时间：2022-10-17 11:55:13
导语：在材料物理专业的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1教材的选择及教学内容的确定
针对我校复合材料专业的特点,选择的物理化学教材既要体现当前学科发展的概貌,同时又要使学生具备牢固的理论知识,为以后就业奠定一定的基础。考虑以上因素,我们选择了面向21世纪教材,由天津大学物理化学教研室编、高等教育出版社出版的《物理化学》教材(第五版)。同时结合复合材料专业的就业特点,精选了教学内容。该版教材中第一章气体的PVT关系,由于高中阶段已经讲述过,所以可以省略。第八、九章的量子力学和统计热力学都是从物质的微观难度着手讨论的,难度较大,可做简单讲授,若详细探讨可开设选修课单独进行讲授。其它章节的内容选择重点内容,尤其是与本专业相关的内容详细讲解,例如第六章的相图、第十章的界面现象内容等,并结合具体的实例,达到更好的授课效果。
2物理化学课堂教学改革
我校复合材料专业开设的物理化学课程是继无机化学、有机化学之后的理论性化学专业知识,它的知识内容除涉及无机、有机化学知识外,还与大量物理和高等数学知识有关.概念抽象,公式原理多,推导过程繁琐,内容难理解。因此学生普遍感觉物理化学课程更偏重理论,学习起来较难,从而导致对这门课程不抱有很大的热情,学习动力不大[3]。针对以上问题,对物理化学课堂教学进行改革就显得非常必要。具体的改革措施应遵循以下原则:整体设计课堂教学效果;教学方法和教学手段最佳;考核方法合理、科学。
2.1课堂教学效果的整体设计
(1)培养学生的学习兴趣。学习兴趣至关重要,学生若是对某些课程不感兴趣,老师即使讲授的再精彩,学生的学习效果也不会太好。因此培养学生的学习兴趣就显得十分必要了。开课伊始,教师就应该讲好绪论部分,充分讲述物理化学课程的重要性,课程内容的实用性,鼓励学生努力学好物理化学,培养学习兴趣。学生有了兴趣,教师才能较好地进行指导。
(2)提高知识的趣味性。知识的趣味性是主动学习的推动力。把理论性强、抽象而枯燥的内容变得生动有趣,是提高课堂教学效果的有效手段。在教学过程中穿插一些与生活实际密切相关的问题或是适当的趣例,则可以起到画龙点睛的作用,使课堂富于趣味性。例如,在给学生介绍水的相图时介绍了亚稳态这个概念,可以以人的健康状况来类比说明。现代社会人们的生活节奏加快,整天忙于工作,锻炼身体的机会很少,大多数人的身体状况不佳,多属于亚健康状态。亚健康就是一种亚稳态,不稳定,不可能长时间存在,必须向稳定状态转变;人要从事正常的生产、生活需要健康的体魄,因此必须锻炼身体,保持身体处于健康状态,而不是亚健康状态。又如,在讲授界面化学的时候,可以提问学生在春天光滑的墙壁和粗糙的墙壁哪个更容易回潮。然后用弯曲表面上的蒸汽压———开尔文公式解释原因。这种理论与实际应用的结合,可激发学生的学习兴趣,引起学生探求知识的欲望,是物理化学课堂教学获得成功的关键一步。
(3)理论教学与实践教学相结合。物理化学虽然是一门理论学科,但许多定理都是建立在大量的实验基础上,所以物理化学的知识是理论和实验相结合的。为了更好的理解课堂上的理论知识,开设对应的实验课程,这样既能锻炼学生的动手能力,又能加深学生对相关知识的理解程度,而且还能够建立学生对物理化学这门课程的实用性的信心,极大地提高了学生的学习动力。例如,我们讲授化学动力学这一章的一级反应时,讲完理论的同时,开设了“蔗糖水解反应速率常数的测定的实验”,学生普遍反应通过实验对课堂内容有了更深一层次的理解。
2.2优化教学方法和教学手段
(1)加强课前预习与课后复习。物理化学的公式推导过程繁琐,为此非常有必要进行课前预习。课前预习要求学生对将要讲述的内容先浏览一遍,不做具体推算,只要求对重点内容有个初步掌握,等老师讲述时学生的思路能与教师同步,使以后教学活动更易开展。同时知识讲授后还要要求学生经常复习,以免由于公式繁多而混淆或是遗忘,影响后面新知识的学习。在物理化学教学中,作业也是必不可少的教学环节,但作业太多学生疲于应付,太少达不到复习的效果。因此就要求精选习题,做到“少而精”,力求达到事半功倍的效果。同时为了弥补课堂教学时数少而教学内容较多的不足,可根据教学内容的安排,适当选留思考题,然后要求学生课后查资料,以论文格式上交,这样既锻炼了学生的写作能力,又提高了学生的积极性。
(2)改进教学方法和教学手段。在教学方法上,我们改进单一的讲授法,采用启发式、讨论式、互动式教学方法,努力为学生营造一个宽松的学习环境。具体做法是教师精心设计问题,通过提问、回答及组织学生进行讨论,在教师与学生之间形成一种良性互动式的教学模式。在教学手段上,我们采用多媒体教学与板书相结合的形式,使复杂抽象的问题简单化。对于难以讲解或表达的内容,可以运用动画、影片等手段把难以理解的概念形象化,引起学生的兴趣,加深学生的理解。但是多媒体教学也有它的不足之处,多媒体教学讲课速度较快,学生不能及时接受教师讲授的知识,更没有更多的时间做课堂笔记,不利于课后的复习和考试。因此要根据教学内容来确定是否选用多媒体教学。对于那些有图像,需要演示过程的教学内容,例如第六章相图的演示,第十章界面现象的毛细管现象、润湿现象等内容,多媒体教学能够化静为动,把枯涩的问题趣味化,便于学生深入地了解相关知识,能得到很好的教学效果;而对于重要公式的推导方面的教学内容采用板书的形式更合适。只有采用多媒体教学和板书相结合的形式,才能收到最佳的教学效果.
3合理、科学的考核方法
合理、科学的考核方法能够调动学生的学习兴趣和学习动力,提高学生主动学习的能力。签于此,我们结合本校的具体情况和专业特点,摒弃了传统的只以期末考试成绩为标准的考核方式,采用多项合并的方法综合测评。具体测评方法为期末考试成绩占总成绩的70%,体现学生动手能力的实验课程占总成绩的10%,平时成绩占总成绩的20%。平时成绩又分为三部分:出勤率占3分,作业成绩和平时的小测验成绩占12分,参与课堂讨论和随堂回答情况占5分。这样的考核方式明显提高了学生的学习热情,学生能积极参与课堂问题的讨论和回答,改变了物理化学枯燥,沉闷的课堂气氛,大大地提高了教学质量。
（上海工程技术大学材料工程学院，中国 上海 201620）
【摘 要】《固体物理》是材料学科专业开设的一门重要基础课程。根据高等学校《固体物理》课程的特点以及材料类专业的学生对学习这门课程的需求不同，作者结合自身的教学心得和体会，分别从材料学专业《固体物理》课程教学现状、教学内容和教学方式等方面进行探讨。
关键词 固体物理；教学改革；材料学
《固体物理》作为一门基础性学科，受到了越来越多的重视[1-2]。作为连接基础理论知识与实际应用技术的桥梁，它已经成为材料类专业学生必修的一门基础课程。但传统的《固体物理学》中有很多晦涩难懂的专业术语，复杂的图形与空间变换以及繁琐的理论推导，故而学习难度较大。学生学习《固体物理》时需完成《高等数学》、《热力学与统计物理》和《量子力学》等先修课程的学习。由于材料学科特点和学生培养目标的不同，材料类专业的学生往往只学习一部分或者没有学习这些先修课程，故而材料类专业学生学习《固体物理》时凡是涉及到一些严密的理论推导过程就会感到十分难懂，造成部分学生产生厌学情绪。针对材料类专业《固体物理》教学过程中出现的教师教学难，学生畏学这一现状，本文从教学内容和教学方式等方面，对如何提高材料类专业《固体物理》的教学质量和促进学生综合能力的培养方面提出了一些新的探讨。
1 教学内容改革
《固体物理》教科书通常由两大部分组成：第一部分为基础部分。主要包括晶体结构、晶体结合、晶体的振动与热力学性质、晶体的缺陷、能带理论和金属电子论等内容；第二部分为专业化部分。主要包括半导体、超导体、非晶固体和固体磁性等内容。其中基础部分是各理工科院校讲授的核心内容。对于材料类专业的学生来说，由于缺少《量子力学》与《热力学与统计物理》方面的知识，系统学习《固体物理》有一定的困难，为了解决上述矛盾，我们在教学过程中对于《固体物理》内容主要实行以下改革措施：
（1）有选择性的讲授。对于《固体物理》各章节的内容讲述要有详有略，作到详略得当。对于重点内容要精讲，对于不太主要或者在其它课程中能学到的内容可以略讲或不讲。例如：在讲述晶体的结合这部分内容时，材料类学生在学习《材料科学基础》和《化学基础课》过程中对于晶体的结合方式等内容都进行过系统学习，因此对这部分内容可以略讲。在讲解晶体的缺陷这部分内容时，学生在《材料科学基础》课程中也学习过，对这部分内容就可以略讲或者不讲。
（2）重思想轻推导。对于有些章节的内容，不追求繁琐的数学推导，更多的突出物理思想的传达，对于某一个具体理论要重点讲述它的建立过程与物理模型。物理模型尽量简单，深入浅出，让学生学会用《固体物理学》的方法去思考和处理问题。
（3）增加学科前沿内容。合理的补充与固体物理学紧密相连的凝聚态物理学和材料学最新的学术成就与进展，鼓励学生积极参与或参观学院相关老师的科研实验，多听相关的学术报告，让学生了解最新的学术动态，培养他们对科学研究的兴趣，为部分学生将来的继续深造和终身从事科学研究事业奠定基础。
2 教学方式的创新
长期以来，我国的大部分的教师都是采用传统的教学模式，即老师一个人在讲台上讲，学生在下面听。这种模式固然有可取之处，但是对于现代大学生来说，这种教学模式未免显得有些过于单调。现代的大学生喜欢新鲜事物，喜欢主动“出击”，所以作为一名现代的大学老师，对学生应当“投其所好”，改变一下固有的思维与教学模式，使学生乐于接受所学的新知识，变被动学习为主动学习。我们采取具体做法是：
（1）启发式教学。在教学过程中，教师的主要作用在于引导和启发学生积极思考，尤其《固体物理》这类理论性较强的课程。如果学生仅仅限于在课堂上被“填鸭式”式的灌输知识而不经过严密的思考与推理，很难深刻理解和掌握所学的内容。因此，就要求教师在授课过程中，适时的启发学生去思考问题的来龙去脉，教会学生科学的思维方法，往往能达到事半功倍的效果[4]。
（2）案例教学。选取符合知识点应用要求的、贴近生活与技术发展的、学生感兴趣的案例，师生共同分析、讨论，从而提高学生分析问题能力与知识应用能力。比如课程体系讲授到晶格常数时，引入聚苯乙烯微球人工微结构概念和半导体超晶格概念，并要求学生就相关概念进行文献分组调研，PPT制作，下次课程时间面向同学进行介绍。相比以前老师直接给学生举例的教学方式，案例教学法激发了学生的学习热情，使学生成为学习的主人、课堂的主角，课堂气氛生动活泼。
（3）实践教学。《固体物理》是一门与实践密切联系的课程，在《固体物理》教学中，强调理论与实际的联系，这样可以激发学生学习的主动性、自觉性和创造性，使学生感到所学知识的用处和价值，由此可培养学生灵活应用所学知识解决问题的实践能力。在《固体物理》的教学中，为了让学生更深刻地理解所学知识，应该适当安排《固体物理》实验。如讲授晶体结构时，可以安排学生作X射线衍射分析实验。通过亲自实验，学生不但掌握了晶体的衍射理论知识，也可使学生体会到现代分析方法在材料研究中的重要性和必要性。通过安排《固体物理》实验，不但使学生加深了对理论知识的理解，同时也大大提高了观察能力、动手能力和分析问题的能力。
3 结语
总之，在材料类专业《固体物理》教学过程中，要充分认识到材料类专业学生与物理学专业学生的不同，因材施教。此外，还要结合凝聚态物理与材料学发展的前沿和本校的科研工作，充分的利用现代化教学手段进行教学。实践证明，上述文中所提到的教学改革方法能有效提高学生的学习兴趣与综合素质。但是，《固体物理》教学改革是一个庞大而又复杂的系统工程，课程改革的进行涉及到诸多方面，这就需要我们广大教育工作者做更多地研究和探索，同时不断提高自身的能力。要造就创新人才，除改变教育观念，营造生动活泼的人文环境外，还要加强我们教师队伍建设，提高他们培养创新人才的能力。
参考文献
［1］冯端.固体物理学大辞典[M].北京:高等教育出版社,1995.
［2］黄昆,韩汝琦.固体物理学[M].北京:高等教育出版社,1997.
［3］冯端,师昌绪,刘治国.材料科学导论[M].北京:化学工业出版社,2002.
关键词：应用型地方本科院校；材料物理专业；培养方案
一、人才需求与专业简介
材料产业一直是湖南省高新技术产业发展规划中的重点领域。湖南省188家高新技术新材料企业中年产值过亿元的企业165家，过10亿元的有18家。在湖南省“十二五”规划中，根据产业转型升级战略，湖南省将新材料产业作为发展重点。同时，《湖南省2012年度新材料产业发展报告》明确指出，发展新材料产业，有利于挖掘湖南省经济发展潜力、有利于湖南省突破经济发展瓶颈、有利于带动相关产业发展并有利于促进湖南在中部崛起。衡阳市在“十二五”规划中确定了五个战略性新兴产业目标，其中就包括新能源材料产业这一目标。为了实现这一目标，衡阳市自2012年以来开始以“六大举措”助力光伏产业发展，创建国家级光伏工程研究中心。因此，随着新材料产业的快速发展，迫切需要大量基础实、技术精、能力强的材料物理专业人才。
材料物理专业提供材料科学、材料化学和材料物理的基本理论、基本知识和基本技能的系统学习，材料探索、制备与合成的思维与技能等方面的基本训练，以及材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的专业训练，旨在使学生掌握材料物理及其相关的基础知识、基本原理和实验技能，具备运用材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料探索和技术开发的基本能力，能在材料科学与工程及其相关交叉学科继续深造或发展成为在相关行业从事材料检测、设计、应用开发等方面的创新性人才。
二、专业定位
湖南工学院是一所培养应用型人才的地方本科院校，服务面向定位：立足湖南，重点面向工业企业，为区域经济建设和社会发展服务。在学院的“十二五”发展规划中，强调突出材料学科专业建设，以材料学为省级重点建设学科。根据新专业调整目录，材料学下包括材料科学与工程、材料物理、材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程等专业。湖南工学院现设有金属材料工程、无机非金属材料工程和高分子材料与工程三个材料学专业。材料物理专业是学校新办专业，2014年开始招生。为了避免重复性，我校材料物理专业在专业定位上有所侧重，突出了为地方经济服务的特色。
本专业涵盖光电材料、新能源材料（主要是光伏电池材料与器件）的设计、合成、改性以及成型加工、检测和应用等内容的本科专业。根据应用型本科院校的办学定位，以材料学、工程理论、量子力学和材料物理为基础，以光电材料、新能源材料合成改性、成型加工、材料检测为专业发展方向，培养具备光电材料和新能源材料生产加工、产品检测与质量控制、生产技术管理等能力的高级应用型工程技术人才。
本专业秉承夯实基础、提高能力、拓宽范围、了解前沿的基本理念，按照国家、湖南省以及衡阳市经济建设对加强新材料、新能源材料研究开发的规划，根据社会对专业型、应用型、复合型、学习型人才的需求，以较厚的基础、较宽的专业口径、较强的工程应用能力、较高的综合素质和继续学习能力为基本出发点，兼顾相近学科间的交叉和融合，并最终发展成为在湖南省同类专业中的领先者。
三、人才培养方案构思
（一）培养目标
本专业培养适应区域经济和社会发展需要，德智体美劳全面发展，掌握较系统的材料科学和物理学基本理论和基本知识，具有较强的工程技术能力和社会实践能力，能够在半导体、能源、建材、航空、汽车、仪电等行业部门，尤其在与光伏、光电材料相关企事业单位，从事有关材料检测分析、材料应用设计、材料制备加工、企业管理与决策等相关工作的具有创新精神和社会责任感的高级应用型人才。
（二）培养具体要求
1.知识方面的具体要求
（1）自然科学知识：掌握与本专业相关的物理学、化学方面的基础理论知识以及相应的实验技能；（2）人文社科知识：掌握社会学、哲学、文学、语言学、心理学、思想道德等方面的知识；（3）工具性知识：掌握英语基本知识与应用技巧，具备一定的听、说、读、写能力；掌握计算机知识及语言，具备计算机编程和利用相关软件进行模拟计算的能力；（4）专业核心知识：具有扎实的专业基础知识和专业方向知识，内容包括：材料科学基础、材料物理性能、材料制备原理与技术、材料结构与性能表征等专业基础理论知识、太阳能电池原理与工艺、光伏发电技术与实践、半导体照明原理与技术、薄膜物理与器件、光电子技术及新型材料、光电器件基础及应用、电子材料及元器件等专业方向知识；（5）政策与法律法规知识：熟悉国家关于材料科学与工程研究及相关产业政策，尤其了解光伏、光电材料的行业需求和相关政策。
2.能力方面的具体要求
（1）材料检测分析、应用设计、制备加工的能力：具备从应用目标出发对现有材料进行成本、工艺、环保、性能和效益综合评估及材料选用的能力，具有对典型材料产品进行工艺设计和加工的能力，具有对功能材料，特别是光伏、光电材料，进行性能检测和分析的能力；（2）开拓创新的意识和能力：具有依托掌握的知识和技能，通过文献资料和科学方法，进行理论分析及实验验证的能力，具备开展新材料及产品开发等方面的初步能力；（3）具有交流、合作与竞争的能力：能采用口头、文字和图表等方式进行专业和非专业交流；进行材料学、物理学，以及跨学科领域的合作；（4）具有信息获取、自主学习和终生学习的能力：掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取专业信息的基本方法，具有优化高效的学习策略和自主学习的能力，养成良好的学习习惯；（5）应对危机与突发事件的基本能力：具有危机意识，冷静思维，反应敏捷，具备良好的协调关系能力、善于运用相关资源的能力、灵活运用各种方法的能力以及较强的计划、决断和指导管理能力。
3.素质方面的具体要求
（1）思想道德素质：具有正确的世界观、人生观、价值观；具有强烈的社会责任感，具有遵纪守法、爱岗敬业和乐于奉献的职业素养；（2）文化素质：具备良好的文学艺术修养、现代意识、人际交往意识和传统美德以及强烈的使命感；（3）专业素质：具有宽厚的专业知识，具有熟练的专业技能，具有运用专业知识分析问题、解决问题的能力；（4）身心素质：具备自尊自强、自制自控的能力、自我锻炼的意识，具有良好的身体素质与健康的心理素质。
（三）人才培养模式
推行“学程分段、分类培养”的培养模式，在第一阶段（第一、二学年）淡化专业，主要开设通识基础课程、学科专业基础课程，在第二阶段（第三、四学年）主要开设专业主干课程、专业特色课程、公共任选课程和实践教育课程，并设置不同的专业方向课程，使专业教育得到延伸和拓展，提高学生的专业技能，满足学生的兴趣和爱好，促进学生个性发展。
参考文献：
[1]张新稳，沈清明.材料物理专业培养方案建设的探索[J].中国电力教育，2013（22）.
[2]彭顺金，李新，周怡，等.如何培养具有创新精神和创新能力的高素质人才：对武汉科技大学材料物理专业教学改革与实践的思考[J].大学教育，2013（12）.
二、凡国家建筑材料工业局技术开发服务中心专利处专职或兼职人，在接受单位或个人委托承办的专利事务时均由国家建筑材料工业局技术开发服务中心按本办法规定收费，并出具收据，专利人办理专利事务过程中不得再向委托单位或个人另行收费。
三、根据具体业务的难易程度和工作量大小，专利事务收费可依照本标准上下浮动20％，收费标准及有关规定见附表。
四、本专利服务收费暂行办法，自颁发之日起施行。
专利收费暂行标准
收费标准
序号 项目 发明 实用新型 外观设计
1 咨询费 按效果酌情收费
2 检索费（含翻译费） 实费，另加管理费10－20％
3 起草专利申请文件费
（1）请求书 10元（件） 10元（件）
（2）说明书（20页 200－400 200
以下）权利要求书（ 元（件） 元（件）
一项独立权项，）摘要
（3）超过20页， 50元 50元
每加10页
（4）增加独立权项 60元（项） 60元（项）
（5）从属权项 15元（项） 15元（项）
4 （6）附图 实费 实费
申请审查手续费 30元（项）
5 提前公开申请手续费 15元（项）
6 撤回申请手续费 15元（项）
续表
收费标准
序号 项目 发明 实用新型 外观设计
7 修改说明书或权 10－15 10－15
利要求书 元／件 元／件
8 不丧失新颖（例外 20元／件 20元／件 20元／件
情况）的请求手续费
9 申请复审手续费 30元／件 30元／件 30元／件
10 复审请求书 300元／件 250元 ／件 50元／件
11 异议书 400元／件 300元 ／件 250元／件
12 异议答辩书 250元／件 200元 ／件 150元／件
13 无效宣告请 400元／件 300元 ／件 250元／件
求书
14 申请人姓名、地址 10元／件 10元 ／件 10元／件
单位名称、印鉴等
变更手续费
15 期间延长或日期变 10元／件 10元 ／件 10元／件
更手续费
16 专利权转让注册 40元／件 40元 ／件 10元／件
代办费
17 强制许可的专利使 10元／件 40元 ／件
用费的请求裁决手
续费
18 专利实施的强制许 80元／件 80元 ／件
可请求手续费
19 申请续展手续费 15元 ／件 15元／件
20 缴付专利申请维持 10元／件
费的手续费
21 缴付专利年费的手 15元／件 15元 ／件 15元／件
续费（三年翻一番）
22 缴付年费滞纳金 10元／件 10元 ／件 10元／件
（六个月内补缴）
的手续费
注：1．电报、电传另行收费，有关差旅费由委托人支付。
2．索取有关专利申请文件，另行收费。
3．申请专利获专利局批准，另收谢金，款额由双方协商确定。
4．异议成立，另收谢金，按第11项的50％计。
5．异议答辩成立，另收谢金，按第12项的50％计。
由于我校已经有材料与化学工程学院，开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业，应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠，而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此，我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先，半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次，光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象，所以只有懂物理的人，才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来，进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看，硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等，这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象，就能够清晰地把握这些知识，将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述，不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向，而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。
二、专业培养方案的改革与实施
(一)应用物理学专业培养方案改革过程
我校从2004年开始招收应用物理学专业学生，当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向，而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样，只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程，完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究，周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地，我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况，我们从2008年开始修订专业培养方案，用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向，成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改，逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力，使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力，具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标，我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程，另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。
(二)专业培养方案的实施
为了实施新的培养方案，我们从几个方面来入手。首先，在师资队伍建设上。一方面，我们引入学过材料或凝聚态物理的博士，他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面，从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训，使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识，为这方面的教学打下基础。其次，在教学改革方面。一方面，在课程设置上，我们准备把物理类的课程进行重新整合，将关系紧密的课程合成一门。另一方面，我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来，在光电子技术方向的专业课程设置中，我们有意识地开设了一些课程，让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程，让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后，在实践方面。依据学校资源共享的原则，在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程，使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识，并开设材料科学课程设计，让学生能够把理论知识与实践联系起来，为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。
三、总结
（安徽建筑大学数理学院，安徽 合肥 230601)
【摘要】本文针对安徽建筑大学应用物理学专业特点，围绕培养创新型人才的培养理念，并结合本专业现有的实验教学资源，对应用物理学专业实验教学体系的设计和改革进行了实践和探索。
关键词 应用物理；创新型人才；实验教学
Educational Reform and Practice of Experiment of Applied Physics Specialty
YU Jiang-ying HUANG Kai
(School of Mathematics & Physics, Anhui Jianzhu University, Hefei Anhui 230601, China)
【Abstract】Based on the characteristics of applied physics subject in Anhui Jianzhu University, we focused on the cultivation philosophy to cultivate innovative talents, and combined with the conditions of the current experiment teaching in the university, then we carried out the study and practice on innovation and design of experiment teaching system of applied physics specialty.
【Key words】Applied physics; Innovative talents; Experimental teaching
0 引言
应用物理学专业在大多数理工科高校几乎都有开设；而依据各个学校的学科优势和特色，该专业的方向设置均有所区别。从2004年开始，我校新开设了应用物理学专业，该专业的主要目标是为了培养具备建筑物理环境和建筑节能所需的材料物理和相关检测技术基础知识、掌握各种建筑材料的声、光、热性能、了解相关环境的设计与检测技术的工程技术或研发人才。
根据我校应用物理学专业培养目标，专业实验课程教学是该专业教学活动中的重要环节之一。“实验教学”不仅是对理论课程的验证、补充和拓展，而且在培养学生的创新能力、动手能力和解决实际问题能力等诸多方面发挥着重要的作用。因此，为实现创新型人才培养的目标，有必要针对应用物理学专业的特点，对当前的实验教学体系进行改革创新。
1 实验教学体系的设计
目前应用物理学专业的实验课程体系中基础物理实验偏多；涉及现代物理在工程技术方面应用实验，以及体现专业特色的专业方向实验较少。实验教学方面，通常采用填灌式、验证式的传统教学方法；这种只注重套路的教学方法，使得学生在实验过程中仅仅是个被动参与者，学生的动手实践能力没能得到应有的训练，严重阻碍了学生的创新积极性。此外，一些地方工科院校因新设专业方向在师资、实验室建设等方面的资源紧缺，可能会导致实验教学体系落后理论课程体系的建设，甚至很多涉及专业方向的实验项目无法运行，这些都严重制约了学科专业的发展。安徽建筑大学应用物理学专业以建筑物理环境、建筑节能设计和检测方向的专业实验室为平台，在推行教学科研一体化的实验教学体系改革做了一些有益的探索。
专业基础实验方面，对原有的力学实验进行了部分删减，弱化了原子物理实验，增加了部分声、光、热检测方面的基础实验。
针对专业实验课程进行系统化和模块化设计，将近代物理实验、专业特色实验、课程实验统筹安排，重新整合、优化。以建筑物理环境材料物理性能表征和建筑节能检测为主线，按实验课程内容的关联性划分模块，如材料制备、结构形貌表征、光学性能检测、热学性能检测、电磁性能检测等模块。论证审定各个模块包含的实验内容，并将专业培养计划中“实验”课程的学分细化到每个模块。
依据专业应用方向设计创新性实验课题，如“半导体氧化物光/气/热敏传感器的研制”，课题涵盖了几乎所有的实验模块内容，并将近代物理实验课程，以及半导体物理，纳米材料与技术、传热学、光电检测技术、传感器原理等理论课的课程实验融合在一起。同时，为避免实验课题过于宽泛和繁杂，确保实验的可行性和科学性，我们在此大实验课题下细化出系列实验子课题；比如研究不同半导体材料，测试不同的物理性能如光、电、热性能，以及制作光敏、气敏、热敏等不同类型传感器件。课题在充分融合实验教学计划内容（如X射线衍射、光导、热电效应、声光效应、以及数据处理软件的应用等）的基础上，形成了基于实验教学、科技创新、毕业设计为一体的实验课程体系。
2 实验教学模式的探索与创新
教师通过物理实验中心网站拟题并规定选题人数，不设纯理论模拟计算课题，且拟定的课题中需详细注明课题内容所涉及的实验模块。实验课题经过系部和实验中心的审核后，学生通过网站注册选题，采取导师负责制，一个课题可设多个导师。此外，考虑到逐年增加的学生数量、相对紧缺的实验教学资源、以及导师制对实验教师科研能力、时间、精力的高要求，实验教学体系的改革创新采取渐进式推进：从最初选取20%学生到现在的60%，历经四年多的试点和实践，教学科研一体化的教学模式在培养学生动手实践能力和科研创新能力方面逐步显示出其优越性。
3 保障体系和评价体系的完善
为了保证我校应用物理学专业实验教学改革的科学性，我们建立了一套有效的管理和评价机制。首先，依据专业培养目标，修改和完善现有的实验教学大纲，适当增大综合性、设计性和创新性实验的比重，体现创新性应用人才的教学特点。根据新的实验教学大纲，科学编写实验讲义，尤其是增设一些与专业特色相关的实验项目讲义的编写，使实验教学规范化。其次，我们建立了实验室网站，针对设计性和创新性实验项目，教师可以在网站提交实验项目名称和规定选题人数，学生可以申请选题；实验场所和实验仪器在正常的教学计划时间外，实行开放运行，采取用前预约，用后登记。最后，我们改变一次教学实验一个成绩的传统考核，采用多元化考核方式，通过文献查阅、论证答辩、实验设计、综合操作、数据处理和实验成果答辩几个部分来全面评测学生的实践操作能力和分析应用能力。
参考文献
［1］李文建,杨海波,屈二军,等.实验教学体系改革与创新型人才培养[J].实验科学与技术,2010,8(6):64-65.
［2］杨金山.改革实验工作模式促进应用型创新人才培养[J].实验室研究与探索, 2010,29(2):78-81.
［3］李永治,晋伟.应用物理专业实验课程体系设计[J].科技信息,2010,36:8.
［4］赵春霞,周静,韩京.材料物理专业创新型实验教学探索与实践[J].实验科学与技术,2013,11(1):77-79.
关键词:半导体物理实验;教学改革;专业实验
实验教学作为高校教学环节中的一个重要组成部分，不仅因为其是课堂教学的延伸，更由于通过实验教学，可以加深学生对理论知识的理解，培养学生的动手能力，拓展学生的创造思维［1，2］。实验教学分为基础实验和专业实验两部分［3，4］:基础实验面向全校学生，如大学物理实验、普通化学实验等，其主要任务是巩固学生对所学基础知识和规律的理解，旨在提高学生的观察、分析及解决问题的能力，提供知识储备［5，6］;与基础实验不同，专业实验仅面向某一专业，是针对专业理论课程的具体学习要求设计的实验教学内容，对于学生专业方向能力的提高具有极强的促进作用［7～8］。通过专业实验教学使学生能够更好的理解、掌握和应用基础知识和专业知识，提高分析问题的能力并解决生活中涉及专业的实际问题，为学生开展专业创新实践活动打下坚实的基础［9～11］。
1半导体物理实验课程存在的问题与困难
半导体物理实验是物理学专业电子材料与器件工程方向必修的一门专业实验课，旨在培养学生对半导体材料和器件的制备及测试方法的实践操作能力，其教学效果直接影响着后续研究生阶段的学习和毕业工作实践。通过对前几年本专业毕业生的就业情况分析，发现该专业毕业生缺乏对领域内前沿技术的理解和掌握。由于没有经过相关知识的实验训练，不少毕业生就业后再学习过程较长，融入企事业单位较慢，因此提升空间受到限制。1．1教学内容简单陈旧。目前，国内高校在半导体物理实验课程教学内容的设置上大同小异，基础性实验居多，对于新能源、新型电子器件等领域的相关实验内容完全没有或涉及较少。某些高校还利用虚拟实验来进行实验教学，其实验效果远不如学生实际动手操作。我校的半导体物理实验原有教学内容主要参照上个世纪七、八十年代国家对半导体产业人才培养的要求所设置，受技术、条件所限，主要以传统半导体物理的基础类实验为主，实验内容陈旧。但是在实验内容中添加新能源、新型电子器件等领域的技术方法，对于增加学生对所学领域内最新前沿技术的了解，掌握现代技术中半导体材料特性相关的实验手段和测试技术是极为重要的。1．2仪器设备严重匮乏。半导体物理实验的教学目标是使学生熟练掌握半导体材料和器件的制备、基本物理参数以及物理性质的测试原理和表征方法，为半导体材料与器件的开发设计与研制奠定基础。随着科学技术的不断发展，专业实验的教学内容应随着专业知识的更新及行业的发展及时调整，从而能更好的完成课程教学目标的要求，培养新时代的人才。实验内容的调整和更新需要有新型的实验仪器设备做保障，但我校原有实验教学仪器设备绝大部分生产于上个世纪六七十年代，在长期实验教学过程中，不少仪器因无法修复的故障而处于待报废状态。由于仪器设备不能及时更新，致使个别实验内容无法正常进行，可运行的仪器设备也因为年代久远，实验误差大、重复性低，有时甚至会得到错误的实验结果，只能作学生“按部就班”的基础实验，难以进行实验内容的调整，将新技术新方法应用于教学中。因此，在改革之前半导体物理实验的实验设计以基础类实验为主，设计性、应用性、综合性等提高类实验较少，且无法开展创新类实验。缺少自主设计、创新、协作等实践能力的训练，不仅极大地降低学生对专业实验的兴趣，且不利于学生实践和创新创业能力的培养，半导体物理实验课程的改革势在必行。
2半导体物理实验课程改革的内容与举措
半导体物理实验开设时间为本科大四秋季学期，该实验课与专业理论课半导体物理学、半导体器件、薄膜物理学在同一学期进行。随着半导体技术日新月异发展的今天，对半导体物理实验的教学内容也提出了新的要求，因此，要求这门实验课程不仅能够通过对半导体材料某些重要参数和特性的观测，使学生掌握半导体材料和器件的制备及基本物理参数与物理性质的测试方法，而且可以在铺垫必备基础和实际操作技能的同时，拓展学生在电子材料与器件工程领域的科学前沿知识，为将来独立开展产品的研制和科学研究打下坚实的基础。2．1实验基础设施的建设。2013年年底，基于我校本科教学项目的资金支持，半导体物理实验教学团队通过调研国内外高校现行半导体物理实验教学资料，结合我校实验教学的自身特点，按照创新教育的要求重新设计了半导体物理实验内容，并根据所开设实验教学内容合理配置相应的实验仪器设备，新配置仪器设备具有一定的前瞻性，品质优良，数量合理，保证实验教学质量。由于作为一门专业实验课，每学年只有一个学期承担教学任务，为了提高仪器设备的利用率，做到实验设备资源的不浪费，计划成立一间半导体物理实验专属的实验室，用于陈放新购置的实验设备，在没有教学任务的学期，该实验室做为科研实验室和创新创业实验室使用。通过近三年的建设，半导体物理实验专属实验室———新能源材料与电子器件工程创新实验室建成并投入使用，该实验室为电子材料与器件工程方向的本科生毕业论文设计以及全院本科生的创新创业实验设计提供了基本保障，更为重要的是该实验室的建成极大地改善了半导体物理实验的原有教学条件，解决了实际困难，使得半导体物理实验教学效果显著提升。不仅加强了学生对专业核心知识理解和掌握，而且启发学生综合运用所学知识创造性地解决实际问题，有效提高学生的实践动手能力、创新能力和综合素质。2．2实验教学内容的更新。半导体物理实验是一门72学时的实验课，在专属实验室建成后，按照重视基础、突出综合、强调创新、提升能力的要求，逐步培养与提高学生的科学实验素质和创新能力，构建了“九—八—五”新的实验内容体系，包括如下三个层次(表1)。第一层次为“九”个基础型实验，涵盖对半导体材料的物理性质(结构、电学、光学)的测定，通过对物理量的测量验证物理规律，训练学生观察、分析和研究半导体物理实验现象的能力，掌握常用基本半导体物理实验仪器的原理、性能和测量方法等。第二层次为“八”个提高型实验(综合、应用性实验)，学生通过第一层次的实验训练后，已掌握了基本的实验方法和技能，在此基础上，开展综合性实验，可以培养学生综合运用所学知识以及分析和解决问题的能力。通过应用性实验培养学生将来利用设备原理从事生产或者技术服务的能力。第三层次为“五”个设计创新型实验，学生需运用多学科知识、综合多学科内容，结合教师的科研项目进行创新研究，通过设计型实验可以锻炼学生组织和自主实验的能力，着力培养学生创新实践能力和基本的科研素质。每个基础型实验4学时，提高型实验8学时，创新型实验12学时，规定基础型为必修实验，提高型、创新型为选作实验。九个基础型实验全部完成后，学生可根据兴趣和毕业设计要求在提高型、创新型实验中各分别选做一定数量的实验，在开课学期结束时完成至少72个学时的实验并获得成绩方为合格。2．3实验教学方式的优化。在教学方式上，建立以学生为中心、学生自我训练为主的教学模式，充分调动学生的主观能动性。将之前老师实验前的讲解转变为学生代表讲解实验内容，然后老师提问并补充完善，在整个实验安排过程中，实验内容由浅入深、由简单到综合、逐步过渡至设计和研究创新型实验。三个层次的实验内容形成连贯的实验梯度教学体系，在充分激发学生学习兴趣的同时，培养学生自主学习、自发解决问题的能力。2．4实验考核机制的改革。目前大部分实验课的成绩由每次实验后的“实验报告”的平均成绩决定，然而单独一份实验报告并不能够完整反应学生的实际动手操作能力和对实验内容的熟悉程度。因此，本课程将此改革为总成绩由每次“实验”的平均成绩决定。每次实验成绩包括实验预习、实验操作和实验报告三部分，实验开始前通过问答以及学生讲解实验内容来给出实验预习成绩;实验操作成绩是个团队成绩反映每组实验学生在实验过程中的动手能力以及组员之间的相互协助情况;针对提高型和创新性实验，特别是创新性实验，要求以科技论文的形式来撰写实验报告，以此来锻炼本科生的科技论文写作能力。通过三部分综合来给出的实验成绩更注重对知识的掌握、能力的提高和综合素质的培养等方面的考核。
3半导体物理实验课程改革后的成效
半导体物理实验在我校本科教学项目的支持下，购置并更新了实验设备建立了专属实验室，构建了“九—八—五”新实验内容体系，并采用新的教学方式和考核机制，教师和学生普遍感觉到新实验教学体系的目的性、整体性和层次性都得到了极大的提高。教学内容和教学方式的调整，使学生理论联系实际的能力得到增强，提高了学生的积极性和主动性。实验中学生实际动手的机会增多，对知识的渴求程度明显加强，为了更好地完成创新设计实验，部分本科生还会主动去查阅研中英文科技文献，真正做到了自主自觉的学习。通过实验课程的教学，学生掌握了科技论文的基本格式，数据处理的图表制作，了解了科学研究的过程，具备了基本的科研能力，也为学生的毕业设计打下了良好的基础。与此同时，利用新购置的实验设备建立的实验室，在做为科研实验室和创新创业实验室使用时，也取得了优异的成绩。依托本实验室，2015年“国家级大学生创新创业训练计划”立项3项，2016年“国家级大学生创新创业训练计划”立项4项。
4结语
关键词：材料物理化学；课堂教学；模式
作者简介：冯利邦（1971-），男，甘肃庆阳人，兰州交通大学机电工程学院，副教授；刘艳花（1982-），女，甘肃榆中人，兰州交通大学机电工程学院，讲师。（甘肃 兰州 730070）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0105-02
材料物理化学是以物理原理和实验技术为基础，研究材料化学体系的性质和行为，发现并建立材料化学体系殊规律的一门课程。它综合了基础化学、高等数学、普通物理和部分材料化学课程的基础知识，是学生学习后续专业课程的基础，是工科材料类专业非常重要的一门专业基础课。然而，由于材料物理化学课程本身理论性强、概念繁多、内容抽象，加之随着科学的不断发展，课程内容在深度和广度上不断增加，而相对于化学化工类专业，材料类专业的学生学习该课程的课时又少，这使得学生在学习过程中普遍出现思想负担重、畏难心理明显、学习兴趣不高等现象。因此，如何激发学生的学习兴趣，加深学生对抽象概念的理解和深奥内容的掌握，改善学生学习材料物理化学课程的学习效果便成为当前该课程授课教师必须要进行思考和探索的重要课题。本文从以下四方面对工科材料物理化学课程的课堂教学进行了一些探索，借此提高材料物理化学课程的课堂教学效果，以推动材料类人才培养质量的提升。
一、激发学生学习兴趣和求知欲
材料物理化学概念繁多、公式繁杂、枯燥难学，因而提高学生的学习兴趣很关键。兴趣是最好的老师，只有对材料物理化学产生浓厚的兴趣和求知欲，学生才会以极大的热情去学习。笔者通过以下方式来提高学生学习该课程的兴趣：第一，时刻跟踪物理化学和材料科学的发展，适当引入一些前沿知识，使经典知识和前沿知识相结合，强化材料物理化学课程的生命力，同时激发学生学习物理化学的激情。例如在讲解热力学能量转换时结合当前比较热门的光伏发电、新型电池等，分析热力学基本知识在解决能源危机方面的作用，以激发学生学习的兴趣。第二，在讲述热力学三大定律及著名方程时，让学生搜集相关的科学发展史和科学家的逸闻趣事，借此提升学生探究材料物理化学现象的兴趣，并通过对科学家探索真理的过程进行分析，培养学生保持积极向上的学习态度，激发学生探究科学知识的欲望。第三，结合生活中的物理化学现象，在课前提出问题：例如讲解卡诺定理时提出“为什么汽车发动机的效率超不过50%”，在讲解化学平衡的影响因素时提出“为什么乙苯脱氢生产苯乙烯时需要加入惰性气体”等问题，然后让学生带着问题听课，这在很大程度上提高了学生的兴趣和学习效果。第四，让学生参与教学、讨论等，例如在推导热力学函数的基本公式时，可让学生推导Maxwell关系式及其他公式；提出切实可行的小科研课题，引导学生凭借所学的材料物理化学知识，解决科学难题。例如设计实验根据稀溶液的依数性测定物质的分子量，这可进一步提高学生的学习兴趣和主动性。
二、理论联系实际，将枯燥的理论与实际生活相联系
材料物理化学课程理论性强、内容抽象，为了加深学生对材料物理化学抽象概念的理解和深奥内容的掌握，注意收集、整理生产生活中用到物理化学知识的相关实例，并在讲授相关基本物理化学知识时穿插讲解，将枯燥的理论与实际生活密切相联系，借此说明物理化学知识并不是虚无缥缈的，可加深学生对物理化学知识的理解。同时，引导学生注意观察生活中的物理化学现象，促使学生运用所学的物理化学知识解释客观现象，解决实际问题，从而提升学生学习的动力。
例如，在讲解热力学第一定律时，以化工生产中的能量守恒及节能措施、冬季北方热力公司供热防寒等为实例；在讲解热与功的转化时以发动机的效率、空调制冷致热为例子；在讲解稀溶液的两个定律时可参考金属冶炼时助溶剂的作用、生物实验中半透膜的应用等；在讲解稀溶液的依数性时，可以冬天下雪后在路面上撒盐融雪等为例；在讲解相平衡时，讲述相平衡在冶金工艺当中的重要应用，包括枝晶偏析、退火、淬火和区域熔炼等技术的原理和具体过程；在讲解润湿问题时列举超疏水材料的自清洁机制、喷洒农药杀虫等；在讲解胶体知识时可以材料合成中溶胶-凝胶法的运用、用乳液法合成空心微球及在药物输送中的应用等为例；在讲解电化学内容时以太阳能电池的开发、利用电化学反应进行镀膜、海洋船舶的电化学防腐等为例；在讲解吸附作用时以超吸水树脂、超吸油树脂的应用等为例；在讲解开尔文公式时，与人工降雨、暴沸等现象相联系。
三、教学与实验互动，用教学指导科研，用科研反哺教学
物理化学的许多原理、定律都是在大量的实验基础上，通过科学分析、归纳总结而得到的。因此，材料物理化学不仅理论性强，同时实践性也较强。加强材料物理化学的教学与实验互动，在课堂上引入一些物理化学小实验或将理论课的课堂教学转移到实验室，留给学生思考的空间，变灌输式教学为研究式教学，这样有助于学生加深对难懂的理论知识的理解。
另外，教学与科研相长，加强以科研带动教学，以教学引导科研，科研可促进教学内容的更新及教学方法和手段的改进。教师把最新科技前沿和科研成果及时转化为材料物理化学课程的教学内容，可以丰富课堂教学和学生的知识面。同时，激励高年级本科生充当科研助手，带领学生研究和探索教师正在开展的课题，可充分利用学生们活跃的思维促进教师的科研，再进一步反哺教学。
四、探索有效的课堂教学方法
1.传统板书与多媒体授课有机结合
传统板书授课灵活性强，可以有效地控制课堂节奏，能与课程的各个教学环节严密吻合。教师边讲边板书可以引导学生的思路沿着教师的讲述而发展，这有助于学生对材料物理化学各知识点逻辑关系的理解。同时，可以引导学生独立思考，培养学生的逻辑思维能力，这对于一些复杂公式与定律的推导和理解尤为重要。然而，材料物理化学理论性强、公式多、内容丰富但课时少，仅用板书授课课时比较紧张，并且教学的一些重点和难点仅凭用语言描述很难解释清楚，学生接受效果有限。
与传统板书相比，多媒体教学直观形象、信息量大，可将抽象难懂、枯涩的教学内容更加便利、直观生动地表现出来，有助于学生掌握概念、规律和加深对材料物理化学深奥内容的理解，同时可节省大量宝贵的教学时间。但是，在进行公式的推导和讲解时，学生一味盯着屏幕接受而不愿进行主动思考，缺乏学习的主动性和积极性，这严重影响了学生对公式的理解和掌握。所以，单纯用多媒体授课也不适合本课程的教学。
因此，在材料物理化学课堂授课时，探索将传统板书与多媒体授课有机结合，根据教学内容选择合适的授课手段，实现各个教学手段的优势互补，从而达到较好的教学效果。例如，对于理论性强的内容、重要概念、重要定律、公式推导和典型例题的讲解及习题的解答，应以板书的形式进行授课；而对于那些理论性较少且偏重于介绍性的知识，应以多媒体的形式进行授课。
2.其他教学方法的运用
突破单向灌输模式，坚持以学生为主体、教师为主导的原则。教师根据授课的具体内容，精心设计，实施启发式、讨论式、交互式等教学方法，引导和激励学生积极参与教学，巧妙运用提问甚至追问方式活跃课堂气氛，鼓励学生发表意见，引导学生参加讨论，在争辩中得出正确的结论，从而提高教学效果。其次，探索通过电话、E-mail、qq等方式进行课程辅导和习题答疑，使学生随时加深和巩固对相关知识的理解。
以上是对材料物理化学课程教学方面的初步探索，在以后的教学工作中，还要继续不断探索、发展和完善，以进一步丰富教学内容和教学方法，使材料物理化学课堂教学更加丰富多彩，以实现教学效果的最优化，最终使材料物理化学的教学质量得到极大提升。
参考文献：
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[2]邵光杰，王锐.物理化学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，
关键词：材料性能学;课程改革;实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）43-0104-03
教书育人是高校的基本功能之一，教学质量关系到培养人才的质量，是高校赖以生存和发展的基础。随着社会的发展，高等教育改革与发展的深化，学科之间的交叉、重组和优化，以前针对某个专业开设的一些课程已经不能满足科技发展的要求，必须进行改革。
一、课程性质与特点
“材料性能学”课程是材料科学与工程专业主干课程，是一门重要的专业基础课，是学生专业素质和专业基础的重要组成部分，对于学生的就业和进一步深造都有着重要的影响。很多材料专业都开设了相关课程[1，2]。我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料性能”，讲授对象是无机非金属材料专业的本科生。根据教育部提出的拓宽专业口径，按专业大类进行人才培养的基本思路，我校从2005年开始按一级学科专业“材料科学与工程”招生培养。根据培养方案，原“无机材料性能”变更为“材料性能学”。“材料性能学”是联系材料微观结构与宏观性能的一门重要课程，既是材料科学与工程学科的重要研究内容，也是材料生产和应用的重要基础，是材料科学与工程专业学生的必修课程。通过本课程的学习，使学生具备以下能力：根据材料的性能参数判断材料的优劣，立足材料的性能正确选择和使用材料，改变材料的性能从而探索新材料、新性能、新工艺，为最终实现建立材料结构―性能―制备―应用之间的关系――这一材料学科研究的最终目标打下理论基础。在教学过程中，注重培养学生的研究能力、工程素质和综合应用能力，创新实践能力和团队合作能力，以及应用专业知识和技能解决材料科学与工程领域复杂问题的能力。
本课程具有如下特点。
1.内容广泛，学科交叉性强。“材料性能学”不再是针对某一种材料，而是针对材料大类，涉及材料种类众多，同时涉及的性能也是多方面的，有力学性能、物理性能和化学性能等。力学性能内容广泛自不必说，很多学校的材料力学性能是一门单独的课程;物理性能涉及热、光、电、介电、磁等性能;化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等。涉及物理、化学、力学、材料科学基础、材料研究方法、材料工艺等[3]。
2.与工程实际联系紧密，同时兼具叙述性与理论性。“材料性能学”课程是介绍材料各种主要性能的基本概念、物理本质、影响因素、变化规律、性能指标的工程意义以及测试、评价及应用。各种性能的物理本质和变化规律与材料的化学成分及基本结构间的关系较为抽象，理论性较强，同时，由于涉及的性能众多，各性能的指标、测试、评价与应用等具有一定的叙述性。
3.理论与实际相结合，实践性强。材料的各种性能都有一定的应用场合，或者根据不同的应用要求，需要特定的性能，因此，无论是材料各种性能本身的测试和研究还是和工程实际相结合都具有很强的实践性。
二、课程存在的问题和改革的必要性
1.专业拓宽的影响。我国的高等教育最初照搬苏联模式，培养“专业”人才，但是随着社会的发展和科学的进步，交叉学科和新兴学科兴起，原来狭窄的专业模式已难以适应我国经济发展的需求，更阻碍了科技的进步。因此，教育部于1998年进行了大范围的本科专业目录调整，我校的材料专业也于2005年按材料科学与工程一级学科专业招生，相应的课程也改为“材料性能学”，但是教学内容和教学大纲仍然沿用了过去“无机材料物理性能”课程的教学体系，讲授的内容变化不大。
2.课程教学本身存在的问题。传统的课堂教学以教师讲授为主，教学方法相对单一，而“材料性能学”课程具有理论性较强和讲授的概念较为抽象的特点，传统的讲授方法很难让学生迅速而有效地理解教学内容。因此，如何把抽象和艰深的理论内容深入浅出地展现给学生，让学生迅速有效地理解教学内容是一个难点，同时也是课堂教学的重点。目前，虽然采用了多媒体课件，但是大多是用PowerPoint制作的简单课件，其表现力仍有限，在教学效果上力不从心。
3.由于条件限制，目前我校的“材料性能学”课程只有理论教学环节，而没有实践教学环节。但该课程本身是一门实践性很强的课程，缺少实践教学使得学生在接受教学内容上产生了一定的困难。“我听过就忘了，我看见就记住了，我做了就理解了”是华盛顿儿童博物馆上的格言，这不单对幼儿适用，对刚刚迈入成年的大学生也是适用的。因此，要想办法创造条件开展实践教学。
三、教学改革措施
1.课程体系和教学内容改革。我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料物理性能”，侧重点是无机非金属材料物理性能，随着专业面的拓宽和人才培养模式的调整，调整后的“材料性能学”，从材料种类来说不能再拘泥于单一的无机非金属材料，而要整合金属材料、无机非金属材料、高分子材料等相关性能;从性能上来说要从物理性能拓宽到力学性能、物理性能和化学性能。对这些内容进行综合优化，形成系统理论。课程内容要涵盖主要材料主要性能的基本知识和理论，同时要紧跟学科前沿，涵盖新模型、新概念和新技术。在目前条件下，应选用合适的教材，同时争取重新编写教材以切合课程体系。课程体系的调整，使得课程涵盖内容大幅增加，但目前大学本科教育的趋势是课时大幅减少，我校“材料性能学”课程为48学时，课时大幅压缩，要想涵盖全部内容存在很大难度，在内容的广度和深度上存在矛盾。在这种背景下，课程体系和教学内容的改革是重点也是难点。在课程内容的设计上，以“宽口径、强基础、重实践”为指导思想，培养具有扎实基础理论和较强实践能力的复合型人才为目标。教学重点与学校实际情况相结合，根据材料专业的实际情况确定课程的内容和要求，分清主次，哪些是必须的，以“必须、够用”为度。“材料性能学”课程主要包括如下七个模块：材料的力学性能、热学性能、电学性能、介电性能、磁学性能、光学性能和化学性能。在各个模块中，以每种性能的基本概念―物理（化学）本质―影响因素―性能指标的工程意义―指标的测试、评价及应用为主线贯穿始终[3]。同时，教学内容需体现科技的发展，适时讲授相关领域的研究动态和发展前沿，保持教学前瞻性，拓宽学生的视野，激发学生的创新意识。
2.教学方法和教学手段改革。传统的教学模式是一根粉笔加一本教科书贯穿一堂课，现在用上了多媒体[4]，但很多时候只是把板书搬到了PPT上，仍然是教师讲、学生听，对于抽象的概念和理论，学生难于理解和掌握。在教学方法上，要改变传统教学模式，综合运用启发式、讨论式、案例式等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
在教学手段上，一要完成多媒体课件制作：充分运用文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种媒体素材，制作多媒体课件，把抽象、复杂的理论内容生动形象、深入浅出地展示给学生，加大课堂教学的信息量，一定程度上降低课时压缩的影响;二要建立网络教学环境：利用网络平台，建立和完善课程网站，利用课后延伸环节，为学生的自主性学习提供条件。
3.实践环节建设。实践是工科教育的灵魂，教学中实践环节的设置有利于学生的学习和理解，有利于学生创新思维和创造性的培养。本课程由于条件的限制，目前并没有实践环节。因此，一方面要积极向学院、学校申请资源，努力争取建立基本实践条件，同时在目前条件下，充分利用现有的条件，探索开展实践教学的方法。
四、教学改革实践示例及效果
材料对电场的响应主要有两种，一种是带电粒子的长程运动，称为电导，一种是带电粒子的短程运动，称为极化，内容很多也很复杂。以往的教学中要分别介绍电子电导、离子电导、半导体、介质极化等[5]，这些内容理论性强，学生不容易理解，也很难产生兴趣。因此，在教学中采用“应用先行”的办法，以生活中和高科技领域中的应用为引子，引导学生发现材料的独特性能，激发学生的学习兴趣;发现了材料的独特性能后，引导学生分析研究其中的原理、机制和物理本质;然后再从物理本质出发，分析影响材料该性能的因素，从影响因素出发，进一步分析讨论改进、提高材料性能的方法和实现手段;再从性能出发，分析材料可能的其他应用，启发学生的发散思维和创新精神。实践示例：材料的热敏特性教学。材料的热敏特性是指材料对温度变化具有响应的特性，材料的热敏特性在许多领域具有广泛的应用，是许多功能材料的基础。对于这个特性，首先从家庭日常使用的电饭煲出发。为什么电饭煲能够自动把饭煮好？这个问题引起了同学的兴趣，同学纷纷发言：有的说通过电加热把饭煮熟，教师追问电饭锅怎么知道熟了，既不会夹生也不会焦掉？有同学说那应该是有传感器，教师追问会是什么样的传感器呢？带着这一系列的问题和各色各样的答案，教师对问题进行总结：电饭煲煮饭是把适量的水和米混合在一起，通过电加热，水的温度逐渐升高直至沸腾。沸腾后，由于水的沸点在一定的大气压下是恒定的，在我们生活的低海拔地区基本上可以认为是保持100℃不变，因此锅底的温度一直保持100℃不变。随着时间的延长，一部分水分被大米吸收，另外一部分水分慢慢蒸发，直到饭熟后，锅底没有了液态水，锅底温度升高，此时电饭锅就需要停止加热，否则饭要烧焦了。这一点电饭锅是如何做到的呢？此时该我们的主角――热敏材料闪亮登场了。有一类材料他们的电阻随温度升高而显著地变化，饭没熟，温度在100℃时，材料的电阻比较小，线路导通，发热元件工作;当温度超过100℃达到103℃时，电阻突然上升几个数量级，此时线路断开，停止加热，这种材料称为“正温度系数（PTC）热敏陶瓷”，可以作为恒温发热元件，电阻突变的点称为“居里点”。不同材料的居里点不同，通过调整材料的成分和结构可以调整居里点，做成各种各样不同的元器件，应用于不同的场合。这时引入科学的概念，进行课堂核心内容讲授――PTC效应的机理及影响因素，介绍热敏材料及其应用，介绍相关的知识点。除了PTC效应，还有NTC效应――负温度系数等。核心知识点讲授完成后，进一步发散，除了电阻对温度变化的响应，还有材料的其他性能如介电常数、电流、磁化强度等都对温度变化有响应，如介电常数―温度敏感的铁电材料、电流―热量敏感的热释电材料、磁化强度―温度敏感的磁性陶瓷等。介绍相关特性，布置小组讨论作业：介电常数―温度敏感、电流―热量敏感、磁化强度―温度敏感的机理、影响因素及应用等，引导学生利用学校图书馆的数据库，查阅科技文献，了解相关问题的最新研究发展动态。学生每4～5人分为一组，选择感兴趣的内容进行研讨，利用教材和参考书对每一个主题所涉及的性能的基本概念、物理本质和影响因素进行分析，查阅科技文献了解材料的应用领域及最新研究方向和成果。每个小组提交一份研讨报告，同时准备演讲PPT，进行演讲汇报。演讲过程中，学生积极提问、质疑、讨论，形成了良好的学习氛围，培养了学生的团队协作能力、创新能力及领导力。
“材料性能学”是材料专业的一门主干课程，随着专业的调整以及课程本身的特点，必须对其教学内容、教学方法进行改革。文中提及的一些思路，有些已经实施，也取得了较好的效果，有些仍需创造条件进行实践，在教学实践中不断完善。学生掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变化规律、性能指标及其工程意义;了解影响材料性能的主要因素，材料性能与化学组成、组织结构之间的关系，从而为判断材料优劣、正确选择和使用材料，改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础，培养学生的知识应用能力和创新能力。
参考文献：
[1]成都理工大学 材料物理性能精品课程申报网站http：///qvy/
[2]武汉理工大学.材料力学性能[EB/OL].精品课程网站
http：///details？uuid=ba97957d-
122e-1000-8376-144ee02f1e73&courseID=X0500304.
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