《材料物理性能》教学模式的探讨

段星+秦海英

摘要：《材料物理性能》是材料科学与工程专业本科的一门专业基础课，本文针对《材料物理性能》的教程教学内容、教学方式提出了具体的教学改革措施。实践证明，通过课堂上突出重点知识，优化教学内容，采用多样化的教学方式，将教师的科研成果和科研认知融入到教学中，加强理论与实践之间的联系，可以有效地提高教学效果，增加学生的学习积极性和主动性，为培养创新型和应用型人才奠定基础。

关键词：材料物理性能；教学改革；教学效果

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0123-02

随着科技的发展和社会的进步，愈发迫切地要求大学培养富有创新精神和实践能力强的新型技术人才，因此大学教育应该倾向于培养学生的自学能力、科研能力、实践能力、创新精神和注重学生之间合作精神的培养。《材料物理性能》作为材料科学与工程专业的主要专业基础课程之一，将为学生以后从事与材料相关的工作和研发奠定良好的基础。该课程将理论和实践相结合，综合性很强，与《高等数学》、《量子物理》、《结构化学》、《物理化学》、《材料科学基础》等课程内容交叉较多，而且知识点抽象、深奥，学生理解和学习起来难度较大，因此，如何提高《材料物理性能》课程的教学效果及学生学习积极性和主动性显得尤为重要。作者根据在《材料物理性能》课程中多年的教学经验，针对《材料物理性能》这门课教学中存在的问题，通过对教学内容优化和拓展、教学方法的多样化和综合化、教学与科研和实践紧密结合等方面进行探索和实践，以期提高教学效果，为社会培养创新型和应用型人才奠定基础。

一、教学内容优化和拓展

《材料物理性能》涉及的范围很广且课程内容很多，包括材料的电学性能、热学性能、光学性能、磁学性能、力学性能及其应用，但我院开设该课程的课时较短，只有32学时，如何在有限的课时内让学生充分了解并掌握该课程的内容是教学中的一个难点，这就要求老师结合自身专业的特点，突出重点知识，优化教学内容。对于我院材料科学与工程专业的学生来说，有单独的《材料力学性能》课程，因此该课程的教学内容主要集中在电学、热学、光学、磁学物理性能上，重点讲解材料性能与组成、结构和构造之间的关系及各种性能之间的相互制约与变化规律，从而为学生判断材料优劣、正确选择和使用材料、改变材料性能、研究和开发新材料、新性能、新工艺打下理论基础。

高等教育不同于中学和其他各种职业教育，其教学内容具有前沿性，随着社会、科技和市场的快速发展，各种新的知识和产业逐渐涌现，因此高等教育中要求教师不能仅局限于向学生传授书本上的知识，也要结合科研和市场的发展时刻更新和优化教学内容，向学生介绍最新的科学成果和研究动态，拓宽学生的知识面。结合我院各位教师的研究方向，主要有压电铁电陶瓷、光催化、热电材料、锂硫电池、电化学、半导体、白光材料、温度探测等，这些研究方向与《材料物理性能》课程的内容息息相关，可以将之做成小的专题分享给学生，强化、拓展及加深学生对理论专业知识的理解，了解最新的科研成果，有助于学生积极思考所学知识，走到科学的前沿。

二、教学方法的多样化和综合化

现代科技的发展使得高校的教学方法趋于多样化和综合化。计算机的普及化将多媒体教学法应用到课堂上，可以将一些抽象的知识直观、形象地表达给学生，提高学生学习的兴趣和主动性。例如讲解能带理论中的紧束缚近似这一内容时，由于原子和电子是看不见摸不着的，电子云的重叠和能级的分裂对于初学者很难理解，将之以图像和动画的形式展现给学生，不仅促进学生对教学内容的理解而且提高了课堂的教学质量。

教学应该是老师与学生之间的双向交流活动，教学中不能一味地只强调“教”的作用，而是应该让学生积极地参与到教学中，最大限度地发挥学生的潜能，这对培养学生的自主学习能力和创造性有很好的促进作用。比如在讲解光学性能这一内容前，首先抛出几个日常生活常见的问题：天空为什么是蓝色的，正午和傍晚太阳的颜色为什么有区别，雨后为什么会有彩虹，玻璃为什么透明，灯光为什么五颜六色等，让学生带着问题听课，这样能集中学生的注意力和培養学生独立思考的能力。课堂上经常给学生提一些涉及教学内容的论题，让学生自由地表达自己的观点，并分析讨论哪些观点可取，哪些观点有待改进。同时结合生活中的具体现象，进一步加深学生对各种物理性能的认识和理解，比如以极光为例，提出地球的南北极为什么会出现极光这一问题，解释极光形成的机理，从而让学生理解电与磁之间的关系，将课本的理论知识转化为实际应用，有效地提高学生的理论应用能力和分析能力。与单向“填鸭式”及“满堂灌”的传统教学方法相比，这种启发式、互动式、诱导式的教学手段更能促使学生发散思维，激发学生学习的积极主动性，增强学生的交流能力。

三、教学与科研紧密结合

现在及今后大学里的教师都是教学科研型的，教师将自己的科研认知和成果及科研者的精神和态度融入到课堂教学中，提升学生的专业兴趣度。课下鼓励学生积极地参与到老师的科研项目中，教师可以选择一些具有科研价值但又对本科生来说难度不高容易上手的课题，让学生独立去完成，鉴于此，我院每年以项目的形式资助开展“新苗计划”，将高年级的学生组成团队，让他们走进实验室，协助青年教师去完成科研工作。本人带领学生开展“稀土有机框架材料的设计合成及其荧光温度探测”课题，并将科研成果整理后发表论文和申请专利，同时打算参加“挑战杯”大赛。经过近几年的培养，我院的学生在科研创新、发表论文、申请专利方面都取得了优异的成绩。这种将教学与科研紧密结合的方法能够锻炼学生的创新能力和团队合作能力，培养学生独立分析问题解决问题的能力，且实现学以致用，真正地将理论知识应用于实际，同时在提高大学生综合素质能力方面起到了一定的作用。

四、理论与实践相辅相成

大学教育不能仅仅只教会学生原理性和理论性知识，更应该注重培养学生将所学的知识转化为应用的能力，因此在教学中加重实践教学的比例，既能巩固和加深学生的理论知识，提升学生对材料专业的兴趣，也能培养学生的实践和创造能力。材料物理性能实验课是培养学生实践能力的重要环节。如在钢热膨胀系数及相变点的测定实验中，可以让学生自己设计实验，包括选择何种热处理工艺及温度和保温时间，然后通过实验数据得出热膨胀系数随温度的变化曲线，分析不同热处理工艺对材料显微组织的影响。还可以组织学生走进与材料物理性能相关的企业进行参观实践，进一步加深学生对理论知识的理解和掌握，提高学生应用知识的能力，增加学生的学习兴趣。

五、結论

随着科技的进步和社会的发展，社会对人才的需求越来越高，如何在有限的时间培养创新型和应用型人才是高校和高校教师所不断探索和研究的课题。《材料物理性能》是材料科学与工程专业的主要课程之一，在授课中，重点突出材料性能与组成、结构和构造之间的关系及各种性能之间的相互制约和变化规律的讲解，将与之相关的科研成果和科研认知融入教学中，提升学生学习的积极性和主动性；通过多样化的教学模式，使学生在掌握理论知识的同时也能拓宽知识面，增加学生的专业兴趣度和交流能力；将理论与实际相结合，培养学生的应用能力和创新能力。

参考文献：

[1]梅瑞斌，包立，齐西伟，王晓强，郝闻达，黄明丽，王海旺.浅谈以创新教育为目标的教学改革[J].教育教学论坛，2016，（43）：90.

[2]宋波，郭宁，何洪，陈志谦，李路.“材料物理性能”课程教学改革探索[J].西南师范大学学报（自然科学版），2015，（40）：144.

[3]元勇军，钟家松，陈大钦.《新能源材料》课程教学模式探讨与思考[J].教育教学论坛，2016，（22）：182.

[4]江民红，陈国华，唐艳平，陈旭，刘心宇.材料物理性能实验的教学现状分析与教改思路[J].桂林电子科技大学学报，2008，（02）：72-74.

[5]李艳红，李鹏，郭思辰.材料物理课程教学改革与创新能力培养研究[J].科教文汇（下旬刊），2008，（12）：192.

[6]徐海燕.《材料物理性能》课程教学方法探析[J].科技创新导报，2009，（16）：171.

[7]刘勇，闫牧夫，王玉金.基于项目的课程教学——以《材料物理性能》为例[J].热处理技术与装备，2016，（05）：86-88.

[8]高荣礼.应用型本科院校材料物理性能课程改革探索[J].教育教学论坛，2015，（51）：134-135.

Discuss of Teaching Mode of "the Physical Properties of Materials"

Duan Xing，Qin Hai-ying

（College of Materials & Environmental Engineering，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou，Zhejiang 310018，China）

Abstract：The physical properties of materials is one of professional basic course of major of materials science and engineering. Based on the content of courses and teaching approach of the physical properties of materials，the article put forward the concrete measures of teaching reform. The practice has proved that it can effectively improve the teaching effect and increase the students'learning enthusiasm and initiative through highlighting the important knowledge，optimizing teaching contents，adopting diversified teaching methods，integrating the research efforts and scientific cognition into teaching and strengthening the connection between the theory and practice，which can lay the foundation for cultivating innovative and applied talents.

Key words：the physical properties of materials；the teaching reform；the teaching effect