新形勢下“材料物理”課程中多元化教學(xué)模式的實踐與思考

焦艷清

摘 要：針對目前部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度散漫、學(xué)習(xí)目標(biāo)模糊、學(xué)習(xí)動力不足等學(xué)習(xí)問題，根據(jù)“材料物理”課程的性質(zhì)和特點，結(jié)合授課教師多年來學(xué)習(xí)和教育工作經(jīng)驗，筆者嘗試了在教學(xué)中構(gòu)建多元化的教學(xué)模式，采用以課題驅(qū)動、學(xué)研結(jié)合為主的教學(xué)方法，適當(dāng)?shù)匾肱c理論知識相關(guān)的科學(xué)名人典故、生活實例以及前沿的科研成果，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生自主合作探究學(xué)習(xí)，促進學(xué)生創(chuàng)新性思維的形成。

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)專業(yè) 材料物理 教學(xué)模式 科學(xué)研究

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0181-02

材料化學(xué)專業(yè)是材料科學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)等多門學(xué)科相互交叉、滲透發(fā)展形成的具有強大活力的新興交叉學(xué)科，是運用材料化學(xué)的基本理論和方法研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用的學(xué)科。在國民經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)前沿領(lǐng)域中都起著不可替代的重要作用。材料物理是材料化學(xué)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生在修完“大學(xué)物理”、“無機化學(xué)”、“有機化學(xué)”、“物理化學(xué)”、“材料化學(xué)”、“材料合成化學(xué)”等有關(guān)課程后，開設(shè)的一門起承前啟后作用的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強的理論性和實踐性[1]。目的主要是讓材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生了解利用物理學(xué)的方法處理材料科學(xué)中問題。學(xué)會從物理學(xué)的一些基本概念、基本原理、基本定律出發(fā)，說明材料的微觀結(jié)構(gòu)、組織形貌、原子電子運動狀態(tài)及它們與材料性能和成分之間的關(guān)系。該課程要求理解材料的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)以及材料的功能轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。通過該課程的學(xué)習(xí)能深刻理解材料的各種性能及主要影響因素，并能在材料研究中建立相應(yīng)的物理模型，闡述材料結(jié)構(gòu)、性能和它們在各種外界條件下發(fā)生的變化及其變化規(guī)律。該課程的教學(xué)效果對學(xué)生在“金工實習(xí)”、“生產(chǎn)實習(xí)”、“畢業(yè)論文設(shè)計”等后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有較深遠(yuǎn)的影響。該課程最大的特點是涉及的知識面廣、信息量大、應(yīng)用性強，涉及的理論知識比較抽象，因此給教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都帶來了一定的挑戰(zhàn)。而新形勢下，培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新型人才是當(dāng)前我國高等教育最為重要的歷史責(zé)任。然而，傳統(tǒng)教學(xué)中的“填鴨式”等問題，不利于學(xué)生創(chuàng)新性思維的開發(fā)。因此，教學(xué)方法的改革迫在眉睫。

教學(xué)過程是通過教師的教與學(xué)生的學(xué)相互有效地互動配合實現(xiàn)的，因此教學(xué)方法在教學(xué)活動中起到關(guān)鍵的作用。在《材料物理》的教學(xué)過程中，關(guān)注學(xué)生能力的培養(yǎng)，摒棄傳統(tǒng)“填鴨式”灌輸?shù)慕虒W(xué)方法，采用多元化立體的教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生自主思考，以問題為導(dǎo)向開展學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意思和科學(xué)思維方式。

1 優(yōu)化多媒體輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

材料物理課程具有學(xué)科知識面寬、概念抽象、公式復(fù)雜、理論性強并且難于理解等特點，而傳統(tǒng)的板書式教學(xué)手段由于其單調(diào)、枯燥、抽象等缺點，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)厭學(xué)甚至棄學(xué)等消極情緒，大大地降低了教學(xué)效果。而多媒體輔助教學(xué)是集圖、文、像、色、聲為一體的現(xiàn)代教育技術(shù)，可使抽象復(fù)雜難以理解的理論知識，以直觀生動地形式表現(xiàn)出來，增強了課堂教學(xué)的趣味性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱枕，使得學(xué)生自主地學(xué)習(xí)知識，提高了教學(xué)效果。針對較為抽象易混淆的概念，可以采用動畫模擬的方式幫助學(xué)生構(gòu)建知識框架，加深理解。比如，晶體塑性形變的兩種基本形式是滑移和孿晶，很難用學(xué)生的既往知識經(jīng)驗來理解和區(qū)分，因此，采用動畫模擬演示和同步解說功能的微視頻講解，直觀地體現(xiàn)出兩者的差別，充分調(diào)動學(xué)生的空間想象力，營造體驗式教學(xué)情境，瓦解傳統(tǒng)教學(xué)的時空障礙，幫助學(xué)生加深理解，在腦海中留下畫面。例如，吸聲材料中關(guān)于焦點這部分知識時，導(dǎo)入北京天壇公園的回音壁和三音石等圖片和視頻，一方面加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，另一方面可以對學(xué)生進行人文教育，了解中國古人的聰明才智，并關(guān)注非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護等社會熱點問題。值得注意的是，多媒體教學(xué)并不是時時處處都適合的教學(xué)手段，針對一些公式的推導(dǎo)，例題以及課后習(xí)題的講解過程，需要結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)模式，循序漸進的分析講解，給予學(xué)生充足的時間去思考、理解和解決相關(guān)問題。

2 引入課題式教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性

“材料物理”課程知識內(nèi)容較為抽象，內(nèi)容繁雜，以教師為主的教學(xué)模式開展教學(xué)，較難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，常常達(dá)不到理想的教學(xué)效果，而作為一門理論與實際應(yīng)用結(jié)合較緊密的專業(yè)基礎(chǔ)課，利用課堂上學(xué)習(xí)的理論知識解決實際應(yīng)用問題，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，還可以鍛煉學(xué)生應(yīng)用知識處理問題的思維方式和自主探究能力。課題式教學(xué)方法屬于構(gòu)建性的教學(xué)，是一種嶄新的啟發(fā)式教學(xué)模式。課題式教學(xué)方法是指在學(xué)生具備一定知識儲備后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，選擇和確定專題進行科學(xué)研究，在這個過程中，學(xué)生主動地搜集文獻(xiàn)、獲取知識、分析問題、解決問題。這種教學(xué)方法可以迎合當(dāng)今社會對高素質(zhì)、全方面、具有創(chuàng)造力的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。課題式教學(xué)注重問題導(dǎo)向，有助于提高學(xué)生思維水平，獲取實用方法。

因此，在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，采用探究性的課題式教學(xué)模式，以課題為載體、問題為導(dǎo)向、學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)，注重學(xué)研結(jié)合和思維訓(xùn)練，有助于學(xué)生開展體驗式的學(xué)習(xí)模式，在自主思考、小組合作的過程中，學(xué)習(xí)知識，培養(yǎng)思維方式，發(fā)展與人協(xié)作的精神，鍛煉科學(xué)研究的素養(yǎng)，最終在知識與技能、情感與價值觀等方面得到全面的培養(yǎng)鍛煉。結(jié)合材料物理的內(nèi)容特點，課題可以分為材料的力學(xué)、材料的熱學(xué)、材料的電學(xué)、材料的磁性、材料的光學(xué)、材料的聲學(xué)六大類，設(shè)置課題，如集成電路用基片材料、LED發(fā)光顯示材料的發(fā)展、高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用、單分子磁體的研究現(xiàn)狀、光纖通訊材料的發(fā)展、航天航空復(fù)合材料的選取、生物材料、儲能材料的研究現(xiàn)狀、太陽能電池的發(fā)展等。由學(xué)生自由選擇合作學(xué)習(xí)小組，學(xué)習(xí)小組內(nèi)部確定個人分工，開展對該領(lǐng)域的研究背景與研究意思、當(dāng)前難以突破的技術(shù)瓶頸以及研究熱點的文獻(xiàn)調(diào)研。在此過程中，學(xué)生通過個人搜集材料、小組討論的方式，一方面鍛煉了學(xué)生獲取知識、提取和選擇有關(guān)知識的能力，另一方面小組內(nèi)部的協(xié)調(diào)討論，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識。最終可以選擇通過撰寫專題文獻(xiàn)調(diào)研報告、小組討論與答辯、開展相關(guān)專題的大學(xué)生創(chuàng)新性實驗等方式，引導(dǎo)學(xué)生自主地參加學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生能夠體驗到思考問題，獨立解決問題的快感和成就感，體會科學(xué)研究的過程和思維方式。另一方面，還可以引導(dǎo)學(xué)生參加科研項目，整體提升學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力。在課題式教學(xué)活動的過程中，可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的批判性、創(chuàng)造性思維、團體意識以及科學(xué)探索精神，完成傳統(tǒng)教學(xué)達(dá)不到的教學(xué)效果。

3 開展學(xué)生講授，集中討論的模擬教學(xué)模式，全方位培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，主要是老師在講臺上講，學(xué)生相對比較被動地聽，由于課程內(nèi)容比較深奧和抽象，很多學(xué)生在課堂上較難跟上老師的思路和節(jié)奏，因而出現(xiàn)精力不集中、頭腦僵化、困倦等問題，由此惡性循環(huán)，最終喪失學(xué)習(xí)的興趣和動力，導(dǎo)致教學(xué)效果降低。古人云：師者，傳道授業(yè)解惑也。授人以魚不如授人以漁。而教師除了完成傳道受業(yè)的責(zé)任外，還要激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，要教會學(xué)生處理問題解決問題的策略和能力。因此，開發(fā)以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，為學(xué)生提供更多的自主學(xué)習(xí)的時間和空間，改變學(xué)生被動的學(xué)習(xí)方式，從而達(dá)到事半功倍的效果。針對有些能引起學(xué)生興趣的內(nèi)容，采取模擬教學(xué)模式，由學(xué)生講授、課堂討論的方式實現(xiàn)對知識的接受與消化吸收，在此過程中，一方面學(xué)生會積極主動地去預(yù)習(xí)、搜集材料、分析知識內(nèi)容的邏輯性與連貫性，在過程中，學(xué)生需要去了解知識的來龍去脈，可以引導(dǎo)學(xué)生去搜集一些材料科學(xué)名人的科研事跡，去學(xué)習(xí)前輩們發(fā)現(xiàn)問題解決問題的科學(xué)思維，為學(xué)生們提供一些生活中的應(yīng)用實例，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識內(nèi)容的同時，加深對基本概念的理解，體會知識的重要性和實用性。另一方面，在進行角色互換的同時，可以鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，組織語言的能力，去理解學(xué)習(xí)的過程，了解教師備課、授課的整個過程，感受教師在其中的努力，培養(yǎng)學(xué)生體恤和尊重他人的品質(zhì)，達(dá)到情感與價值觀的教育目的。比如，可以讓學(xué)生去了解中國科技大學(xué)謝毅院士關(guān)于熱釋電材料方面的工作，介紹中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所張洪杰院士在高性能稀土發(fā)光材料的研究工作，北京大學(xué)高松院士在高密度磁存儲材料等方面的研究等，這樣不但拉近了學(xué)生與科研世界的距離，讓學(xué)生們了解當(dāng)前科研的前沿方向和課題，去理解所學(xué)知識的必要性，增強學(xué)習(xí)的動力和興趣。

4 結(jié)語

隨著時代的變遷和科技的進步，新形勢下社會對大學(xué)生的要求也發(fā)生了改變，因此要求作為教師也要不斷地去學(xué)習(xí)和摸索適合現(xiàn)階段學(xué)生的教學(xué)模式。不摒棄傳統(tǒng)教學(xué)方法，也要不斷地思考與改革，去融合新的教育理念，運用和構(gòu)建多元化的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的潛能，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力，增強學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐精神?？傊?，教學(xué)是要以人為本，堅持學(xué)生為主體，嘗試多元化的教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使學(xué)生學(xué)會思考問題的方式，成為一個不僅具有扎實理論基礎(chǔ)知識、并且具有獨立思考和處理問題能力的創(chuàng)新型人才。

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