实验任务，缺乏自主探索的热情。有些学生甚至对实验本身的意义也发生了怀疑，不知道实验训练对于今后的科研或工作有什么作用。通过介绍材料科学名人取得成就的科研过程，能使学生明确实验课的价值和目的，从而端正对待实验课的态度。在实验教学中，手绘组织形貌图是一项基本的实验技能训练。很多学生对这项训练提出了质疑，认为在显微照相技术十分发达的今天，已经不再需要用手绘的方式来记录组织形貌。向学生展示阿道夫•马滕斯(AdolfMartens，1850—1914)的研究笔记就是端正学生实验态度的一个例子。他画出的组织形貌图可以同照片媲美，清楚地反映了组织的每一个细节，甚至还绘上了彩色，每一幅图都配了详尽的解释与说明。以前上实验课，学生只是把手绘组织形貌图当成一项任务来做。看到马滕斯的研究笔记后，学生意识到科学家在照相技术不发达的年代都是用手绘组织形貌的方式来进行研究的。即使在显微照相技术发达的今天，也不意味着手绘组织形貌就失去了意义，因为手绘的过程能加深对组织形成先后顺序的认识。显微照相与手绘组织形貌之间的差异就如同热力学与动力学的差异一样，前者只给出最终态，而后者则更注重组织形成的过程。

三、激发对材料科学的兴趣

材料科学从建立至今不过百年时间，与数学、物理等学科中的名人不同，材料科学中的名人生活的年代距现在并不遥远。很多对材料科学做出了卓越贡献的名人仍然健在，甚至与学校的任课教师有着直接或间接的联系。介绍这些名人的典故，能拉近学生与伟大科学家之间的心理距离。对于科学家的亲切感能培育出对他们理论建树的崇敬之情，进而增强对材料科学的兴趣。例如，美籍华人胡郇对于再结晶理论的研究有巨大的贡献。胡郇先生的国立矿冶学院毕业证的签名院长是著名科学家茅以升先生。这使得学生对胡郇先生的陌生感大大减少，并加深了对他的尊敬之情。当对科学家产生亲切感后，他们创立的理论也就不再显得那么枯燥。这就好比把一个二维的图像拉伸成三维的立体，而三维立体总是能给人更深的印象和更亲切的感觉。材料科学基础课程最大的特点是深奥难懂，许多学生认为其抽象晦涩，毫无美感可言。实际上，任何-I''''-J科学都有其独特的美。按照杨振宁的科学美学观，科学活动的过程也是审美的过程。科学家通过对宇宙和谐有序格局的逐步深入理解而不断地进入自然的本质层次，从而实现了自然界固有的结构与人的认识、人类心灵深处的渴望在本质上的吻合，亦即创造、发展和丰富了科学美。介绍材料科学名人与材料研究相关的一些趣闻轶事，能帮助学生发现材料科学中的美，进而激发对于材料科学研究的兴趣。例如，苏联研究马氏体相变的著名科学家库尔久莫夫(G．V．Kurdjumov)生日时，学生送给他一小块金属样品，样品上用马氏体相变的方法显示出他的名字。这一则小故事让学生体会到金属材料不仅是冷冰冰的物质，同样能被赋予人的情感，其本身也能成为一件艺术品。传统教育思想强调专业知识教育，理工科学生的人文素质较为薄弱，忽略了人的全面协调发展I5-63。在课堂上介绍材料科学名人典故能够起到培养学生的人文素质，帮助学生形成正确的人生观和价值观的作用。例如，休姆•罗瑟里(Hume—Rothery，1899—1968)一生命运坎坷，在18岁时丧生听力，并曾被剑桥大学拒绝。但他凭着顽强的毅力和对科研的热情坚持下来，在固溶体及合金相结构理论领域发现了电子化合物，并提出以原子百分比为横坐标的二元相图可更好地显示同类化合物的溶解规律。他的这种对科学的热忱和所取得的成就能使学生体会到，学习材料科学的过程可能是枯燥和艰苦的，需要耐得住寂寞、摒弃浮躁、真正精心钻研才能有所成就。

四、提升教师水平

“教学”是“教”与“学”两个部分的有机结合，除了促进学生的学习外，提升教师的授课水平也是提高课堂教学质量的一个重要途径。教师要通过学科建设、科学研究、参与各种学术报告等，努力拓宽知识面，更新知识结构，始终站在学科的前沿，这样才能自信地面对学生提出的各种问题嘲。而收集相关材料科学名人的生平典故能够很好地拓宽教师的知识面并加深教师的人文底蕴。收集材料的过程也是教师自身学习的过程，不光是了解了理论知识的来龙去脉，也能够学习到前辈大师的精神。要想在课堂教学中恰如其分地插入名人典故，就需要收集大量的相关资料，能够将相关知识、名人及社会背景以及知识应用的场合都联系在一起，融会贯通。这些都对教师提出了很高的要求。每个学生都喜欢讲课生动、富有人格魅力的老师。教师教学水平的提高有助于集中学生的注意力，提升教学效果。老师和学生共同学习，共同进步，这也是老师、学生所共同期望的研究型教学。

五、结语

在教学中适当介绍相关名人典故是一种有益的尝试，能集中学生的注意力，认识到实验课的重要性，并激发学生对材料科学的学习和研究兴趣。而且，名人的榜样力量能帮助学生更好地克服对本课程的畏难情绪。在课上介绍名人典故，对“度”的把握有一定难度。如果介绍得太少、不系统，给学生的感觉就只是昙花一现，也许有短期提高注意力的效果，却无法提升学生对材料科学的兴趣；如果介绍人物过多，而模糊了课程知识的关联性，则是本末倒置。而且，介绍的名人典故还需与课堂前后讲授的概念有紧密的联系，否则就会给人以牵强感。

总之，在材料科学基础课程的教学中介绍相关名人典故有助于提升教学质量；必须收集大量的资料，进行仔细的筛选并与课程内容进行有机的融合，才能起到积极的作用。