劉景順 劉慧敏 劉軍

【摘要】針對目前新工科背景下材料物理專業(yè)材料物理課程的教學(xué)現(xiàn)狀和諸多問題，圍繞材料物理專業(yè)課程的特點(diǎn)，探討了材料物理課程的教學(xué)方法改革的舉措，揭示新工科背景下材料物理課程教學(xué)實(shí)踐改革的必要性，并提出了改善材料物理本科專業(yè)材料物理課程教學(xué)水平的實(shí)施策略。

【關(guān)鍵詞】新工科 材料物理 教學(xué)方法 實(shí)施策略

一、材料物理專業(yè)材料物理課程的特點(diǎn)

隨著材料科學(xué)與工程技術(shù)的快速發(fā)展，特別是新工科大背景，材料物理相關(guān)理論的應(yīng)用遍及材料工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，探究材料科學(xué)與工程領(lǐng)域各種問題的物理本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律，建立材料科學(xué)與物理學(xué)的聯(lián)系，顯得尤為迫切。材料物理課程正是在培養(yǎng)應(yīng)用型人才的工程背景下提出的，它作為材料物理專業(yè)必修的重要專業(yè)教育理論課程之一，在材料科學(xué)基礎(chǔ)系列課程中起到承上啟下的關(guān)鍵作用。本課程內(nèi)容涵蓋材料物理相關(guān)基礎(chǔ)理論，包括材料的電子理論、晶體缺陷理論、晶體的塑性變形理論、合金相理論、固態(tài)擴(kuò)散、固態(tài)相變理論和材料的磁學(xué)理論等。該課程的理論性較強(qiáng)，通過該課程的學(xué)習(xí)，了解材料物理的前沿進(jìn)展及近代材料物理發(fā)展歷程，進(jìn)一步擴(kuò)展和鞏固材料物理專業(yè)知識領(lǐng)域的廣度和深度。特別要在材料物理領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識與運(yùn)用能力，鍛煉學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度和啟發(fā)的創(chuàng)新精神，并培養(yǎng)其基于上述基礎(chǔ)理論來解決材料工程應(yīng)用中實(shí)際問題的綜合能力，為其獨(dú)立從事科研及其相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。

二、材料物理專業(yè)材料物理課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在問題

1.材料物理課程設(shè)置時(shí)間不盡合理，一般設(shè)置在第七學(xué)期，與學(xué)生考研復(fù)習(xí)和求職面試有所沖突，普遍對課程的重視程度不夠。通常，學(xué)生在前期材料科學(xué)基礎(chǔ)類課程或固體物理類課程學(xué)習(xí)時(shí)，相關(guān)理論知識有所積累，但普遍不扎實(shí)，難以保證材料物理理論內(nèi)容的連續(xù)性和系統(tǒng)性。

2.教學(xué)內(nèi)容相對陳舊、枯燥，難以圍繞新工科背景，不能及時(shí)捕捉科技前沿材料類和物理類交叉學(xué)科信息，對材料物理課程的專業(yè)任課教師獲取前沿知識的要求較高。目前，所采用的教學(xué)參考書僅局限在固定的傳統(tǒng)理論框架內(nèi)容，且教材內(nèi)容的理論性較強(qiáng)，學(xué)生不易理解，更難激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)，缺乏教學(xué)信息的實(shí)效性和傳導(dǎo)性。

3.教學(xué)方法與教學(xué)手段相對單一，多采用教師講授與課堂提問的教學(xué)方法。實(shí)際專業(yè)課程教學(xué)中，借助多媒體教學(xué)手段或傳統(tǒng)板書手段，以教師為中心開展教學(xué)活動(dòng)，缺乏經(jīng)典性或前沿性案例的引入，開展專題研討活動(dòng)較少，導(dǎo)致教學(xué)的趣味性和學(xué)生聽課的主動(dòng)性亟待加強(qiáng)。

4.課程考核環(huán)節(jié)不盡合理，缺乏對學(xué)習(xí)過程的全面監(jiān)管。本校專業(yè)課采用“百分制”的閉卷考核方式，主要以卷面課考試成績來確定該課程的最終考核成績，很少去考核學(xué)生對所學(xué)材料物理知識面的拓展，更會忽視學(xué)生運(yùn)用材料物理相關(guān)知識去解決問題能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，難達(dá)到客觀檢驗(yàn)材料物理課程教學(xué)效果的目的。

三、材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)方法改進(jìn)的思考

材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)目的應(yīng)圍繞新工科背景，來指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)掌握材料物理領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識，并能在今后的實(shí)際工程實(shí)踐和科研工作中加以靈活運(yùn)用。因此，在材料物理教學(xué)改革過程中，應(yīng)針對材料物理專業(yè)學(xué)習(xí)特點(diǎn)、教學(xué)大綱要求和學(xué)生知識結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，運(yùn)用多元化的教學(xué)手段，并憑借靈活多變的教學(xué)方法，突破所選參考教材的框架束縛，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣點(diǎn)。

材料物理課程的教學(xué)方法改革就是突破以教師為主體的傳統(tǒng)教學(xué)方法，執(zhí)行以學(xué)生為主體的分組討論、定向教學(xué)和案例教學(xué)等混合式、多類型結(jié)合的教學(xué)模式，并利用獲取的材料物理領(lǐng)域的前沿視頻資料來調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體會課程內(nèi)涵，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

（1）分組討論模式。該模式可作為“第二課堂”，用于日常某個(gè)章節(jié)內(nèi)容，如超導(dǎo)現(xiàn)象，分派4～5人為一個(gè)小組，并布置調(diào)研任務(wù)，小組成員結(jié)合檢索文獻(xiàn)資料和調(diào)研情況匯總，充分交流與討論后形成文字報(bào)告，提供任課教師批閱；

（2）定向教學(xué)模式。該模式用于以教師為主體的教學(xué)活動(dòng)外的嘗試性教學(xué)環(huán)節(jié)，即適當(dāng)安排以學(xué)生為主體的定向式教學(xué)活動(dòng)，其實(shí)施方法則按照材料物理課程教學(xué)內(nèi)容展開，如以諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者丁肇中發(fā)現(xiàn)粒子引出反物質(zhì)為切入點(diǎn)，要求內(nèi)容前沿性和可控性強(qiáng)、信息量大，可以是一名學(xué)生亦可多名學(xué)生展開授課內(nèi)容的準(zhǔn)備，并做PPT報(bào)告，課上教師給予點(diǎn)評，做報(bào)告的學(xué)生的最終課程成績考核時(shí)考慮一定分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì)，這種方式有利于提高學(xué)生積極參與課堂教學(xué)的主動(dòng)性，一定程度上能夠提升學(xué)習(xí)質(zhì)量，是對階段性理論教學(xué)效果的有效檢驗(yàn)途徑之一。

（3）案例教學(xué)模式。該模式針對材料物理課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行材料物理相關(guān)前沿應(yīng)用案例的視頻或圖片、文字性資料的搜集準(zhǔn)備工作，并將應(yīng)用實(shí)例分類和整合入課程講授PPT中，在實(shí)際課堂主體講授，可由分組討論學(xué)習(xí)小組完成課堂講解，亦可有授課教師完成。案例教學(xué)法實(shí)施后，應(yīng)進(jìn)行教學(xué)效果的問卷調(diào)查，進(jìn)一步改進(jìn)和提升案例教學(xué)方式的授課模式和講授效果。

四、材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)水平的實(shí)施策略探討

1.明確新工科背景下材料物理專業(yè)材料物理教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，教與學(xué)雙方重視材料物理的課程教學(xué)。教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)即以材料科學(xué)基礎(chǔ)和材料物理等專業(yè)知識的理論教學(xué)為依托，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立檢索和搜集前沿性和信息性的專業(yè)知識的能力，并鍛煉學(xué)生組織、交流和PPT匯報(bào)的能力。教師作為教學(xué)活動(dòng)的組織者，對傳統(tǒng)教學(xué)方法與模式進(jìn)行全面改進(jìn)，需日常關(guān)注和積累查閱大量材料物理領(lǐng)域前沿性經(jīng)典案例應(yīng)用于理論教學(xué)。學(xué)生應(yīng)正確認(rèn)識學(xué)習(xí)材料物理課程的積極意義，充分利用分組討論、定向教學(xué)和案例教學(xué)等活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

2.在2016版材料物理專業(yè)培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中，結(jié)合新工科背景的專業(yè)建設(shè)對材料物理課程在課程體系中的重新定位，并對講授內(nèi)容進(jìn)行合理有效調(diào)整，便于后期教學(xué)活動(dòng)的開展。通過上述分組討論、定向教學(xué)和案例教學(xué)活動(dòng)的開展來進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和綜合運(yùn)用能力。分組討論教學(xué)提高學(xué)生參與度和表達(dá)能力，定向教學(xué)來提高學(xué)生交流和綜合運(yùn)用能力，案例教學(xué)提高學(xué)生捕捉科研信息能力，以上三種教學(xué)模式是一個(gè)有機(jī)整體，可形成合力，同時(shí)發(fā)力，在實(shí)際課堂教學(xué)中穿插結(jié)合，能夠達(dá)到良好教學(xué)效果。

3.結(jié)合定向式教學(xué)方法和分組討論，采用視頻教學(xué)和模擬實(shí)踐聯(lián)合方式開展“第二課堂”活動(dòng)，能積極引導(dǎo)學(xué)生參與前沿材料物理類信息的捕獲，以理論授課環(huán)節(jié)為契機(jī)，鼓勵(lì)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)和所學(xué)課程要有信心，實(shí)際前沿性科技成果也是從基礎(chǔ)研究開始，逐步升華的，讓學(xué)生更清楚經(jīng)典案例的榜樣和引導(dǎo)作用，告別單調(diào)和枯燥的課堂，使學(xué)生成為課堂講授的主體，學(xué)生才能樂在其中，進(jìn)而全面改善和提升材料物理課程的課堂講授效果。

五、結(jié)束語

上述為針對材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行教學(xué)方法改革的探討，故更應(yīng)明確培養(yǎng)目標(biāo)，制定培養(yǎng)方案，調(diào)整教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)，活化教學(xué)模式，引入科研案例，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果等策略，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)材料物理課程的積極性，提高課程的教學(xué)實(shí)效，以期滿足現(xiàn)階段材料物理領(lǐng)域創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實(shí)際需求。

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