復(fù)合材料專業(yè)中材料物理課程教學改革探討

張　超，孫冠三

（安徽理工大學材料科學與工程學院，安徽淮南232001）

·化工教改與實踐·

復(fù)合材料專業(yè)中材料物理課程教學改革探討

張超，孫冠三

（安徽理工大學材料科學與工程學院，安徽淮南232001）

針對當前復(fù)合材料專業(yè)材料物理課程在教學中所面臨的問題，結(jié)合課程特點和專業(yè)特色，對材料物理課程的教學提出了幾點建議。首先，需要根據(jù)專業(yè)開設(shè)課程，優(yōu)化教學內(nèi)容，合理安排課時；其次，改進教學方法，提高學生的學習興趣；第三，還要培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。

復(fù)合材料；材料物理；教學改革

材料物理是通過物理學中的原理、定律來解釋材料中的各種現(xiàn)象，研究材料的微觀結(jié)構(gòu)、組織形式、化學組成、物理性能以及它們之間相互關(guān)系的一門學科[1]。從物理學的一些概念、原理、定律出發(fā)，根據(jù)材料的特點和性能建立模型，揭示材料的微觀結(jié)構(gòu)特征、性能以及這些材料在各種環(huán)境下的變化及其規(guī)律，并對產(chǎn)生這些現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)進行總結(jié)，為未來材料的生產(chǎn)和科學研究做準備。

材料物理是復(fù)合材料專業(yè)的一門核心課程，通過學習可以讓學生掌握復(fù)合材料制備、材料加工、材料結(jié)構(gòu)與性能測定及材料應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)知識、基本原理和基本實驗技能，能夠運用物理和數(shù)學等方面的基本理論和基本知識解釋材料在宏觀和微觀上的結(jié)構(gòu)和性能。但此課程大部分講述基礎(chǔ)理論，課程內(nèi)容較多，一部分理論和公式比較抽象，學生不太容易理解，容易因枯燥而失去學習興趣，等到課后自己想學的時候又一知半解，時間一長就慢慢失去學習的動力。鑒于學生在學習材料物理這門課程時存在的問題，結(jié)合教學實踐，探索出以下解決方法。

1　優(yōu)化教學內(nèi)容，合理安排課時

材料物理主要講述材料中的物理現(xiàn)象及其本質(zhì)機理和應(yīng)用。全書主要教學內(nèi)容包括：材料的電子理論、材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、材料的固態(tài)相變、材料的固態(tài)擴散、材料的電學性能、材料的磁學性能、材料的熱學性能、材料的力學性能和材料的光學性能等內(nèi)容。從中可以發(fā)現(xiàn)，材料物理綜合了材料學中的晶體結(jié)構(gòu)、相變、擴散以及物理學中的電學、磁學、熱學、力學和光學等各個方面內(nèi)容，理論知識較多，概念和公式抽象難懂，對材料學和物理學的基礎(chǔ)知識要求較高，加上課時有限，教學內(nèi)容較多，讓同學們在學習中覺得更加困難。所以需要對教學內(nèi)容和課時安排做一些改進。目前我校復(fù)合材料與工程專業(yè)開設(shè)的主要課程有材料化學、材料科學基礎(chǔ)、大學物理、復(fù)合材料學、復(fù)合材料原理、流體力學等專業(yè)必修課，結(jié)晶學、高分子物理、高分子材料、流變學等專業(yè)選修課，由此我們發(fā)現(xiàn)，本專業(yè)學生需要學習的課程種類多，學時多，一些課程的內(nèi)容存在不必要的重復(fù)，加重了學生的負擔，影響教學質(zhì)量，所以就需要教師從整個專業(yè)出發(fā)，篩選出重復(fù)的內(nèi)容，以決定這些重復(fù)內(nèi)容在哪門課進行重點講解[2]。比如材料物理中的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容和結(jié)晶學、材料科學基礎(chǔ)中的一些內(nèi)容重復(fù)，顯然，結(jié)晶學中的晶體結(jié)構(gòu)知識更加重要，所以在材料物理中可以適當減少晶體結(jié)構(gòu)章節(jié)的課時，只需有所了解，更詳細的學習可以放在結(jié)晶學這門課程上。這樣就可以節(jié)約一些課時，把更多的時間放在學習其它知識點上，提高課堂教學效率，增加學生學習的知識量。

2　改進教學方法，提高學生學習興趣

材料物理對復(fù)合材料與工程專業(yè)的學生而言是一門非常重要的基礎(chǔ)課程，與專業(yè)理論知識緊密聯(lián)系，學好這門課程可以使學生更好地學習復(fù)合材料專業(yè)的其它知識。但本課程內(nèi)容較多，且有一定難度，容易使學生厭倦而失去學習興趣，因此就要采取行之有效的教學方法，在有限的時間內(nèi)高效率、高質(zhì)量地完成教學任務(wù)。通過學生積極主動的學習，配合老師的點撥指導(dǎo)，培養(yǎng)學生運用物理學和材料物理的基礎(chǔ)理論、基本知識和實驗技能進行材料研究和技術(shù)開發(fā)。

2.1合理利用多媒體教學

材料物理教學過程中有許多抽象難懂的內(nèi)容，可以利用網(wǎng)絡(luò)資源尋找適合的視頻素材，利用多媒體設(shè)備進行教學，通過動畫視頻演示出來，不僅能夠幫助同學們更好地理解知識點，而且提高了同學們的學習興趣[3]。例如，在講解半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)時，可以通過多媒體動畫演示，讓同學們了解不同材料的導(dǎo)電性能和導(dǎo)電機理，使其對物理規(guī)律的認識更加深刻，從模糊的理解到更加感性的認識，為以后學習理論知識打下堅實的基礎(chǔ)。但也不能過度依賴多媒體教學，過多使用多媒體教學會使教師和學生之間缺乏必要的交流和互動，教學效果不佳，所以應(yīng)該給學生充足的時間去提問、發(fā)言、補充，讓學生能夠充分地融入課堂。

2.2教學相長，全面發(fā)展

為了能夠使學生們更容易理解所學知識，教師應(yīng)該盡量用通俗易懂的語言將科學的理論講述出來。在進行公式推導(dǎo)以及講解一些理論時，可以列舉一些相關(guān)的實例來具體說明，也可以穿插一些科學家在提出這些理論背后的故事，讓同學們知道這些科學理論來之不易，使大家產(chǎn)生共鳴，培養(yǎng)學習興趣，提高學習動力；另一方面，教師也要不斷地更新教學思想，豐富教學內(nèi)容。隨著科學技術(shù)的發(fā)展與進步，材料物理一些前沿的新概念、新動態(tài)、新成果不斷更新，這就要求教師要將這些新成果、新技術(shù)與現(xiàn)有的教學內(nèi)容聯(lián)系起來，把前沿的知識引進課堂，實現(xiàn)教學內(nèi)容的擴展和更新。此外，教師在傳授學生知識的同時也要注重自身能力的培養(yǎng)，積極引導(dǎo)學生進行自主學習，變被動學習為主動學習，培養(yǎng)學生獨立思考問題和解決問題的能力。在課后的復(fù)習過程中，學生如果遇到有不懂或者難理解的地方，可以讓同學們把這些問題進行匯總，去除那些重復(fù)的內(nèi)容。教師挑一些同學們反映較多的、有代表性的問題，安排一些課時集中為同學們解答，這樣可以在有限的教學課時內(nèi)，盡最大可能提升教學效果，增加教學知識量。

2.3理論與實踐相結(jié)合

課堂教學要與實踐相結(jié)合，要充分利用已有的實驗室資源。學生可以在課余時間跟隨老師走進實驗室，更加形象地了解物理現(xiàn)象的原理。在學習材料的光學性能時，可以通過觀察樣品的熒光光譜、光致發(fā)光的測試與分析，加深對材料光學性質(zhì)的理解；另一方面，對于沒有的實驗設(shè)備，教師要向?qū)W校提出增加相關(guān)教學經(jīng)費，購置實驗設(shè)備，逐步完善實驗平臺，以提升教學質(zhì)量。通過實踐教學，學生可以接觸到先進的實驗儀器以及科學的試驗方法，提高學生動手能力和分析問題、解決問題的能力[4]。

2.4激發(fā)學生學習熱情

教師不僅要講解教學目標規(guī)定的教學內(nèi)容，而且要將科技前沿信息帶入課堂。通過講解前沿科技信息，不斷激發(fā)學生的學習積極性和學習熱情，激發(fā)學生的求知欲，啟迪其思維，激勵其探索精神。比如在講解材料電學性能的霍爾效應(yīng)這一節(jié)時，可將清華大學薛其坤院士帶領(lǐng)的團隊最新發(fā)展的，具有諾貝爾獎級的量子反?；魻栃?yīng)講解給同學們聽，以振奮人心，激勵同學們的學習熱情。又比如在講授材料的“光學性能”這一章節(jié)時，可以列舉材料的透明和不透明等現(xiàn)象背后的物理機理以及此種現(xiàn)象在雷達、隱形戰(zhàn)機等材料中的應(yīng)用，這樣既講解了材料物理在相關(guān)領(lǐng)域上的具體應(yīng)用，也拓寬了學生的視野，擴大了知識面，增加了學習的積極性和主動性。

3　培養(yǎng)創(chuàng)造性思維

教師在傳授知識的同時，還要注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。通過培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，不僅能夠幫助學生更好地學習新知識，而且能夠讓學生們發(fā)揮主觀能動性，創(chuàng)造新知識，這對于培養(yǎng)新世紀人才具有重要的意義。此外，材料物理這門課程涉及到許多功能材料的性能，有的問題需要綜合不同方面的知識來解決，這就要求學生能夠靈活運用所學的基礎(chǔ)知識，建立多維的知識系統(tǒng)，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)新型功能材料[5]。

4　結(jié)束語

材料物理作為復(fù)合材料與工程專業(yè)的核心課程，教師不僅應(yīng)該注重專業(yè)知識的傳授，而且應(yīng)該培養(yǎng)學生自主學習的能力，充分調(diào)動學生的學習熱情。結(jié)合本專業(yè)的特點，本文主要在教學內(nèi)容、教學方法和培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維等方面對材料物理課程提出了幾點建議。隨著科學與技術(shù)的快速發(fā)展，作為高校教師要對材料物理教學方法和教學內(nèi)容進行不斷探索和補充，這不僅需要教師不斷提升自身的綜合素質(zhì)，而且需要師生的共同配合與努力，只有這樣才能培養(yǎng)出德、智、體全面發(fā)展的，掌握復(fù)合材料專業(yè)的理論基礎(chǔ)和實驗技能，適應(yīng)現(xiàn)代化復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的高級技術(shù)人才。

[1]沈國柱，姚義俊，劉斌.《材料物理》專業(yè)課的教學與改革探討[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012，22：73.

[2]潘成嶺，童磊.復(fù)合材料與工程專業(yè)物理化學課改意見[J].考試周刊，2014，75：6.

[3]劉亞冰.材料物理課程教學內(nèi)容與教學方法研究[J].長春教育學院學報，2015，31：74.

[4]劉忠良，劉親壯，朱光平，等.材料物理專業(yè)真空實驗課程體系的構(gòu)建[J].牡丹江師范學院學報（自然科學版），2014（4）：71.

[5]李艷紅，李鵬，郭思辰.材料物理課程改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].科教文匯，2008（12）:182.

Discussions on the Teaching Reform for the Materials Physics of Composite Materials Specialty

ZHANG Chao，SUN Guan-san
（School ofMaterials Science and Engineering，Anhui UniversityofScience and Technology，Huainan 232001，China）

In viewof the present teaching problems of material physics in composite materials specialty，several suggestions on the teaching reform of material physics are put forward by combining with the course and professional characteristics. Firstly，the teaching contents of the material physics need to be optimized and the class hour should be rearranged according to the offered professional courses.Secondly，the teaching methods need to be improved to motivate the students'interest in learning.Furthermore，the students'creative thinkingshould be cultivated.

composite materials；material physics；teachingreform

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.049

G642.0

A

1008-553X（2016）04-0129-03

2016-04-30

張超（1984-），男，博士，講師，從事復(fù)合材料與工程專業(yè)教學工作，13955434191，jsxzzhangchao@126.com。