固體物理課程師范特色建設與研究

摘要：固體物理是凝聚態物理學的基礎和重要組成部分，內容豐富、應用廣泛。但由于師范院校和其他類型的院校培養目標不同，固體物理教學的要求也有所不同，本論文根據師范特色對固體物理課程教學進行了一系列改革、探索。

關鍵詞：固體物理；師范特色；討論式教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）41-0210-02

固體物理是孕育高新技術的沃土，它已成為現代物理的重要分支，應用性突出。本科生通過對本課程的學習，一方面是對以前所學理論的應用，另一方面也為今后學習、掌握現代高新技術和從事科學研究打下基礎。因此綜合大學、師范院校以及許多工科院校都普遍開設了這門課程。由于師范院校和其他類型的院校培養目標不同，固體物理教學的要求也有所不同，根據師范特色我們對固體物理課程教學進行了一些改革、探索。

一、整合教學內容體現師范特色

由于固體物理課程的內容豐富涉及面廣，具有很高的前沿性和實用性，是將來從事凝聚態物理專業科學研究的基礎；同時也是師范生適應教學改革必須掌握的基本知識，師范院校的培養目標是培養中學教師，這個培養目標決定了高等師范院校開設固體物理課的主要目的是“給予中學物理教師一定的現代固體物理基礎知識，從而使中學物理教學能體現一定的現代科技新成就。”所以對教學內容要體現師范特色。

1.整合教學內容，不輕易取舍。固體物理內容涵蓋面大、基本問題較多。基于固體物理課程的這一特點，我們在教學中注重增加定性和半定量教學內容的授課比重，使學生重點掌握物理概念、物理模型和物理原理，重在掌握物理學的分析方法，減少復雜煩瑣的數學推導。例如對于一維問題要重點講解，給出基本概念和詳細的數學推導，而對于三維問題要求學生自己類比理解，只是強調區別和結論。對于一些非重點章節采取學生自學，這樣，即可以拓寬學生的專業基礎理論知識，同時又培養和訓練學生科學的思維方法和創造性思維的學習能力。

2.選取與中學聯系緊密的章節重點講授。現在中學物理教材中涉及到的固體物理方面的知識越來越多，這就對我們的教學內容提出了新的要求，師范教育主要是培養中學教師，所以必須通過固體物理的學習能夠很清楚的解釋中學物理教材中所涉及到的內容。目前中學物理教材中涉及到半導體的應用較多，例如應用半導體材料制作晶體管、集成電路、固態激光器等器件等，熱敏電阻、超導現象等。總之，電子技術的高速發展給中學生打開了廣闊的天地。這就要求我們重點講授能帶理論這章，通過學習能帶理論更好的區分：絕緣體、半導體、導體的特性，并了解之間的相互轉換，為將來中學物理教學提供重要的理論依據。中學物理對物體的內能與熱能、結合能問題進行了研究，例如解釋反膨脹現象中水在4℃時密度最大的原因，內能與熱能概念是否一致等等。其實涉及到固體物理知識的現象還有很多，這就要求我們在教授課程的過程中注重針對中學教材進行研究，選取與之相聯系的章節進行重點講授。

3.注重新知識的補充。固體物理學正隨著現代科學的飛速發展不斷地得到更新與補充，因此在教學中必須不斷補充新知識、新觀點、新內容等等。例如：納米固體材料的研究與應用；超導材料的制備與應用；導體、半導體、絕緣體之間的轉變等等，這些都是當前凝聚態物理學研究中的熱門課題。這些新知識的引入有利于開闊學生的視野，更為重要的是讓學生緊密與時代發展相連。

二、改進教學方法體現師范特色

教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標，完成共同的教學任務，在教學過程中運用的方式與手段的總稱。目前，我國基礎教育正在進行新一輪的課程改革，這次課程改革，全面地考慮到現代社會信息技術的進步與學生身心發展的特點等因素，明確了使每個學生都得到充分發展的素質教育基本理論。基礎教育改革要改變接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，提倡學生主動參與、樂于探究、勤于動手，重點培養學生搜集和處理信息的能力，獲得新知識的能力，分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。這一系列改革對中學教師提出了新的要求，同時也給師范教育提出了新的課題“是否能真正培養出適應新課改要求的高素質的中學教師？”我們的教學實踐證明討論式教學更適合現代基礎教育改革的要求，更利于學生全面、自主、有個性地發展。

1.討論式教學法。強調師生作為平等的個體參與知識和問題的探索，改變了過去教師居高臨下單向灌輸，學生依賴教師來進行學習的狀態，充分發揮學生學習的自主性，讓他們在學習的過程中學會學習、學會思考、學會總結等等，將其主體地位真正體現。而對于師范生在此過程中很自然的鍛煉了從師技能，如：講、寫、練等等，潛移默化中培養學生健旺的參與精神，積極的創造意識，強烈的自主觀念，健全的獨立人格等等。例如：在晶體結構、固體結合、晶格振動等章節，大量教學采取討論式教學，共同分析，舉一反三。

2.專題講授。固體物理課程是校級精品課程，講授課程的教師都具有較高學歷和職稱，教學中采取分章節由不同教師授課的方式，力求做到精講每一部分，特別是有些教師博士畢業具有較高的文化底蘊和豐富的實踐經驗，能將最前沿的知識引入課堂，既豐富了課堂教學內容，又為學生今后從事科研和教學提供了更多的知識。例如：講授晶格振動與晶體的熱學性質這章的張冰教授還主講熱力學與統計物理，對于金屬熱容量的理解非常到位；講授晶體結構這章的左桂鴻副教授還講授群論，對于晶體結構、對稱分布有更深的認識；鄭友進教授主講固體結合、晶體中的缺陷和擴散這部分，在讀博士期間曾重點研究過此部分內容。

3.注重實驗教學。為闡明固體表現出的現象與內在本質的聯系，利于學生建立和發展關于固體的微觀理論，固體物理必須增加實驗課。目前在選修課中安排了《材料現代分析技術與方法》、《薄膜物理》、《超硬材料的制備與合成》等課程。通過選修課使一些想要繼續深造的學生有了更深的認識，同時發現這樣安排對固體物理課程知識的理解更加容易，更有利于鍛煉學生動手能力。因此我們將針對固體物理課程開設實驗課程。

三、改進教學手段

1.多媒體的廣泛應用。固體物理內容較抽象，難于理解，為解決這一難題，采用先進的教學手段進行教學。我們將動畫演示、多媒體課件引入課堂教學中，激發了學生的學習興趣，增強了對微觀粒子結構的感性認識，促進了對知識的理解和記憶，對提高教學質量和培養學生創新思維能力起到了重要作用。

2.科研成果在教學實踐中的轉化。授課教師都在本課程所涉及領域有科研經驗，能夠把科研成果以及最新動態及時溶入教學實踐，這是相當重要的。通過設置創新課題，指導學生開展第二課堂活動，每學期在第6～12教學周，每周開展1次活動，激發了學生科研興趣；同時，通過指導學生查閱資料、獲取信息、撰寫項目申請書等，對學生進行科研技能、方法等一系列的訓練，并取得了較好的效果。

總之，對師范生講授固體物理課程要充分抓住其應用基礎課的特點，既要求學生掌握好相關的基本概念，又要強調理論和實踐、生產的密切關系；同時還要讓學生學會研究方法，講授課程的方法，學會在微觀粒子的行為中找原因，學會抓主要矛盾建立模型、近似計算等研究方法，討論式教學方法的廣泛應用將不斷提高學生的從師技能、科研能力和創新能力。

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基金項目：本文系黑龍江省研究生教育創新計劃資助項目JGXM_HLJ_2012121；牡丹江師范學院《固體物理》精品課的研究成果；牡丹江師范學院“討論式教學法”專項教學改革項目研究成果

作者簡介：左桂鴻（1975-），女，黑龍江牡丹江人，牡丹江師范學院理學院物理系主任，副教授，碩士，主要研究方向凝聚態物理；鄭友進（1974-），男，黑龍江牡丹江人，牡丹江師范學院理學院副院長，教授，博士，主要研究方向凝聚態物理；薛長山、邵艷秋、尹龍承，牡丹江師范學院教師；楊瑩，北京航天航空大學北海學院教師。