《固体物理学》教学改革探索

孙科伟

【摘要】本文从理工科学生的实际情况出发，结合固体物理学课程的特点，介绍了在教学内容、教学方法等方面所做的一些改革。

【关键词】固体物理 教学改革 教学模式

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0178-02

固体物理学是研究固体的性质、它的微观结构及各种内部运动，以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的学科。它是物理学中内容较丰富及应用较广泛的分支学科之一。固体物理学主要包括了晶体结构、固体的结合、晶格振动、能带理论、外场下晶体中电子的运动、金属电导论、半导体电子论等基本内容。其涉及到晶体结构学、大学物理、热力学及统计物理和量子力学等许多学科的相关知识，是一门理论性很强的课程。本文主要从固体物理学在面向杭州电子科技大学应用物理及电子信息专业学生的培养要求及特点，结合作者在讲授固体物理学的一些心得和体会，在教学内容、教学方法手段等方面提出了一些教学改革的新探索及新措施。

1.教学改革思路

传统的教学模式都是以教师为主体，学生只能被动地接受知识，往往就失去了学生在学习中的主体地位，造成他们的思维模式单一、狭窄、闭塞，缺乏获取知识的自主性能动性和创造性。为了实现培养创新型应用型人才的目的，贯彻新的教学理念，在教学中不仅需要发挥学生的主体作用，也要充分发挥教师的主导作用。在多次的固体物理学的教学工作中，作者通过教学反思逐渐形成了一些新的教学改革思路，同时利用我校网络教学平台实践了一些教学内容、教学方法的改革新措施，具体包括：1）课程内容体系结构改革创新；2）教学组织创新；3）教学方法创新。

2.教学内容改革

近年来，我校固体物理课程作为必修的基础理论课学时为48学时，要在有限的时间内完成所有的教材内容是不可能的。因此，必须根据我校两个专业学生的培养要求精选课堂上应讲授的内容。首先是教材选择上，国内外已经有大量经典教材，作者经过比较选择了比较精简的教材，即黄昆编著北京大学出版社出版的教材《固体物理学》，同时以黄昆原著韩汝琦改编，高等教育出版社出版的《固体物理学》为主要的参考教材。

在固体物理学本科教学内容上，分为基本内容及选修内容两个部分：

（1）基本内容主要包括6个章节，即晶体的几何，晶体的结合，晶格振动和晶体热学性质，能带论，金属电子论。

（2）选修内容包括：相图，晶体中的缺陷和扩散，半导体电子论，固体磁性，超导电的基本现象和基本规律。

基本内容主要在课堂里通过多媒体教学进行授课。这样在授课过程中能保证有足够的时间用于物理模型、数学推导及物理意义上的分析讨论。

对于选修内容则主要利用我校网络教学平台上传了相应的多媒体课件及课程视频，学生可以根据个人专业或兴趣爱好选择一个部分自我学习，比如电子信息专业学生，可要求其完成半导体电子论有关章节的自学。另外，作者也补充了一些阅读材料，其包括一些有趣的物理学史及与固体物理学科相关的科研前沿知识，比如在“超导电的基本现象和基本规律”补充了最近超导科学领域由中国科技大学陈仙辉教授等人完成的系列成果“铁基高温超导”等。通过补充材料的阅读，可以让学生了解科学发展规律的一些共性，掌握一定的科学研究方法，锻炼其科学思维观。

3.教学方法改革

（一）教学组织创新。传统的教学组织方法，主要是教师讲授，学生被動接受知识的形式。这样往往不利于调动学生的自主学习及创新能力的培养。针对这种情况，作者尝试增加师生互动环节。在我校的网络教学平台中的学习交流栏目给出一些章节的思考题，主要考察学生对物理本质问题的掌握情况。学生也可在学习交流栏目提出自己的疑难问题，教师及其他学生都可以对此做相关解答。这样不仅有效地提高了师生互动，也增强了学生独立思考的能力。

（二）教学方法创新。作者尝试小范围引入MOOC课程的教学模式。例如选择教材中“三维周期场中的电子运动”这一小节录制了授课视频，并利用我校网络教学平台上传了相应的视频及授课的多媒体课件。由于此前已经在课堂上完成了“一维周期场中电子运动的近似分析”的详细授课，学生对此类问题的处理方法及推导已掌握，完全可以进一步通过网上视频及学习资料自己独立完成相关小节的学习。同时留出约一个课时的时间要求学生根据学习内容研究讨论三维系统与一维系统电子运动的不同之处，需要注意哪些新问题。最后，再由教师进行总结。可以让学生在完成“任务”的过程中，培养分析问题、解决问题的能力，培养学生独立探索及合作精神。

4.结束语

对本科生开设的固体物理课程，不仅需要教师教授相关物理概念和知识，还要注重学生独立思考能力的培养。在教学内容上，加入一些物理学史及辅助的阅读材料可以让学生了解学科发展及前沿的一些进展，增加学生视野并激发学生的学习兴趣。在教学方法上，通过组织创新和方法改进，引入师生互动环节和一些新出现的较为先进的教学手段，如MOOC课程的教学模式等，可培养学生的学习主动性，培养其创新意识。总之，以学生为主体，坚持以学生为本，不断改革才能达到提高教学质量，培养高素质人才的目的。

参考文献：

[1]张国光，李琴.固体物理课程教学探索[J].江西化工，2014（02）.

[2]张淑华.教学改革研究与实践[M].化学工业出版社，2007.