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1、材料热力学实践教学课程教学改革研究初探材料热力学是材料类专业本科生必修的基础理论课，它是利用经典热力学和统计热力学来研究材料的制备、加工及相变中的热力学条件及规律。对于材料类专业学生来说，是一门非常重要的专业基础课程，是兼具理论性和应用性很强的科学。该课程涉及繁杂的基本概念，大量的公式推导、应用性强、与实践联系紧密，一度被难教并难学的课程之一。 作为材料类专业重要的专业基础课，在日常教学过程中，除了基本概念、基本规律，公式的推导，还要使学生真正做到掌握知识要点，理解知识难点，应用知识要点。要达到良好的教学效果，必须重视该课程的实践教学环节。本文尝试从以下三个方面对材料热力学的实践教学环节方面进
2、行探索，即通过课堂的实践教学、课程实验实践教学、专业实习实践教学等方面改革，做到理论与实践的紧密结合，以更好的提高材料热力学课程的教学效果。 一、增强实践性教学环节 在本科生教学过程中，基于材料热力学课程概念多、理论性强的特点，课堂教学基本是以教师为主体的教学模式，即教师花费大量时间给学生们讲解各级各类的基本概念和基础理论、完成公式推导。为避免出现教师在课堂上费劲讲内容，而学生却感觉在听天书的情况出现。在日常的课程教学，做好材料热力学实践教学改革的过程中，应积极的引入实践教学内容，提升课堂上学生的学习积极性。 1.增加实物型教学工具的使用 在材料热力学课程教学中，为使抽象的教学内容更直观化和形
3、象化，通过增加典型实物型的教学道具进行辅助教学。在讲授热力学函数-焓（H）时，使用节流孔模板来说明理想气体的焓仅为温度的函数；在讲授三元相图时，使用三元相图三维实体模型来描述温度、组成与相态之间的典型关系；在讲授多组分热力学描述偏摩尔量的同时，直接在课堂上通过调配水和乙二醇混合溶液来描述偏摩尔体积的概念，达到理解偏摩尔量的效果。通过实物型教学工具在课堂教学的使用，让学生们在课堂上能够直观的理解材料的组织、结构的变化，实现教学内容的认知从抽象到具象、由感性认识到理性认识的转变。 2.重视实践性教学案例的引入 材料热力学向来以抽象的理论、复杂的推导和繁琐的基数为特点，为激发学生的学习兴趣、在教学过
4、程中，已经有相关学者非常重视实践性教学案例的引入，包括现实的生活现象、参与的科研实践等。如讲到表面能时，举例为什么荷叶上的水滴呈球形、而两水滴相遇会自动合并为一个大水珠，为什么会产生晶界偏析等；讲到克拉珀龙方程时，举例在高山上为什么不能煮熟饭及烧开水，溜冰时为什么加压来增加润滑作用。这样增加了学生的感性认识，使学生对知识的理解更加透彻。又因我学院有色金属加工工程技术研究中心的一些老师从事硬质合金钨材料表面处理的研究，所以在讲解相界面热力学时，向同学引入为什么表面涂覆碳纳米膜可以改善硬质合金材料的润滑摩擦性能。在讲授简单二元合金相图时，结合材料类专业在金工实习过程要对锻造的金属成品进行退火处理，
5、向同学们阐明退火工艺是为了使固相合金内部组成更加均一而达到更高强度。在讲授通过实践性让学生通过日常的案例，科研实践，从现实生活中抽象出对理论知识的认识。 二、优化实验教学内容 实验教学在学生专业知识的提升和创新能力的培养过程中，有着理论教学无法替代的特殊作用和重要性，材料热力学作为一门兼具理论性和实践性紧密结合的专业基础课程，优化该课程的实验教学内容，成为学好这门课程的重要环节，本文主要从以下方面做到优化实验教学环节。 1.完善实验课程的内容 在材料热力学课程的实践教学改革中，对实验课程的安排，我们紧跟教学大纲的步骤，从易到难、由浅入深，深入浅出。在实验课程内容的安排上已经开展出液体饱和蒸气压
6、的测定实验：让学生掌握微电脑控制器的使用方法、理解温度和液体饱和蒸汽压的意义对应关系。二元合金相图的绘制实验：让学生理解步冷曲线，学会用热分析方法测绘Sn-Bi二元合金相图、学会铂电阻的测温技术，尝试用金属相图测量装置测量温度的方法等7项基本技能。还有三元氧化物高温固相反应相图绘制、墙体涂料表面张力测定、燃烧反应热的测定等教学实验，让同学们能够通过实验环节，真正的掌握知识、理解重点、抓住难点、思考要点。 2.优化实验课程的安排 在做好教学实验课程内容设计的同时，为了让实验与日常教学内容紧密结合，防止出现理论课程与实验课程时间安排上脱节。在实验课程的安排上，我们坚持理论教学和实验课程的一一对应，
7、尽量做好当日理论、当天实验，及时消化课堂知识。并且为了让每一位同学在实验课环节都能够有效的参与，在实验课的安排批次上，我们坚持“五人小组”原则，并保证45钟的实验实践，真正让每一位学生参与实验、完成实验、达到人人参与、人人动手、人人受益的最大化的实验教学的实践效果。 通过实验教学的内容和安排上的优化，不仅能够让学生快速的将课堂理论和实验实践紧密结合，同时，通过有效的实验教学还可以开拓学生的专业学习的探索精神，培养学生分析问题、解决问题的能力、同时还可以锻炼学生的科学研究能力。 三、引入专业实习实践 在材料热力学课程实践教学改革的过程中，我们积极的引入“实习”与“课程教学”相结合的实践模式，参与
8、到材料热力学教学改革当中，即大二期间完成材料热力学这门专业基础课的学生，随即通过进入相关企业或者公司生产实习，完成对该课程的深入的学习。虽然生产实习已经不属于传统意义上大家教学过程的认识，但是专业生产实习的内容与材料热力学课程教学紧密的结合，实现了良好的教学效果。 以我院无机非金属材料专业学生为例，近三年该专业大二上学期学完该门核心课程后，随即参加专业安排的认识实习。在校内陶瓷实践基地、铜加工中心本科生实践平台、江西省新能源动力与储能电池重点实验室了解陶瓷、合金材料、电池材料的制备过程。让学生思考材料热力学理论知识在材料制备过程中的体现。随后安排大三这一学年安排生产实习，分别赴南玻集团、海螺集团等国内知名的企业，完成了生产工艺熟知等内容的实习任务。在实践的过程中，加深了对材料热力学中关于材料表面改性、无机氧化物高温固相反应等热力学理论认识，形成对基础理论知识的再升华。 总之，在材料热力学课程的实践教学改革过程中，通过采取一系列行之有效的措施，如增强实践性教学环节、优化实验教学内容、引入专业实习实践等，把实践教学的改革深入课堂教学、实验课堂、企业实践，让学生们真正做到针对具体的材料问题进行热力学分析，对提高该课程的教学效果起到的积极的促进作用。