摘要：《計算機在材料科學中的應用》對于材料科學與工程整體學科發展具有重要的促進作用。筆者針對目前課程存在問題，對其進行教學改革。通過改善教學方法，系統設計教學內容，更新教學手段等教學改革，提高本專業學生專業理論與軟件分析相結合的能力，促使學生深入了解專業特點，激發學生的學習積極性與創新性思維，對于本專業學生的培養具有重要意義。

　　關鍵字：計算機；材料科學；學科發展

　　引言

　　“材料科學與工程”專業是一級學科專業，涉及金屬、無機非、成型與加工等多個專業。深刻理解專業內涵，是保證培養綜合性人才的關鍵。《計算機在材料科學中的應用》涉及材料領域各個專業，有利于學生綜合本專業需求，同時對其他專業知識有所涉獵，開闊學生眼界，融會貫通所學知識，對于材料科學與工程的整體學科發展具有重要的促進作用。該課程的主要功能是為學生順利完成本科畢業設計及后續研究生階段的課題研究、工作等打下堅實的基礎。材料科學研究工作的展開始終與計算機軟件的應用密不可分，從查找文獻、設計實驗、分析實驗結果，到數據處理、形成科學報告或論文的各個環節，都要運用計算機軟件。通過本課程課堂講授Origin數據處理和Visio及Phtoshop繪圖軟件，Jade物相分析軟件，Chemioffice分子結構和ANSYS有限元分析等模擬軟件，以及文獻信息檢索等，讓學生了解如何將計算機工具用于解決材料科學與工程領域中遇到的實際問題，并具備初步應用該軟件于后續專業課程學習的能力[1]。

　　一、目前計算機在材料科學中的應用課程存在問題

　　國內院校《計算機在材料科學中的應用》課程多是為材料類專業如材料物理、材料科學與工程、材料化學、功能材料等專業學生而開設。因此，該課程本身具有以下特點：（1）專業跨度大和不同軟件應用階段分散：材料領域不同專業、不同研究方向均涉及計算機軟件應用，應用軟件不同或側重點不同。另外，不同年級學生對專業知識的認知不同，對軟件應用及使用情景理解不同。（2）涉及軟件多且較為分散，操作內容多且更新快，軟件版本更新升級快。（3）實踐性強，需要計算機機房、教師需現場操作軟件等。多數院校及各專業把其作為選修課，重視程度不足。而且，很多學校在課程教學上存在教學方法和手段單一、沒有計算機機房等情況。這些問題的存在不利于《計算機在材料科學中的應用》的課程發展，學生學習效果也不理想。

　　二、計算機在材料科學中的應用教學改革內容

　　結合我校材料專業的特點，并考慮學生畢業后工作及研究生階段特點，同時考慮天津市在計算機領域的特色，筆者研究適用于材料專業的《計算機在材料科學中的應用》課程內容體系，希望在教學內容、手段和方法上有所突破。

　　（一）教學內容的整體設計

　　教學內容設計是教師認真分析、研究和總結經驗的過程，是教學設計最關鍵的環節，其質量高低直接影響教學活動的成敗。（1）應當精講精練，減少學生可自學的內容以及其他軟件通用的內容；（2）應當以學生畢業后工作或科研中的軟件應用為導向，讓學生熟悉計算機在材料領域中如數值模擬、圖片繪制、統計分析等領域的應用。如研究有限元模擬軟件不同邊界條件對其性能影響的設計等。（3）堅持軟件操作簡單化過程、增加問題導向，拓寬知識面及時更新內容等基本原則，使熟練操作軟件解決問題更為容易[2]。

　　（二）教學方法設計

　　1.引導教學：課程教學方法的改革以激發學生興趣和調動其積極性為核心，教師的教學方法要科學、合理、恰當。應當設計多種科學研究場景，如教師研究領域遇到的問題等，采用啟發式、研究式和討論式的指導思想，讓學生身臨其境，主動思考選擇哪種表征方法及如何進行數據處理問題。如在講解Jade及Oringin軟件時，教師可設計問題，“通過實驗設計制備了納米銅樣品，如何來證實樣品是銅而不是氧化銅，或其他物質？使用何種表征方法及何種軟件？如果證實樣品是銅，使用何種軟件對獲得的數據進行處理并繪圖？”同時穿插引用科研中軟件應用的重要性相關故事，引導學生對于科學研究的興趣，使學生產生對材料領域的多學科深層次認識。

　　2.互動教學：預留10分鐘，先讓學生自行摸索軟件操作方法，激發學生探索軟件的興趣。學生在該過程中遇到的問題，教師應及時發現問題并對其進行重點說明及分析，說明軟件操作的側重點和分析多數同學遇到的問題原因。

　　3.實踐教學：課程在機房里上課，學生可以自行操作軟件。教師講解后，學生可以及時練習，及時發現問題，從以學生聽為主轉變為教師點撥、學生練習為主。教師應隨時掌握同學遇到的問題，并及時給予解決，針對不同的學生因材施教，應當讓學生自己操作。

　　4.參與科研：鼓勵有興趣的學生成立科研小組，早進實驗室，參與由教師指導的學校科技立項、天津市挑戰杯以及大學生創新創業大賽等。通過分析在科研活動中遇到的問題、進行表征測試及數據處理環節，激發學生的學習熱情，讓學生將所學本專業知識與本課程知識緊密聯系在一起，并及時應用于數據處理、分析中，加深學生對各軟件的理解和使用熟練程度，使學生在課堂上學到的知識得到很快的驗證和應用。

　　三、結束語

　　材料科學屬于研究材料的一種綜合性學科，其發展與計算機建立了密不可分的聯系。通過本課程的學習和實踐，提高了本專業學生的理論與實踐相結合的能力，促使學生深入了解專業特點，激發學生的學習積極性與創新性思維，對于本專業學生的培養具有重要意義。

　　參考文獻：

　　[1]詹曉元，張如良，計算機在材料科學中的應用[M]，江蘇：礦業大學出版社，2016.

　　[2]張國尚，馮日寶，紀朝輝.新工科背景下“計算機在材料科學中的應用”課程教學改革探索[J].教育信息化，2018（24）.

　　李偉1劉冬冬2劉德寶1陳民芳1趙云1