（這是我很早（大概是2014年之前）寫的一篇文字，覺得有些意義，拿出來與B站朋友交流。）

? ? ? 我從事教學工作，有幾個年頭。選擇從事一線教學，我覺得非常幸運。因為它能夠讓我把多年的學習經(jīng)驗和專業(yè)知識發(fā)揮最大的作用。而且，能夠有機會發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀學生才俊，在與他們的交流中，自己也會獲益。

? ? ??這些年我講授的課程包括工程材料及熱加工、專業(yè)英語、非電量測量、合金熱力學，現(xiàn)代材料分析測試技術(shù)等（是不是有些又雜又亂，真羨慕中小學老師，一輩子就一門課）。下面談談有關(guān)的教學體會。

? ? ??材料類專業(yè)的很多課程給學生的印象是概念多、內(nèi)容雜、記憶量大，必須花時間死記硬背才能學好。最初教學我也有這樣的體會。后來發(fā)現(xiàn)了問題所在，是因為沒有掌握課程的邏輯體系（各知識點、各章節(jié)的邏輯聯(lián)系）。就工程材料學而言，課程的邏輯體系大致是這樣的：

1.我們學習的對象—工程材料，它們在使用時主要是承受載荷和傳遞載荷，所以最關(guān)注的是它們的力學性能。常規(guī)的力學性能指標包括強度、硬度、塑性、韌性四大類。（教材第一章：材料的常規(guī)力學性能）

?2.這四大類力學性能指標與材料的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。首先與材料的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。晶體結(jié)構(gòu)主要影響其中的塑性和韌性，其中fcc最好，其次bcc，最差是hcp結(jié)構(gòu)。（教材第二章：金屬的晶體結(jié)構(gòu)）

3.但力學性能更重要的是與晶體缺陷結(jié)構(gòu)有關(guān)，基本規(guī)律是隨晶體缺陷密度增加，強度和硬度增加，塑性韌性下降（除面缺陷外）。點、線、面、體四大類晶體缺陷對力學性能的影響分別稱為（或包括）固溶強化、位錯強化、細晶強化、析出或沉淀強化。（教材第三章：金屬的晶體缺陷）

4.這四大類缺陷中，最“佳”的缺陷類型是面缺陷，即晶粒越細?。嫒毕菝芏仍酱螅?，材料的強度、硬度、塑性、韌性都得到提高。所以面缺陷是結(jié)構(gòu)材料學家最關(guān)心的研究內(nèi)容。材料結(jié)構(gòu)納米化也是近期最熱的研究方向之一。

5.為得到高密度面缺陷，即細化晶粒，首先在結(jié)晶（凝固）的時候通過控制結(jié)晶過程控制晶粒大小。方法包括增加制冷度、變質(zhì)處理、攪拌等。（教材第四章：金屬的結(jié)晶）

6.有些金屬或合金結(jié)晶之后若繼續(xù)冷卻，還要再“結(jié)晶”一次（稱為“重結(jié)晶”或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）。此種情況下，還可以通過控制重結(jié)晶過程（固態(tài)相變）控制晶粒大小，如鋼鐵。工藝方法包括各種熱處理。（教材第五章：金屬的熱處理）

7.對于沒有同素異構(gòu)現(xiàn)象的金屬，還可以通過控制再結(jié)晶過程控制晶粒大小。工藝方法包括塑性變形加工。（教材第六章：金屬的變形與再結(jié)晶）

顯然，掌握這門課程章節(jié)或知識之間的邏輯關(guān)系，是同學們“多、快、好、省”地把握這門課程的關(guān)鍵。

? ? ??教好一門課程，除了教師自己要把握這門課程的邏輯體系之外，還應該注意訓練學生自己去找到它的邏輯體系，即重要知識點之間的關(guān)系。教師可以要求同學們學完每一章之后，用簡要的文字做一份總結(jié)的作業(yè)，把本章的知識點邏輯性的串起來。學完所有內(nèi)容，再做一份全課程的總結(jié)，找出各章節(jié)的關(guān)系。我建議同學們學完所有的專業(yè)課程之后，針對所有專業(yè)課內(nèi)容做一份總結(jié)報告，找出所有專業(yè)課程之間的關(guān)系。我相信，與被動接受專業(yè)知識相比，同學們從這種“找關(guān)系”的邏輯思維訓練中獲益更多并影響深遠。

? ? ??“找關(guān)系”的知識總結(jié)訓練還有一個重要目的：找到各知識之間乃至各門課程、各門學科之間的共性。這里稱為“求同”的思維訓練。舉一個例子，非電量測量技術(shù)中熱電式傳感器、壓電傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器的工作原理分別是是熱電效應、壓電效應、電磁感應現(xiàn)象、光電伏特效應，看似四大效應的原理或機理差異很大，實際上都是用一種力將材料中正負電荷分開的結(jié)果。這些力分別是化學力、機械力、洛倫茨力和電場力。再舉一個例子，現(xiàn)代分析測試技術(shù)中講授的三大譜（光譜、能譜、衍射譜），它們在外形上相似，都是由一個個的峰組成，這是否暗示它們的形成原理有何共性呢。實際上它們的理論基礎(chǔ)都是量子理論，這句話對于光譜和能譜很好理解，因為每個峰對應的能量值都是電子能級的能量值或者差值，而電子能級的能量值由幾個只能取整數(shù)的“變量”（“行話”稱為量子數(shù)）決定的（“行話”講就是量子化的）。推而廣之，衍射譜產(chǎn)生的原因是由于晶面間距的“量子化”而造成的（這句話換成“土話”就更好理解了）。其實量子理論包含深刻的哲學思想，它可能暗示著如果某種事物的活動受到約束，表征這種活動的量就會呈現(xiàn)量子化特征，它甚至可以延伸到社會學和經(jīng)濟學領(lǐng)域，包括能力的差別，貧富的差距現(xiàn)象，經(jīng)濟周期現(xiàn)象等。這樣總結(jié)之后，同學們都會有一種恍然大悟的感覺。在專業(yè)課教學時，常?？梢越?jīng)常將專業(yè)知識與其他知識進行類比。比如介紹用于溫度傳感器的螺旋形雙金屬片，它可以在溫度變化很小時有較大的變形量和較大的自由端位移，這對于高靈敏度溫度傳感器設計有利。螺旋形雙金屬片結(jié)構(gòu)與生物體中的一種結(jié)構(gòu)相似，這就是DNA。而高等動物的DNA鏈條很長（125px左右壓縮成μm級長度的雙螺旋結(jié)構(gòu)），這樣就可以引導同學們解釋高等動物的體溫為什么要維持恒定了。很多專業(yè)知識甚至可以與時下大家非常關(guān)注的股市、房市、債券、理財?shù)戎R做類比。這樣可以引起同學們很高的興趣，記憶深刻。

? ? ??在教學中，有時候可以引導同學們對一些熟悉的知識進行“批判”性學習。這里稱為“存異”訓練。比如現(xiàn)在的《材料科學基礎(chǔ)》教材，第一章一開始就說晶體與非晶體的區(qū)別是：“晶體有固定的熔點”和“晶體有各向異性”。應該提示同學們，這種說法是有問題的（因為后面將要學習的絕大多數(shù)晶體，像鐵素體、奧氏體等固溶體晶體是沒有固定的熔點的，金屬晶體（多晶體）在一般情況下是各向同性的）。問題在哪里，先不解釋，學完兩三章之后讓同學們自己找出問題所在。在每門課程的第一堂課（我講的都是專業(yè)課，大三以后），我會提出幾個簡單問題：1）寫出牛頓第一定律；2）寫出材料電阻的定義式；3）氫原子1s電子（或基態(tài)氫原子）的能量是多少。遺憾的是，幾乎所有學生交來的答案是：牛頓第一定律“任何物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”，材料電阻的定義式“R=U/I（電壓與電流之比）”，氫原子1s電子的能量是“-13.6eV”。這些答案都是很多教材提供的。這些答案的問題在哪里呢？對于牛頓第一定律的陳述，必須要加上“在慣性參照系中”的前提，否則很容易推翻（我在初中剛學物理的時候就用一個非常簡單的例子“推翻”了教材中論述的牛頓第一定律，還有能量守恒定律。注意是教材論述的）；電阻的定義式應該是“R≡dU/dI”（學了高等數(shù)學后應該要用微商定義材料性質(zhì)，微商定義與代數(shù)定義的物理實質(zhì)完全不同，體現(xiàn)的科學素養(yǎng)也是完全不同的），氫原子1s電子的能量“以真空能級為參照，它的能量是-13.6eV”，當然如果回答“以氫原子n=2的能級為參照時，能量是-10.2eV”也是對的。需要提醒同學們的是，我們學習的任何定律和規(guī)律（包括能量守恒定律、動量守恒定律，甚至熱力學第二定律）都只能在一定范圍內(nèi)才成立，要同學們指出教材中的錯誤，實際上就是要指出這些定律成立的條件。需要說明的是，培養(yǎng)學生的“批判”精神，不是簡單地讓他們對一切事物說“不”。我們要尊重知識、堅持真理，但多少要有“保留”，即所謂“存異”。

? ? ??學會“找關(guān)系”、“求同”、“存異”，最終是讓我們的學生自己會思考、有獨立的思想，不然何談真正意義上的“創(chuàng)新”能力呢？延用過來，這三點何嘗又不是我們得以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)呢。