复合材料专业中材料物理课程教学改革探讨

张　超，孙冠三

（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001）

·化工教改与实践·

复合材料专业中材料物理课程教学改革探讨

张超，孙冠三

（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001）

针对当前复合材料专业材料物理课程在教学中所面临的问题，结合课程特点和专业特色，对材料物理课程的教学提出了几点建议。首先，需要根据专业开设课程，优化教学内容，合理安排课时；其次，改进教学方法，提高学生的学习兴趣；第三，还要培养学生的创造性思维。

复合材料；材料物理；教学改革

材料物理是通过物理学中的原理、定律来解释材料中的各种现象，研究材料的微观结构、组织形式、化学组成、物理性能以及它们之间相互关系的一门学科[1]。从物理学的一些概念、原理、定律出发，根据材料的特点和性能建立模型，揭示材料的微观结构特征、性能以及这些材料在各种环境下的变化及其规律，并对产生这些现象背后的物理本质进行总结，为未来材料的生产和科学研究做准备。

材料物理是复合材料专业的一门核心课程，通过学习可以让学生掌握复合材料制备、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能，能够运用物理和数学等方面的基本理论和基本知识解释材料在宏观和微观上的结构和性能。但此课程大部分讲述基础理论，课程内容较多，一部分理论和公式比较抽象，学生不太容易理解，容易因枯燥而失去学习兴趣，等到课后自己想学的时候又一知半解，时间一长就慢慢失去学习的动力。鉴于学生在学习材料物理这门课程时存在的问题，结合教学实践，探索出以下解决方法。

1　优化教学内容，合理安排课时

材料物理主要讲述材料中的物理现象及其本质机理和应用。全书主要教学内容包括：材料的电子理论、材料的晶态结构、晶体缺陷、材料的固态相变、材料的固态扩散、材料的电学性能、材料的磁学性能、材料的热学性能、材料的力学性能和材料的光学性能等内容。从中可以发现，材料物理综合了材料学中的晶体结构、相变、扩散以及物理学中的电学、磁学、热学、力学和光学等各个方面内容，理论知识较多，概念和公式抽象难懂，对材料学和物理学的基础知识要求较高，加上课时有限，教学内容较多，让同学们在学习中觉得更加困难。所以需要对教学内容和课时安排做一些改进。目前我校复合材料与工程专业开设的主要课程有材料化学、材料科学基础、大学物理、复合材料学、复合材料原理、流体力学等专业必修课，结晶学、高分子物理、高分子材料、流变学等专业选修课，由此我们发现，本专业学生需要学习的课程种类多，学时多，一些课程的内容存在不必要的重复，加重了学生的负担，影响教学质量，所以就需要教师从整个专业出发，筛选出重复的内容，以决定这些重复内容在哪门课进行重点讲解[2]。比如材料物理中的晶体结构内容和结晶学、材料科学基础中的一些内容重复，显然，结晶学中的晶体结构知识更加重要，所以在材料物理中可以适当减少晶体结构章节的课时，只需有所了解，更详细的学习可以放在结晶学这门课程上。这样就可以节约一些课时，把更多的时间放在学习其它知识点上，提高课堂教学效率，增加学生学习的知识量。

2　改进教学方法，提高学生学习兴趣

材料物理对复合材料与工程专业的学生而言是一门非常重要的基础课程，与专业理论知识紧密联系，学好这门课程可以使学生更好地学习复合材料专业的其它知识。但本课程内容较多，且有一定难度，容易使学生厌倦而失去学习兴趣，因此就要采取行之有效的教学方法，在有限的时间内高效率、高质量地完成教学任务。通过学生积极主动的学习，配合老师的点拨指导，培养学生运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发。

2.1合理利用多媒体教学

材料物理教学过程中有许多抽象难懂的内容，可以利用网络资源寻找适合的视频素材，利用多媒体设备进行教学，通过动画视频演示出来，不仅能够帮助同学们更好地理解知识点，而且提高了同学们的学习兴趣[3]。例如，在讲解半导体霍尔效应时，可以通过多媒体动画演示，让同学们了解不同材料的导电性能和导电机理，使其对物理规律的认识更加深刻，从模糊的理解到更加感性的认识，为以后学习理论知识打下坚实的基础。但也不能过度依赖多媒体教学，过多使用多媒体教学会使教师和学生之间缺乏必要的交流和互动，教学效果不佳，所以应该给学生充足的时间去提问、发言、补充，让学生能够充分地融入课堂。

2.2教学相长，全面发展

为了能够使学生们更容易理解所学知识，教师应该尽量用通俗易懂的语言将科学的理论讲述出来。在进行公式推导以及讲解一些理论时，可以列举一些相关的实例来具体说明，也可以穿插一些科学家在提出这些理论背后的故事，让同学们知道这些科学理论来之不易，使大家产生共鸣，培养学习兴趣，提高学习动力；另一方面，教师也要不断地更新教学思想，丰富教学内容。随着科学技术的发展与进步，材料物理一些前沿的新概念、新动态、新成果不断更新，这就要求教师要将这些新成果、新技术与现有的教学内容联系起来，把前沿的知识引进课堂，实现教学内容的扩展和更新。此外，教师在传授学生知识的同时也要注重自身能力的培养，积极引导学生进行自主学习，变被动学习为主动学习，培养学生独立思考问题和解决问题的能力。在课后的复习过程中，学生如果遇到有不懂或者难理解的地方，可以让同学们把这些问题进行汇总，去除那些重复的内容。教师挑一些同学们反映较多的、有代表性的问题，安排一些课时集中为同学们解答，这样可以在有限的教学课时内，尽最大可能提升教学效果，增加教学知识量。

2.3理论与实践相结合

课堂教学要与实践相结合，要充分利用已有的实验室资源。学生可以在课余时间跟随老师走进实验室，更加形象地了解物理现象的原理。在学习材料的光学性能时，可以通过观察样品的荧光光谱、光致发光的测试与分析，加深对材料光学性质的理解；另一方面，对于没有的实验设备，教师要向学校提出增加相关教学经费，购置实验设备，逐步完善实验平台，以提升教学质量。通过实践教学，学生可以接触到先进的实验仪器以及科学的试验方法，提高学生动手能力和分析问题、解决问题的能力[4]。

2.4激发学生学习热情

教师不仅要讲解教学目标规定的教学内容，而且要将科技前沿信息带入课堂。通过讲解前沿科技信息，不断激发学生的学习积极性和学习热情，激发学生的求知欲，启迪其思维，激励其探索精神。比如在讲解材料电学性能的霍尔效应这一节时，可将清华大学薛其坤院士带领的团队最新发展的，具有诺贝尔奖级的量子反常霍尔效应讲解给同学们听，以振奋人心，激励同学们的学习热情。又比如在讲授材料的“光学性能”这一章节时，可以列举材料的透明和不透明等现象背后的物理机理以及此种现象在雷达、隐形战机等材料中的应用，这样既讲解了材料物理在相关领域上的具体应用，也拓宽了学生的视野，扩大了知识面，增加了学习的积极性和主动性。

3　培养创造性思维

教师在传授知识的同时，还要注重培养学生的创造性思维。通过培养学生的创造性思维，不仅能够帮助学生更好地学习新知识，而且能够让学生们发挥主观能动性，创造新知识，这对于培养新世纪人才具有重要的意义。此外，材料物理这门课程涉及到许多功能材料的性能，有的问题需要综合不同方面的知识来解决，这就要求学生能够灵活运用所学的基础知识，建立多维的知识系统，创造性地发现新型功能材料[5]。

4　结束语

材料物理作为复合材料与工程专业的核心课程，教师不仅应该注重专业知识的传授，而且应该培养学生自主学习的能力，充分调动学生的学习热情。结合本专业的特点，本文主要在教学内容、教学方法和培养学生的创造性思维等方面对材料物理课程提出了几点建议。随着科学与技术的快速发展，作为高校教师要对材料物理教学方法和教学内容进行不断探索和补充，这不仅需要教师不断提升自身的综合素质，而且需要师生的共同配合与努力，只有这样才能培养出德、智、体全面发展的，掌握复合材料专业的理论基础和实验技能，适应现代化复合材料产业的高级技术人才。

[1]沈国柱，姚义俊，刘斌.《材料物理》专业课的教学与改革探讨[J].中国科教创新导刊，2012，22：73.

[2]潘成岭，童磊.复合材料与工程专业物理化学课改意见[J].考试周刊，2014，75：6.

[3]刘亚冰.材料物理课程教学内容与教学方法研究[J].长春教育学院学报，2015，31：74.

[4]刘忠良，刘亲壮，朱光平，等.材料物理专业真空实验课程体系的构建[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2014（4）：71.

[5]李艳红，李鹏，郭思辰.材料物理课程改革与创新能力培养[J].科教文汇，2008（12）:182.

Discussions on the Teaching Reform for the Materials Physics of Composite Materials Specialty

ZHANG Chao，SUN Guan-san
（School ofMaterials Science and Engineering，Anhui UniversityofScience and Technology，Huainan 232001，China）

In viewof the present teaching problems of material physics in composite materials specialty，several suggestions on the teaching reform of material physics are put forward by combining with the course and professional characteristics. Firstly，the teaching contents of the material physics need to be optimized and the class hour should be rearranged according to the offered professional courses.Secondly，the teaching methods need to be improved to motivate the students'interest in learning.Furthermore，the students'creative thinkingshould be cultivated.

composite materials；material physics；teachingreform

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.049

G642.0

A

1008-553X（2016）04-0129-03

2016-04-30

张超（1984-），男，博士，讲师，从事复合材料与工程专业教学工作，13955434191，jsxzzhangchao@126.com。