《無機材料物理性能》課程教學改革的探索與實踐

侯育花　黃有林　薛名山　朱爽秋

摘要：《無機材料物理性能》是材料科學與工程專業(yè)本科生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，主要從材料的組成與微觀結(jié)行教學改革。以達到提高學生學習主動性、學生創(chuàng)新能力和實踐能力的目的。

關(guān)鍵詞：無機材料物理性能；教學改革；創(chuàng)新實踐；本科教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0159-02

《無機材料物理性能》是材料科學與工程專業(yè)本科生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，通過本課程的教學，希望學生能夠掌握各類本征參數(shù)的物理意義以及這些參數(shù)在實際問題中所處的地位，即性能和材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)知的內(nèi)在關(guān)系。進一步掌握各性能之間的相互制約與變化規(guī)律，重點是讓學生理解并掌握各種重要物理性能的原理及微觀機制、性能的測定方法以及控制和改善性能的措施[1，2]?！稛o機材料物理性能》課程知識涵蓋面廣，理論性和邏輯性強，理論公式推導過程煩瑣，而且內(nèi)容相對比較枯燥，學生在學習時容易造成畏難情緒，導致學習積極性和主動性不高，從而直接影響教學效果。所以探索新的教學方法，調(diào)動學生的學習主動性和激發(fā)學生的學習興趣，滿足學生的求知欲和對新知識的渴望是教師一直關(guān)注的課題。

本文基于《無機材料物理性能》課程對教學改革進行了探索與實踐，作者根據(jù)自己在教學改革的實施過程中所帶來的課堂效果，針對教學方法提出了一些自己的看法。目的是為了提高學生學習興趣、調(diào)動學生學習的主動性和積極性，在寓教于樂中完成本課程的學習、擴大學生的知識面、提高學生思考問題和解決問題的能力。

一、開展互動式教學，調(diào)動學生學習積極性

互動式教學模式指老師“教”和學生“學”兩個互動整體性動態(tài)過程[3]。具體表現(xiàn)為教師的主導施教和學生的受教相輔相成的課堂活動過程，即“教”和“學”之間相互配合、相互滲透、相互激勵的整體性過程。互動式教學法作為一類改革的教學方法，其包含課堂上的互動和課堂之外的互動，而課堂上的互動又包含問題式教學法、啟發(fā)式教學法和討論式教學法[4]。問題式教學法既包含由老師提問，學生作答，也包含由學生提問，老師解答，采用提問的方式能夠提高學生的學習興趣和激發(fā)學生的學習主動性。老師根據(jù)每堂課的內(nèi)容為學生設(shè)計一些相關(guān)問題，包括課前、課中或課后，讓學生去思考，并要求學生進行回答或反饋。主要運用于新課導入，設(shè)置疑問，激發(fā)學生學習激情，便于切入教學重點；通過設(shè)置問題，聯(lián)系課內(nèi)外知識點，延伸擴展，加強實用性訓練；引導學生質(zhì)疑求知，培養(yǎng)科學思維能力和創(chuàng)新意識。啟發(fā)式教學也是一種提高教學效果的手段，即在學生學習重要知識或關(guān)鍵環(huán)節(jié)時不直接告訴他們答案或是設(shè)置疑問，而是予以引導和點撥，提高其思考問題和分析問題的能力，同時提高其把已學的知識和當前所學的知識相結(jié)合的能力[5]。

例如，在課程中，有個知識點是講解光的吸收，在推導出光的吸收定律之后，讓同學們分析為什么不同的材料吸收系數(shù)差別很大，空氣的約等于10-5cm-1，玻璃的約等于10-2cm-1，金屬的則達幾萬到幾十萬，導致金屬實際上是不透明的？從而引出光吸收與光波長的關(guān)系圖，再讓學生認真分析此圖中給出的信息及原因？在同學們對圖掌握的基礎(chǔ)上再讓同學們思考為什么半導體與電介質(zhì)對光的吸收差異很大的原因，繼而引出可見光能提供的最大能量及最小能量，從而給出判斷依據(jù)，讓同學們明白為什么單晶硅是黑色不透明的，而二氧化硅是晶瑩剔透的。通過層層設(shè)問環(huán)節(jié)，不斷引導學生，將重要知識傳授給學生，從而提高了學生的學習興趣，同時也加強了其對知識點的理解和掌握。

二、化抽象為具體解釋性能原理

在“無機材料物理性能”課程內(nèi)容中，有很多的物理概念、定律和各性能的微觀機制都比較復雜、抽象，很難理解，在課堂中如果教師一味的照本宣科去講授定律、理論及機制，學生聽不懂，跟不上教師的上課節(jié)奏，很容易導致學生產(chǎn)生厭學心理，面對這樣的問題，就應(yīng)該考慮怎樣化繁為簡，怎樣化抽象為具體，避免學生產(chǎn)生畏懼情緒，幫助學生理解并掌握問題，例如，各向同性和各向異性材料的區(qū)分，學生對這個知識點較難區(qū)分，教師可以通過教室同學們的坐位來舉例說明，如果同學們上課的座位是按照一定的規(guī)律排列的屬于各向異性，如果座位不是按照一定的規(guī)律排列的，而是混亂擺入的，則屬于各向同性。這樣舉例加強同學們的理解和記憶，不會混淆兩者的概念。再如，大家都知道無機材料具有優(yōu)異的性能，但其脆性太大，大大限制其廣泛應(yīng)用，因此為了增大其韌性，我們可以考慮采取增韌措施，其中包含裂紋偏轉(zhuǎn)，此處同學不太理解為什么裂紋偏轉(zhuǎn)能夠起到增韌效果？教師可以給出很簡單的例子，如人在走路時，如果前面有障礙物，不能繼續(xù)往前走，必須改變繞彎路才能到達目的地，這樣是不是消耗了更多時間和能量，引導學生思考，簡化學生對抽象概念的理解，加強了學生對知識的掌握，并提高學生的學習積極性。

三、教學與科研相結(jié)合，激發(fā)學生學習興趣

特別是對于工科院校，在教學過程中，有計劃地引進科學研究，使教學與科研在一定程度上結(jié)合起來是很必要的，一方面有助于教師和學生了解科技發(fā)展的前沿，確保知識結(jié)構(gòu)的更新和對教材內(nèi)容的補充，具有一定的創(chuàng)新性和完整性。另一方面提高學生的學習興趣，現(xiàn)在高校很多學生總認為所學的知識都是虛的，以后用不上，或是實用性不強。如將自己或是其他教師的科研成果或相關(guān)領(lǐng)域的科研實驗引入到教學中，向?qū)W生介紹科學研究的材料、性能、實驗流程、機理分析等，引導學生運用所學的知識去了解和思考，使學生認識到所學知識的重要性及實用性。從而增強學生的理論知識基礎(chǔ)，拓寬學生的思路，提升學生對科學研究的興趣。

四、課堂氛圍嚴肅與活躍相結(jié)合

教學主要目的是教書育人，而課堂是教書育人的主要場所，嚴肅沉悶的課堂氛圍，往往使學生感到枯燥乏味，容易產(chǎn)生厭學情緒。只有形成和諧、愉悅的課堂教學氛圍，才能夠激發(fā)每個學生的學習興趣，調(diào)動學生的學習積極性和主動性，促進學生樂于思考，從而形成課堂教學的凝聚力。要做到課堂氛圍嚴肅與活躍相結(jié)合，教師的心態(tài)和精神面貌非常關(guān)鍵，教師的心態(tài)直接影響學生的聽課心情。如果教師一直都比較古板和嚴肅，不利于教學的開展，更不用談教學效果，教師需要用親和、自然的態(tài)度去面對學生，及時調(diào)整好自己的心態(tài)和精神面貌，把微笑和愛帶進課堂。教師要放下嚴厲的批評和嘮叨，多給予學生鼓勵和表揚，同時教師不能帶著偏見去看待不同的學生，應(yīng)該看到每個學生的長處和閃光點，教師眼中流露的期望與鼓勵會讓學生意識到：老師信任我，老師對我有期望，進而達到使學生產(chǎn)生不能辜負教師的期望，努力學習的動力。這樣才能讓他們在學習中找到自信，從而提高學習的主動性。教師應(yīng)該引導課堂氛圍處于活躍狀態(tài)，善于引導學生多提問、多討論、多思考。使學生在嚴肅與活躍相結(jié)合的課堂下，學習積極性更高，學習主動性更強，學習效果更好，達到教與學的完美結(jié)合。

五、結(jié)語

《無機材料物理性》課程是理論與應(yīng)用、宏觀與微觀相結(jié)合的課程，所涉及的內(nèi)容較多而且很抽象，學生學習起來有一定的難度。我們針對本課程進行了教學改革，分別從教學內(nèi)容、教學方法與手段出發(fā)。學生的學習主動性、學習興趣、思考問題、分析問題和解決問題的能力明顯得到了提高，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]關(guān)振鐸，張中太，焦金生.無機材料物理性能[M].清華大學出版社，2010.

[2]寧青菊，談國強，史永勝.無機材料物理性能[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[3]錢作勤，賀玉海，姚志敏.互動式教學法在工科專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)中的應(yīng)用研究[J].船海工程，2012，（06）：149-151.

[4]侯育花，黃有林，王法軍，朱爽秋.以問題為基礎(chǔ)的互動式教學法在高校課堂教學中的運用[J].時代廣角，2017，（10）：218-220.

[5]鄧永和.工科大學物理啟發(fā)式教學與學生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].湖南工程學院學報（社會科學版），2009，（4）：98-100.