無機非金屬材料專業(yè)材料物理性能微課教學的探索

李長青，張俊才，畢建聰，趙志鳳

（黑龍江科技大學材料科學與工程學院，黑龍江哈爾濱150027）

引言

21世紀科學技術(shù)高度發(fā)達和經(jīng)濟快速發(fā)展，材料的發(fā)展和應用水平已成為衡量一個國家國力強弱的重要指標。新材料的發(fā)展與應用，依賴于材料的物理性能的應用，因此要深入掌握材料的物理性能。材料物理性能課程是無機非金屬材料專業(yè)平臺重要的基礎(chǔ)課，它從材料的組成、結(jié)構(gòu)的角度闡述材料的物理性能及本質(zhì)，包括力學、熱學、電學、光學、磁學等性能，這些性能基本上都是各個領(lǐng)域在研制和應用無機非金屬材料中對材料提出的基本技術(shù)要求，在實際工作中具有重要的意義［1］。通過教學，讓學生掌握無機非金屬材料的關(guān)鍵物理性能及本質(zhì)，以及無機材料物理性能的研究方法。對于這門課，學生普遍認為內(nèi)容抽象、理論性強，難于理解掌握，作為教師授課難度較大。本文結(jié)合筆者多年的教學實踐及經(jīng)驗，就如何提高無機非金屬材料專業(yè)材料物理性能教學效果而采用微課教學進行了探索。

對于微課的發(fā)展，首先發(fā)起于國外，微課程（Micro-lecture）的雛形最早見于英國納皮爾大學T.P.Kee提出的一分鐘演講（TheOneMinuteLecture，簡稱OML）和美國北愛荷華大學LeRoyA.McGrew教授所提出的60秒課程（60-SecondCourse）［2］。美國理查德·沃曼在1984年發(fā)起創(chuàng)辦了TED（指technology、entertainment、design在英語中的縮寫，即技術(shù)、娛樂、設計），該機構(gòu)為私有非盈利機構(gòu)。特別從2006年起，TED演講視頻上傳到網(wǎng)絡上，短短幾年時間就獲取了大量的點擊率［3］。在國內(nèi)，2011年佛山市教育局胡鐵生率先提出了以微視頻為中心的新型教學資源“微課”。他認為，“微課”是指按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環(huán)節(jié)而開展教與學活動的各種教學資源的組合［2，4］。因此基于微課的平臺，本文探討了針對材料物理性能微課教學的探討。

1 材料物理性能微課選題

材料物理性能“微課”主要針相應的教學大綱展開教學，所以在“微課”的選題上嚴格扣住教學重點，并致力于將重要知識點分解清晰。

1.1 材料物理性能微課編寫

材料物理性能“微課”不是簡單的一段段的視頻，還應包括材料物理性能教案、教學課件等其他資源要素，所以在選好題后，著手電子教案的編寫。材料物理性能教案編寫一般包括本門課教學背景、教學目標、教學方法和教學總結(jié)等方面內(nèi)容。

1.2 材料物理性能課件制作

材料物理性能“微課”課件通常采用PPT聯(lián)合視頻等多媒體格式，針對選定的知識點設計PPT。而多媒體技術(shù)是利用各種多媒體軟件對文本、聲音、圖形、圖像、動畫等信息進行綜合處理。而多媒體的制作通常采用PowerPoint、Moviemaker、屏幕錄像專家等軟件，即操作方便，電腦操作系統(tǒng)一般自帶Power-Point、Moviemaker軟件，另外軟件屏幕錄像專家也非常容易操作。

1.3 材料物理性能微視頻制作

對于材料物理性能課程的視頻制作，主要是針對于課程相關(guān)的實驗和性能及設備的演示。由于在課堂上的板書信息量有限，必須借助這些視頻等手段來增加信息量，如在電子理論部分講解電子的導電、熱運動以及費米面的特征等等。理論上講解非常抽象，采用這些微視頻手段就容易講解清楚。微視頻的制作主要采用現(xiàn)場設備的錄制、網(wǎng)絡資源下載等等手段來實現(xiàn)。

2 創(chuàng)新材料物理性能微課教學方法和手段

材料物理性能課程屬于理論性較強的課程，要想讓學生主動地認真地聽講，不僅作為老師要努力的做好充分的備課，更要創(chuàng)新微課教學的方法和手段。作為多媒體的手段，不僅僅體現(xiàn)在PPT的制作上，更應該穿插更多的符合教學內(nèi)容的教學視頻及動畫等內(nèi)容，把學生的注意力牢牢的控制在屏幕上，達到事半功倍的效果。

2.1 理論與實踐相結(jié)合

材料物理性能在理論上對于材料的性能的分析較深入，因此相關(guān)的實踐教學也具有重要的地位。在理論學時極為有限的狀態(tài)下，仍然開設了一定量的實驗課程，主要是針對于設計型、綜合型實驗課。例如在材料的磁性這段內(nèi)容里，開設了一個居里點的測定。學生在學生磁性材料這段內(nèi)容時，總是感覺磁性性質(zhì)直觀性不強，對于居里點的概念也停留在概念上。采用實驗設備居里點測定儀，讓學生從實驗指導書聯(lián)合教材的磁能內(nèi)容，能夠理解實驗設備的基本原理及測試方法，并結(jié)合磁性的一個重要參數(shù)χ與溫度關(guān)系曲線能夠用數(shù)學的理論判斷出居里點，這樣使學生不僅僅懂得怎樣測定居里點，更懂得居里點的真正的物理意義。

2.2 理論與實際相結(jié)合

材料物理性能內(nèi)容范圍較寬，相應的知識點較多，與實際上情況聯(lián)系緊密。如在熱膨脹的部分，課堂上會引申出什么是熱力管路的膨脹節(jié)，它的功能是什么？在提出這個問題后，讓學生思考一下，給予討論的時間，學生們也能夠積極的回答，極大地活躍了教學氣氛。

2.3 啟發(fā)互動式教學

材料物理性能課程內(nèi)容較深，所以完全把書本上的內(nèi)容在課堂上講完，在學時上也是完成不了的。為了能夠使學生能夠把相關(guān)內(nèi)容都學習完整，在本課程內(nèi)容偏重于擴張方面的知識，讓學生課下自己來完成。例如我們在講解磁性方面的知識時，聯(lián)系到地球的大磁場，讓學生分析為什么地球的南北極能夠產(chǎn)生極光，并分析極光對于我們?nèi)祟惖淖饔谩?/p>

3 充實材料物理性能微課教學內(nèi)容

材料物理性能課程體系也是隨著科技的快速發(fā)展而更新其內(nèi)容，以滿足不斷發(fā)展的社會要求。對于21世紀快速發(fā)展的科技時代來說，材料物理性能微課教學內(nèi)容體系在保持原有的內(nèi)容體系上，也要緊跟時代的發(fā)展。并根據(jù)內(nèi)容的需要適當調(diào)整課程的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)，增添學科的前沿知識，激發(fā)了學生的學習興趣，開拓了學生的視野。

因此作為教師本身就要搜索大量的材料物理性能的前沿信息，使學生在學習材料物理性能的理論的同時，也能了解材料物理性能發(fā)展的前沿，使學生的學習興趣大大提高，知識面也大大拓寬，從而為將來從事的研究工作崗位奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4 更新材料物理性能微課實踐方法

材料物理性能微課是通過材料物理性能的相關(guān)的知識網(wǎng)絡表現(xiàn)的，對某個教學環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容及實施的其教學活動的總和。但這還不能體現(xiàn)“材料物理性能微課”的獨特之處和完整內(nèi)涵，因為材料物理性能微課的核心資源或最重要的載體是“材料物理性能微視頻”（不是一般的文本、PPT 課件或圖片等其它媒體資源），而材料物理性能視頻是所有資源類型中情境最真實、信息量最豐富的一種資源，因為視頻是直觀形象的。材料物理性能微課應該是以“材料物理性能微型視頻”為主要內(nèi)容和呈現(xiàn)方式的一種新型微型網(wǎng)絡課程——“材料物理性能微型視頻網(wǎng)絡課程”。

結(jié)語

通過材料物理性能微課的探索研究，探索了一套是指可行的方法，較好地滿足了材料學科無機非金屬材料專業(yè)教學的要求，取得了良好的效果。面對21世紀科學技術(shù)的飛速發(fā)展，無材料物理性能微課還必須不斷推陳出新，積極吸收新的科技成果作為教學內(nèi)容，以適應社會需求。在教學過程中，還要不斷創(chuàng)新教學方法、教學手段、考評方式，努力提高學生素質(zhì)，重視學生創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)，充分發(fā)揮學生的主動性，為社會培養(yǎng)更多材料類優(yōu)秀人才。

［1］孟凡桂.材料化學專業(yè)無機非金屬材料課程教學的實踐與探索［J］.廣州化工，2010，38（2）：205～207.

［2］胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢［J］.電化教育研究，2011，（10）：61～65.

［3］吳秉健.國外微課資源開發(fā)和應用案例剖析［J］.中小學信息技術(shù)教育，2013，（4）：23～26.

［4］梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設計模式研究——基于國內(nèi)外微課程的對比分析［J］.開放教育研究，2013，（1）：65～73.