淺談《電介質(zhì)物理》課程教學改革研究與實踐*

崔巍巍 劉立柱 翁凌 王誠 陸以杉

（哈爾濱理工大學 材料科學與工程學院，黑龍江哈爾濱150040）

淺談《電介質(zhì)物理》課程教學改革研究與實踐*

崔巍巍 劉立柱 翁凌 王誠 陸以杉

（哈爾濱理工大學 材料科學與工程學院，黑龍江哈爾濱150040）

文章介紹了哈爾濱理工大學高分子材料專業(yè)特色基礎課《電介質(zhì)物理》的教學改革做法。我們針對該課程的特點，結合近年來電工用高分子的發(fā)展，以培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才為目標，圍繞如何優(yōu)化教學體系和內(nèi)容、改進教學方法和手段以及加強師資隊伍建設等方面進行了有益的改革與探索。

電介質(zhì)物理；電工用高分子；教學改革

哈爾濱理工大學高分子專業(yè)依托于電工用高分子材料，具有高分子材料學科與電氣絕緣學科相交叉結合的特點，強化高分子科學和電工絕緣技術基礎，培養(yǎng)能在材料合成、電線電纜制造、絕緣性能評價等部門從事工程設計、技術開發(fā)、生產(chǎn)技術、工程科學研究及開發(fā)工作的高級工程技術人才?！峨娊橘|(zhì)物理》是哈爾濱理工大學高分子材料專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，作為研究絕緣材料微觀機制和宏觀性質(zhì)關系和規(guī)律的一門物理學分支課程，對學生后續(xù)課程的學習和將來解決實際問題起到了構建關鍵基礎理論的作用。在教學內(nèi)容上體現(xiàn)了數(shù)學、物理、化學、材料等多課程，多學科知識的交叉和滲透的特點。

一、課程教學改革的目的

隨著各領域新技術和理論飛速發(fā)展，不少高校本科課程教學在內(nèi)容和模式上都在進行改革探索，力求使學生掌握的知識和技能與時代的發(fā)展同步，培養(yǎng)出具有高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，以提高我國的綜合國力和國際競爭力［1，2］。為了緊跟時代步伐和適應形勢發(fā)展的要求，根據(jù)我校性質(zhì)和專業(yè)特點，我們打破現(xiàn)有《電介質(zhì)物理》課程教學體系，研究符合本院實際的新型教學模式，有的放矢的將聚合物微觀結構與其極化，損耗，電導以及擊穿影響規(guī)律相結合，培養(yǎng)學生具備快速掌握和使用新技術的能力，并在此基礎上強調(diào)學生自主創(chuàng)新能力的培育，創(chuàng)建新型的、既能發(fā)揮授課教師主導作用又能充分體現(xiàn)學生主體地位的教學模式，使之適應社會對創(chuàng)新人才的需要。

二、教學改革的措施

針對我校高分子專業(yè)的生源特點和人才培養(yǎng)目標，《電介質(zhì)物理》課程改革的重點放在教學體系和內(nèi)容、教學方法和教學手段以及師資隊伍建設等三個大方面上。

（一）保證基礎優(yōu)化內(nèi)容，聯(lián)系實際培養(yǎng)興趣——持續(xù)改進教學體系及內(nèi)容

1.夯實理論基礎緊跟時代步伐優(yōu)化教學內(nèi)容

隨著新形勢的發(fā)展，電介質(zhì)物理課程的教學內(nèi)容不斷豐富，對教學的要求也越來越高。具有介電常數(shù)可控，介質(zhì)損耗低，耐壓強度高等優(yōu)異性能的聚合物及聚合物基復合材料不斷涌現(xiàn)，由于其兼具重量輕、厚度薄、熱穩(wěn)定性好、成本低、抗機械應力強，易加工成型的特點，使其在電氣、電子以及電能存儲及應用領域所占份額越來越大［3，4］?！峨娊橘|(zhì)物理》結合電工用高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀及專業(yè)特點，重新修訂教學大綱，改變授課內(nèi)容，適當刪減和補充添加新內(nèi)容，做到“突出重點與全面發(fā)展”相結合。在優(yōu)化課程內(nèi)容方面，強化高分子材料專業(yè)背景，在介紹電介質(zhì)極化部分時，與聚合物的結構特點結合，在小分子物質(zhì)極化機理的基礎上補充聚合物極化的特點，外界條件對聚合物介電常數(shù)的影響，并介紹常用的聚合物介電常數(shù)的控制方法；在介紹電介質(zhì)損耗部分時，結合科研文獻，補充聚合物介電松弛及其介電譜，介紹改善聚合物介質(zhì)損耗的方法和控制方法；在介紹電介質(zhì)擊穿部分時，加強聚合物電介質(zhì)擊穿與其結構以及外部環(huán)境之間關系的介紹，補充改善聚合物電介質(zhì)耐壓強度的方法。通過增加這部分教學內(nèi)容，學生不僅強化了電介質(zhì)極化，損耗以及擊穿的基礎理論，還能將其與聚合物微觀結構特性有機結合，掌握調(diào)整聚合物介電性能的基本方法。

本著以學生發(fā)展為本的原則，在課程上著重體現(xiàn)兩個加強：一是加強電介質(zhì)基礎理論的學習。新時代的創(chuàng)新人才應該具有雄厚的專業(yè)理論基礎，因此，基礎理論的學習是必須的，因此要下大力度夯實理論基礎。二是加強實驗環(huán)節(jié)強化動手能力。創(chuàng)新型人才要面對的技術和工藝更加復雜，對動手能力的要求更高，在實驗教學過程中強調(diào)打好堅實的基礎，對多種形態(tài)的測試樣品，如薄膜，層壓板等進行體積電阻、介電常數(shù)、擊穿場強測試，在實驗教學環(huán)節(jié)中要著力加強動手能力的培養(yǎng)。在教學過程中加入知識的應用，激發(fā)學生的學習興趣。

2.聯(lián)系實際解析問題培養(yǎng)興趣

在進行課程整合的過程中，密切關注教學系統(tǒng)中教師、學生、教學內(nèi)容和教學目標四個要素的地位和作用，不僅使學生學習到提出問題、分析問題、解決問題的能力，而且將知識點融入到目標任務中，提高教學質(zhì)量，真正促進學生創(chuàng)新能力的提高［5］。

對多年的教學經(jīng)驗總結發(fā)現(xiàn)在沒有老師的引領下，許多學生無法做到把學過的知識貫穿應用。因此，電介質(zhì)物理課程內(nèi)容應在保證基本知識和基本理論的前提下，將原理知識與實際工程問題相結合。在教學過程中主張尊重學生、充分發(fā)揮學生的主動性和能動性。在教學中根據(jù)教學內(nèi)容，適當安排學生做一些與實際工程問題相結合的問題解析，培養(yǎng)他們開展研究性活動的思維和能力。例如，在對電介質(zhì)物理大部分教學內(nèi)容介紹完成后，可以以“如何確定液體電介質(zhì)是否受潮，采用什么措施恢復液體介質(zhì)的絕緣性能”為題，要求學生以小組為單位組織討論學習，并由各小組派代表宣講研討結果，在教師配合下解答同學疑問。以此種方式促進學生積極主動的將電介質(zhì)極化、損耗、電導和擊穿知識相互貫穿融合來解決問題，這樣的教學形式能夠活躍學習氣氛，培養(yǎng)興趣，發(fā)揮學生的主體作用，為學生提供參與教學、展示才能、體驗成功的機會，提高學生的學習能力和分組合作的能力。

（二）遵循創(chuàng)新性思維規(guī)律、鼓勵學生大膽質(zhì)疑、結合新舊教學手段——改革教學方法和教學手段

1.遵循創(chuàng)新性思維的內(nèi)在規(guī)律，注重學生的“四性”教學

學生的創(chuàng)新性思維培養(yǎng)主要表現(xiàn)在思維敏捷，變通能力、應用能力強，善于從新觀念和新角度去認識和分析事物［6］。在《電介質(zhì)物理》的教學過程中對學生進行靈敏性、滲透性、綜合性、獨特性等四方面訓練。

（1）靈敏性：對電介質(zhì)物理基本原理的應用能力、連動能力以及結合實際問題的分析能力進行反復的多種手段相結合的鍛煉。

（2）滲透性：盡力做到平時信息和即時信息的密切結合，鼓勵學生把知識的廣度和深度結合起來，把新工藝、新技術、新材料等新的信息經(jīng)常有機的滲透到教學過程中去。同時防止生搬硬套，要照顧到年輕人的興趣廣泛，易接受新事物的性格特點。

（3）綜合性：教學上特別注意理論知識和動手能力的有機結合，強調(diào)綜合能力的培養(yǎng)和訓練。更多角度鍛煉學生的自學能力、動手操作能力、理論聯(lián)系實際能力，使學生的知識有機結合和系統(tǒng)化。

（4）獨特性：為鍛煉學生隨機應變、思維流場的能力，進行多方面的獨特能力訓練。利用專題辯論、課題分析、綜合作業(yè)來挖掘?qū)W生的開拓和創(chuàng)新能力。

2.量化平時成績考核，鼓勵學生大膽質(zhì)疑

改革教學方法體現(xiàn)學生學習的主體地位，教師給學生留有思維想象的空間，考核方法是教學方法的延伸，考核方法的改革必須有利于學生的自主學習和能力培養(yǎng)。《電介質(zhì)物理》課程的最終成績是由期末考試成績和平時成績兩部分組成，加強對學生平時表現(xiàn)的考核，不僅僅局限于對出勤率的考核，而且強化了課前提問和授課過程中的互動考核比重，在授課過程中講授與討論有機結合，鼓勵學生大膽質(zhì)疑，強化提高學生課堂活動的參與意識。巴甫洛夫曾經(jīng)說過：“懷疑，是發(fā)現(xiàn)的設想，是探索的動力，是創(chuàng)新的前提”［7］。提出問題是取得知識的先導，只有提出問題，才能解決問題，從而認識才能前進。讓質(zhì)疑在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中正確地，最大限度地發(fā)揮作用。鼓勵學生經(jīng)過深思熟慮的、審慎、積極的懷疑。不迷信權威，培養(yǎng)學生銳不可擋的開拓精神，樹立和提高自己的自信心。

3.傳統(tǒng)與新興教學手段有機結合

將傳統(tǒng)的采用教科書、粉筆、黑板、掛圖等教學手段的教學方法與先進的多媒體教學資源相互有機結合，組織學生進行專題匯報，鼓勵學生利用網(wǎng)絡資源，從課堂教學擴展開來，接觸各種綜合知識、前沿知識，提高學生課下組織材料的能力，使學生學有所獲，使教學手段更加多樣化，有效提高學生對介電現(xiàn)象和原理的理解和運用能力，全面提高學生文獻檢索能力、總結分析能力、表達能力、使用現(xiàn)代工具的能力等多方面的綜合素質(zhì)，適應信息時代對人才的要求。

（三）更新教育觀念、借鑒名校名企經(jīng)驗、提高實踐能力——加強師資隊伍建設

結合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)特點加強教師隊伍建設，更新教育觀念，加強教師與時俱進持續(xù)發(fā)展的改革意識，提高教師的教學水平和實踐能力。有計劃的利用認識實習和生產(chǎn)實習機會安排教師到企事業(yè)單位進行實踐和現(xiàn)場學習，并積極組織任課教師赴國內(nèi)知名高校學習考察。以此提高任課教師自身的技能水平，拓展教師專業(yè)知識在實際應用中的感知，幫助任課教師研究絕緣行業(yè)相關企業(yè)對教學內(nèi)容的實際需求，學習國內(nèi)知名高校的教改經(jīng)驗，將企業(yè)的需求和教改的成功經(jīng)驗融入到教學改革和授課過程中，提高教師的實踐能力和教學水平。

三、教學改革體會

科技的飛速發(fā)展，要求知識體系要不斷更新，《電介質(zhì)物理》課程改革是一個持續(xù)跟進的過程，采用不斷更新教學內(nèi)容，改進教學方法的手段，有助于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)與塑造。幾年的實踐證明，《電介質(zhì)物理》教學改革對人才培養(yǎng)起到了積極作用，我們培養(yǎng)的學生，知識基礎扎實，很快成為用人單位的業(yè)務骨干，這都證明我們的教學改革是成功的。

［1］張萍，涂清云，張齊齊，等.改革教學模式促進學生物理學習態(tài)度正向發(fā)展［J］.中國大學教學，2014（2）.

［2］沈宗洋，駱雯琴.材料物理專業(yè)電介質(zhì)物理課程本科教學改革探討［J］.長春教育學院學報，2013（11）.

［3］盧鵬薦，王一龍，孫志剛，等，高介電常數(shù)、低介電損耗的聚合物基復合材料［J］.化學進展，2010（8）.

［4］田付強，楊春，何麗娟，等.聚合物/無機納米復合電介質(zhì)介電性能及其機理最新研究進展［J］.電工技術學報，2011（3）.

［5］韓錫斌，程璐楠，程建鋼.MOOCs的教育學視角分析與設計［J］.電化教育研究，2014（249）.

［6］金盛華，張景煥，王靜.創(chuàng)新性高端人才特點及對教育的啟示［J］.中國教育學刊，2010（6）.

［7］計彤，張風帆.論學科綜化背景下的理工科基本概念的教學［J］.教育教學論壇，2015（15）.

This paper has introduced the reformation in the basic course"Dielectric physics"in the Specialty of Polymer Materials at Harbin University of Science and Technology.According to the characteristics of the professional course，the exploration and reformation，combined with the development of polymer for electrical purposes in recent years，are carried on how to optimize the system and teaching content，improve teaching methods and means，as well as how to strengthen the teaching staff.The aim of these methods is to cultivate high-quality innovative talents.

dielectric physics；polymer for electrical purposes；teaching reformation

G642

A

2096-000X（2016）22-0081-02

哈爾濱理工大學教育教學研究項目（編號：220140001）

崔巍?。?980-），女，吉林省舒蘭市人，講師，博士，從事靜電紡絲，聚合物薄膜研究。