固體物理課程教學改革探討

鐘 鋒 包本剛 付 喜

(湖南科技學院 電子工程與物理系，湖南 永州 425199)

固體物理課程教學改革探討

鐘 鋒 包本剛 付 喜

(湖南科技學院 電子工程與物理系，湖南 永州 425199)

論文突出強調非物理專業(yè)的固體物理課程教學中物理圖像構建的重要性，通過分析傳統(tǒng)教學內容面臨的困難，強調固體物理教學中物理圖景的構建和相關結論的適用性，并說明運用情感教學法和現(xiàn)代化教學手段的重要性。

固體物理；物理圖景；情感教學法

1 固體物理教學面臨的困難

固體物理學是物理學中內容極豐富、應用極廣泛的一個分支學科。固體物理學是微電子技術、光電子學技術、能源技術、材料科學等技術學科的基礎，它的研究方法和成就對化學物理、催化學科、地學等交叉學科的影響日益增長。固體物理課程教學主要是針對固體中晶體這一類物質展開研究，研究固體的性質、微觀結構、各種內部運動，以及微觀結構和內部運動同固體的宏觀性質關系的學科。目前在絕大部分高校中，除了將固體物理課程列為物理學專業(yè)的必修課程外，還將其作為材料專業(yè)、微電子專業(yè)和電子科學與技術等專業(yè)的必修課程，并且將其作為其他工科專業(yè)重要的自然科學選修課程[1]。

傳統(tǒng)的固體物理課程原本只對物理學專業(yè)開設，要學好學透該課程，需要深厚的數(shù)學基礎、需要大量的物理學知識基礎，比如電動力學、數(shù)理方法、量子力學等課程基礎。因此，對非物理專業(yè)的學生來說，大量的艱澀的專業(yè)術語，繁雜的物理公式、繁瑣的數(shù)學演算以及抽象的空間變換都是巨大的挑戰(zhàn)，這也造就了任課教師普遍反映難教，學生公認難學和畏學。如何克服這門課程的弱勢地位，讓非物理學專業(yè)學生學習更有效果，教學內容的講解深度和側重點的把握、教學方法的改進和先進教學手段的引入則顯得尤為重要。

2 抓住課程知識的主線、把握教學內容的深度、側重物理圖景的構建

針對非物理專業(yè)學生的專業(yè)特點，根據(jù)其專業(yè)需要，把握教學內容的側重點和教學內容的深度是非常必要的，應更側重使學生掌握相關概念的物理圖景。原因如下：一、這門課程對于非物理專業(yè)的學生來說，是一門自然科學基礎課，是為后續(xù)相關專業(yè)課的學習做鋪墊的，例如，電子科學與技術專業(yè)的學生，他們從事的專業(yè)方向大致分為光電物理方向和微電子方向，它們所需要的理論知識不是深究固體微觀機制的詳細理論依據(jù)，而是更傾向于掌握相關理論得出的結論，掌握固體相關性質形成的大致機理，能用來解釋相關現(xiàn)象即可；二、非物理學方向的學生不具備如量子力學等課程的課程學習基礎，比如不具備和量子力學有關的一些概念、公式、推導等詳細講解，教學效果將非常不理想，并且可能使大部分學生產(chǎn)生畏學情緒；三、固體物理課程知識概念多、模型多、原理多，知識點牽涉面廣，初學者感覺整個課程缺乏一根主線將知識點連起來；四、隨著高校教學改革的趨勢，課程課時被嚴重消減，現(xiàn)有的課時無法滿足所有書本內容的教學，更無法保證將所有知識點進行詳細講解。

因此，在具體教學中，應根據(jù)專業(yè)學習的需要，抓住課程知識主線，選擇相應的教學內容，側重在學生頭腦中構建清晰的物理圖景，這也是授課老師的基本職責。抓住課程知識的主線，按科學史家的觀點，范式的建立是學科建立的標志，馮端先生指出固體物理學的范式[2]應該采用“周期結構中波的傳播”來統(tǒng)一描述，固體內微觀粒子的運動，都可看作波在周期結構中的運動，以此為基礎，可以理解晶體 X射線的衍射理論、能帶理論及晶體振動這三大固體物理的主干內容，這三大內容是這門學科的精髓，是其他內容的共同基礎。

作為任課老師，需要深刻認識這種范式，結合學生的專業(yè)特點，細致把握各個知識點的教學深度，有清晰明確的授課思想——用最通俗、最簡單的話語和實例講清原理的基本框架，使學生能構建一個基本的物體圖景，使學生能理解和解釋相關的物理現(xiàn)象；任課老師還需不斷提升自身業(yè)務素質，關注相關科學的最新發(fā)展，這樣能將相關前沿和熱點方面的知識引入課堂教學，不但可以使相關知識點更容易理解，還能擴充學生知識面，激發(fā)學生學習興趣。授課過程中，應突出相關原理的物理思維過程，強調物理圖景，簡化相關推導，這樣不但能使課程和相關知識便于學生接受，還能訓練學生的物理邏輯思維，提高其科學素養(yǎng)，使教學取得良好的效果。

3 課堂教學引入情感教學法

古人云“親其師，才能信其道”，教師在教學當中的魅力對學生產(chǎn)生巨大的影響，教學魅力強的老師能激發(fā)學生的學習興趣[3]，能通過言行影響到學生的學習態(tài)度。國家級教學名師華中科大教授李元杰說過：“一個好的教師，最重要的是讓學生喜歡這門課程，而不是傳授專業(yè)知識”[2]。更可見老師在教學中的地位。固體物理是一門相對枯燥的課程，教師除了有深厚的知識功底外，還需要一定的講課藝術才能使學生有興趣，有信心去學習這門課程。心理學研究表明情感因素是影響教學質量的重要因素，對于具有豐富感情、可塑性的青年學子，他們對課程的學習熱情很大程度上取決于對任課老師的個人喜好。教學活動在知識和情感兩種因素相互作用下進行，其效果好壞是由智力因素和非智力因素協(xié)作程度決定的。知識的傳授過程中，只有通過情感這個媒介才能被學生更好的接受，教師只有在教學過程中傾注情感，包括對學科的情感和學生的情感，才能取得良好的教學效果。對學科的情感，表現(xiàn)在對學科知識發(fā)自內心的強烈興趣，對教學工作的熱愛，將這種情感體現(xiàn)在課堂教學中，無形中就能增強教學的魅力，教師所表現(xiàn)出的認真態(tài)度無形中會引起學生情感共鳴。對學生的情感，表現(xiàn)在作為一個師者對學徒的關心愛護，特別對學生的激勵和喚醒，能極大地調動學生的情感因素和意志品質，人的情感是能相互影響的，學生在感覺到老師的關愛和期待后，會從心底產(chǎn)生一種尊敬和受激勵的情感，老師所講授的知識也自然會傾注更多的興趣。在兩者良性互動當中，教學活動才能取得良好的效果，使學生的學業(yè)和品質都得以提升。因此，對于學生普遍感覺枯燥和高難度的固體物理課程，引入情感教學方法在課堂教學中的重要性是非常必要的。這也就要求授課教師需要以飽滿的熱情投入到課堂教學當中去；不斷提高自身修養(yǎng)，吃透教材，緊密聯(lián)系學生所學專業(yè)特點，充分掌握和理解教學內容以及學生的知識基礎，合理的安排教學內容；充分的聯(lián)系現(xiàn)代技術和科技前沿成果來激發(fā)學生的學習興趣[4]，如與生活相關的 LED，OLED技術，就是由固體物理研究引起一場照明領域的革命，準晶體、非晶、人工超晶格、高溫超導等教學內容也是現(xiàn)代高科技與固體物理內容較好的接口。

4 教學手段的優(yōu)化

良好的教學手段能高效的傳遞教學信息，是教學活動的重要保障。傳統(tǒng)的教學固體物理課程教學手段是延續(xù)了很多年的“黑板+粉筆”，這樣枯燥的形式[5]，對于抽象的固體物理知識來說是一個很不理想的教學手段，使本就感到課程艱澀難懂的學生對課程學習更沒信心，教師也感覺很難用語言描述抽象的概念，教學效率低下。多媒體教學技術的應用，極大地增加了信息量的問題，使很多基礎概念，圖示、公式定理等有更多的提現(xiàn)機會，特別是動畫效果，使學生真正參與到教學活動中來，為固體物理中相關理論及物體圖景的構建起了巨大推動作用。授課教師，應不斷地收集素材，優(yōu)化課件利用先進的現(xiàn)代多媒體教學手段提高了課堂教學的質量和效率，促進學生思維能力和創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

5 結束語

通過幾年的教學改革的努力，我們在教學內容、教學方法以及教學手段上都做了不斷的探索和實踐，我們將進一步結合專業(yè)特點抓住固體物理課程的知識主線，優(yōu)化好教學內容，在教學過程中加強情感教學方式的使用，通過充分利用現(xiàn)代的教學手段來提高教學效率。課程改革是一個長時間的復雜工程，需要同行一起做更多的研究和探索，同時不斷提高自身能力，不斷改進觀念，提高我們自身的培養(yǎng)創(chuàng)新人才的能力。

[1]曹全喜.固體物理課程建設——電子科學與技術專業(yè)非微電子方向《固體物理》課程優(yōu)化[J].電氣電子教學學報, 2007,(10):67.

[2]文尚勝.淺談非物理專業(yè)“固體物理”課程中的情感教學法[J].中國科教創(chuàng)新導刊, 2010,(11): 87.

[3]張昌錄.創(chuàng)新教育有感[J].湖北教育(教學版),2005,(6):39.

[4]梅延玲.物理教學中的情感因素[J].教育與管理,2005,(9): 71.

[5]邵慶益.固體物理課程教學的現(xiàn)代化問題探索[J].曲靖師范學院學報,2010, (11):9.

G642.0

A

1673-2219（2014）05-0037-02

2014－02－15

湖南科技學院教改課題“電子科學與技術專業(yè)固體物理課程教學改革初探”；湖南科技學院《固體物理》合格課程；2011 年湖南省教育廳教改課題資助項目（湘教通[2011]315 號 No.374）；2012 年度教研室“教研活動改革”專項項目（湘科院教字[2012]35 號 No.1）。

鐘鋒(1980－)，男，湖南衡陽人，碩士，講師，主要從事理論物理教學與研究。.

（責任編校：劉志壯）