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摘要：针对《航空材料学》知识内容多、综合性强和实践性突出的特点，积极探索教学手段、教学方法和教学实验的改革。引入微课，以“课堂+网络”将教学由课堂向课外延伸，实现教学的立体化；以具象化带动抽象化，最终实现知识的形象化；以“竞赛+自学”、“问题牵引讨论”、增强综合性实验，保证教学的高效性，在夯实教学质量的同时充分发挥学生学习的主动性和创造性，最终在该课程中实现学生自主性学习、合作性学习和探究性学习的“三结合”。
关键词：《航空材料学》；微课；立体化；具象化；牵引式
本文引用格式：李玉琴.《航空材料学》立体化、牵引式教学初探[J].教育现代化,2019,6(27):129-131.
The Reform of Three-dimensional and Heuristic Teaching in Aeronautical Material Science
LI Yu-qin
（Science and Technology on Plasma Dynamics Lab,Air Force Engineering University,Xi’an）
Abstract:There are the features of rich content,high comprehensiveness,outstanding practicality in“Aeronautical materials science”.According to the characteristics,some teaching means,teaching method and teaching experiment were explored.By“classroom+network”way,the teaching was extended from classroom to the outside of the classroom.As a result,the three-dimensional teaching mode was achieved.To make knowledge become vivid,more examples and pictures were introduced.By the way of“contest+self-study”,“question+discussion”,enhancing the comprehensive experiment,the teaching efficience was ensured.In strengthening the teaching quality,the initiativity and creativity of students were poured more attention.At last,students’autonomous learning,cooperative learning and inquiry learning were combined.
Key words:Aeronautical;Materials science;Three-dimensional mode;Vivid;Heuristic method
航空材料及其技术是世界各国优先发展和激烈竞争的重要领域，已成为国家安全战略的重要组成部分。航空材料的每次重大突破，都会带来航空技术的跨越式发展；航空材料不仅是航空事业发展的物质基础，更是航空事业发展的技术支撑。目前航空材料正朝着高性能化、高功能化、结构功能一体化、复合化、智能化、低成本的方向发展。因此，在培养从事航空装备使用和维修等专业技术人才时，如何适应航空材料的最新发展，高质量地完成《航空材料学》的教学任务已成为高校教师研究的重点课题。课程教学是本科培养工作的基础，进行教学改革与实践、提高授课质量是提高本科生培养质量的重要途径。因此，作为教员必须深入研究，以学生为主体、以课程为载体[2-6]，深化《航空材料学》课程教学方法和手段的改革与创新，提高航空材料学的教学质量。
一《航空材料学》课程的特点
（一）课程难度大
《航空材料学》知识体系庞杂，课程理论抽象，专业术语和基本概念的数目较多且较为晦涩。特别地，该课程还涉及到微观材料学的内容，工艺方法更是多种多样。《航空材料学》包含金属材料的基本知识、工程材料的变形与强化、钢的热处理、合金钢、轻合金、高温合金、高分子材料、复合材料等。在物理、化学、材料等基础课程学习的基础上,运用材料科学与工程学科的基础理论，分析材料的成分、相、组织、性能与应用，了解新一代飞机使用的材料种类、维护特点。通过学习该课程，要使学员在实际工作过程中既能解决技术问题又能解决维护问题。如何紧紧把握课程知识体系、紧扣学科发展前沿，让学生真正掌握该门课程的重点难点，是《航空材料学》授课教师必须要解决的问题。
（二）综合性强
《航空材料学》是在我们前期学习物理、化学、力学、材料等学科的基础上，又增加了材料性能、制备工艺和应用的一门综合性交叉学科。课程知识比较宽泛，内容较多，综合性强。特别地，该课程在整个专业学习中处于承上启下的关键位置。这就要求我们在授课时，一方面要适当引用相关基础课程的重要内容，以“源头之水”引出授课内容，增强学生对知识的接受性；另一方面，还要在讲授当下知识的同时，启发学生对课程知识的具体应用展开思考，从而实现课堂向课外延伸、学习向下一步过渡。
（三）实践性较强
从某种角度讲，《航空材料学》是一门来源于实验并应用于实践的专业基础课。只有掌握好航空材料的知识体系，才能在未来的工程设计、研发以及维修中如鱼得水、游刃有余。在课程讲授中，我们从如下方面对课程的实践性进行了突破。首先，让航材实物充当知识讲解的先头兵，以可见可感的材料成为知识迁移的“引物”，以具体案例充当知识点的“活化物”，以实践中的“源头之水”促进“知识之树”的茁壮成长。其次，有机安排参观见习内容。参观中引导学生将所学所讲与所见所闻进行统一；参观后，要求学生以小组为单位，对参观内容和课程理论进行结合讨论，以达到实现知识迁移和理论深化的教学目的。再次，科学规划实验实训内容。实验实训的设计中，不仅要有专项实验，以突破重点，更要注意实验实训的综合性设计，以综合性实训带动学生对知识的全盘掌握，为将来的知识应用打下坚实的基础。还有让学生亲自到工厂进行金工实习，以实现知识从课本向实践应用的初步过渡。
二 教学改革方法及措施
（一）教学手段的改革
改革教学手段是提高教学质量的一个重要措施。《航空材料学》这门课程既是理论很强的基础课，又是紧密结合工程实际的应用课。根据该门课程的具体特点，从如下两个方面进行了教学手段的改革。
1.微课教学和网络教学平台相结合，以立体化教学促使教学由课堂外延到课外。
传统教学是“一张嘴、一支粉笔、一块黑板、一本教材、一间教室”，教师在有限的时间内对全部知识进行系统化精讲存在难度，学生对老师课堂所讲授知识全部吃透也存在着问题。微时代的来临，微课作为一种新型的课程资源，给课堂教学带来新鲜的体验，通过制作微课，将视频课件和电子教案放在网络上通过搭建网络教学平台，将视频课件和电子教案放在网络，借助于网络教学平台，学生可以随时随地对课程进行深入学习，教师也可以以网络为教学助手和工具，对学生进行辅导，和学生进行互动。使得学生的学习不仅体现在课堂上，而且延伸到课堂外，将封闭式教学变为开放式教学，从“课堂教学、课后答疑”的二维教学上升到“课堂教学、课后答疑、网络提高”的全方位立体三维教学，进一步夯实课程理论知识，提高学习实效。
2.以具象化手段讲授抽象化内容，实现知识的形象化
采用多媒体、微课教学增加课程的信息量和教学内容的直观性。根据课程内容制作教学课件，课件中对一些难以理解的教学内容进行了直观处理，使学生能够更好地理解。例如，对课程中一些塑性变形理论专门制作了部分动画，并形象结合了学生耳熟能详的虫子蠕动运动进行讲授，使抽象的内容更加生动直观。对于涉及工艺流程的知识点，则以动态图代替静态图，以多媒体视频再现工艺全流程，实现学生对工艺流程的完全掌握。集声音、图像、文字、动画、视频于一体，已成为当前授课的主要工具，根据每节课程的特点，配以适当的背景音乐和形象的仿真图片，精心准备特色化的多媒体教学课件和微课教学，以学生生活中的具象化内容配合特制视频，实现课程中微观世界的宏观化、晦涩内容的生动化，减小了板书的环节，节省了大量时间，增加了课程的信息量，而且这些课件和软件形象生动，赏心悦目，提高了学生学习的乐趣，力争使教学达到“平处见奇，奇处见秀”的教学效果。通过这些方法，将《航空材料学》的教学由枯燥的平面展示变成了多维的生动讲授。
课件中增加大量课本之外的最新前沿知识图片，通过与生活中的具体实物相联系，使得航空材料的学习不是简单的课本讲授，而是与生活、工作、科技等紧密联系的课程，同时扩大了学生的知识面。
模型和实物也是促进教学生动化的有力工具。为了提高学生对基础理论的理解和认识，通过制造一些简单的模型，用模型的直观性，加深学生对金属材料基本结构的认识，明白不同材料之间的晶体结构、微观组织、力学性能之间的关联。尽可能收集一些具体的航空材料和航空部件，使得学生看得见、摸得着，可以直观对比不同材料的组织、性能、热处理、工程应用特点。
（二）改革课堂教学方法
“填鸭式”教学是每个教育工作者都要避免出现的现象，如何提高学生的学习兴趣，发挥学生的学习主动性，引导学生达到知学、好学，乃至乐学的境界，更是每个教育工作者应该思考的问题。针对本课程的特点，我们在教学方法中进行了如下尝试：
1.以“问题牵引讨论”的方法，提高学生学习的参与性。
在课堂教学中针对重要的知识点设计出系列问题，有意识地向学生提出，有学生经过自由讨论后，请学生回答，培养学生善于提出问题、发现问题的能力。问题的设置环环相扣，从简单问题引出复杂问题；从实验现象得出重要概念，从工程背景引出理论问题；从正面问题引出反面问题。通过问题引发讨论，通过讨论加深思考，通过思考学得知识，最终实现学生学习角色的转变，即学生不再是知识被动的接受者，而是知识主动的推导者或创造者。
2.以“竞赛+自学”的方式，提高学生学习的主动性。
对于习题课，选取典型的习题，采取分组竞赛的方法。组内可以相互讨论，组间进行竞赛打分，最后由教员进行精讲评析，以加强学生对关键知识点的认识和理解，让学生能够举一反三，在加深学生对所学知识掌握的同时也增强了学生的学习兴趣。
对于本课程中一些难度相对较低的知识点，我们只进行概括式的讲解，将主动权交给学生，让学生在课堂外进行自学。通过此方法，同时实现了教学内容的整合和优化，实现了“消枝强干，突出重点”的目的，使学生在有限的时间内，尽量学习到课程的精髓。
特别地，每次课后都需根据本次课的内容，安排一定量的复习题和思考题，让学生通过查阅相关资料，自行寻找答案，提高学生自主学习的能力。
3.以小见大，在传授知识的同时加强育人的实效教育除了给学生详尽的知识讲解外，更要实现塑造学生品德的目的。
为此，在进行课堂教学中，也插入航空小故事和一些材料的趣事。例如在不锈钢的讲解中可以讲解一下不锈钢出现的小故事，在讲先进复合材料时，讲述奥运神奇画纸的小故事，还有关于“相图”这张宝图的传说和张立同院士关于陶瓷基复合材料的“十年磨一剑”等等。在讲解科学故事的同时，对学生进行科研思维的启迪并最终实现科学修养的提高，以小见大，引导学生努力学习的同时，向科学家学习报效国家的远大之志，为本学科的建设与发展做出贡献。
4.创新课程实验，为提高教学质量保驾护航。
将每个实验项目与相关航空材料实例进行结合，特别就教学实验与课程所学的原理进行联系、作出比较，利用多媒体向同学展示。让学生在实验中验证理论，在实践中实现理论的融会贯通，使学生感到学而有用，激发学习兴趣。
适当进行压缩验证性实验，增加综合性实验的比例，鼓励学生自己动手设计完成一些创新性的实验，大大提高了学生的动手能力和创新意识。
追求实验实效，根据《航空材料学》课程的特点和实验大纲要求，对学生进行分组实验，严格控制分组实验人数，实现在实验中人人动手参与操作的目的。
三结束语
《航空材料学》的学生培养，应立足于创新精神和创新能力的培养，立足于对学生综合素质的提高，以满足社会对航空材料方面人才的需求，更好地适应航空材料日新月异发展的现实。为此，在本课程教学过程中，我们积极探索教学手段、教学方法和教学实验的改革。引入微课，以“课堂+网络”将教学由课堂向课外延伸；以具象化带动抽象化，最终实现知识的形象化；以“竞赛+自学”、“问题牵引讨论”、增强综合性实验，保证教学的高效性，在夯实教学质量的同时充分发挥学生学习的主动性和和积极性，提高学生的创新思想和创新能力，最终实现学生自主性学习、合作性学习和探究性学习的三结合，从而提高了《航空材料学》的教学效率，同时也为其他专业课程的学习奠定了基础。
参考文献
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