依托優勢學科的“材料物理”教學探索

趙春霞 周靜 黃學輝 顧少軒

摘要：從工程教育認證理念出發，審視材料學科專業課教學中的問題和不足，以“材料物理”課程為載體，依托優勢學科，把先進的科學思想和思維方式不斷引入課程教學當中，通過教學方法與考核方式改革，發掘學生的主觀能動性和創造性，是培養高素質創新人才的重要思路。

關鍵詞：材料物理；專題教學；持續改進

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）29-0112-02

材料物理是凝聚態物理的一部分，其目的是解決材料中的物理問題，是物理學科與材料科學的交叉學科，旨在利用物理中的一些學科成果來闡明材料中的種種規律和轉變過程。“材料物理”是面向我校材料科學與工程專業（材料科學方向）、材料物理和材料化學專業的高年級本科生開設的一門專業必修課。課程主要講述從物理學的基本概念、基本定律出發，通過建立物理模型，闡述諸種材料宏觀可測的各種現象、效應和性質。使學生了解在材料物理學領域中重要材料的性質及研究材料的方法，幫助學生了解材料物理研究的基本輪廓，學習現代材料物理學家思考和探索問題的方法，掌握并能運用材料物理學的基本概念和原理，啟迪學生的創新意識，為進一步從事材料研究打下基礎。

在工程教育認證背景下，遵從“以學生為中心”、“目標導向”和“持續改進”的基本理念，重新審視材料學科專業課教學中的問題和不足，持續改進，增強教學的實效性，是優化與完善人才培養體系的重要基礎。本文以武漢理工大學材料學科的教學為例，對依托優勢學科的“材料物理”教學進行探索。

一、課程教學改革與實踐

材料物理是研究物質微觀結構、組織形式、運動狀態、物理性能以及它們之間相互關系的學科。通過研究材料的性質在各種外界條件（力、熱、光、氣、電、磁、輻照、極端條件等）下發生的變化，發現新的物理現象和效應、規律，形成新的概念（如鐵電、熱釋電、壓電、電致伸縮等），并用于指導實踐。因此，在講授過程中，需特別注重先修課程和前期知識的累積，并結合材料學科發展的新成果，尤其是我校材料學科優勢，對現有理論和實踐進行拓展。本課程具體從以下三個方面進行了探討：

（一）改革教學形式及方法

在課堂組織形式上以講授式為主，結合研究型學習形式教學。在授課方法上采取多媒體課件授課，結合板書給出難點、重點和解題思路等內容，在多媒體教案中盡量配以精美的圖片、動畫模擬或視頻等，激發學生學習物理的興趣。豐富多彩的多媒體教學有利于本領域的最新研究進展及時在教學中增補更新，具有上課速度快、信息量大的特點。學生必須精力集中，否則就會因漏失關鍵信息而難以跟上授課思路，甚至失去學習的興趣。因此，在有限的課堂授課學時中，如何讓學生有效把握課程重點，理解課程難點，是必須要考慮的問題。

（二）設置課程內容專題，加強自主學習訓練

教育心理學家杜威認為，教材中知識本身不是目的，而是發展學生思維的手段，是素材。他主張課堂教學中，教師不是供給學生現成的知識，而是提供材料，讓其自己去探索并用以解決問題。因此，每階段設置關于本課程重點或難點的專題思考題，要求學生自由組成學習小組，進行討論，寫專題報告或制作課件，并以答辯方式考核。目的就是強化“平時成績”，摒棄布置客觀性作業，設置并強化主觀性專題，促使學生在課下主動強化課上所學，把課程教學從課上延伸至課下。此環節重點加強對學生學習能力、科研能力、創新能力和團隊協作能力的培養。專題設置的另一個方式是自主選題，教師出主題，鼓勵學生根據自己的興趣自行設置個人報告題目和內容。近年來，學生自主選題主要集中在國內外新材料、新能源和節能減排等方面的現狀研究與發展趨勢分析，體現出學生對新材料與技術的濃厚興趣。

（三）改革考核方式，強化平時成績

目前，我國高校專業課程的考核方式多是“平時成績（點名）+期末考試成績”，而國外名校的考核模式強調學生平時的學習過程，對課程的平時考核嚴格，作業要求高。在本課程考核方式改革的探索中，強化了“平時成績”，課程最終成績由平時作業+課堂表現+課程專題報告+期末考試構成。其中，期末考試成績占總成績的70%，其他三項平時成績占總成績的30%，具體拓寬到課下作業、個人匯報和小組匯報3個方面，以此促使學生在課下主動復習，把課程教學從課上延伸至課下。

二、問卷調查與持續改進

課程結束后，設置了關于教學內容、教學方式、考核方式等的問卷調查。結果顯示，“材料物理”對于三年級大學生來說，近2/3的同學認為該課程較難，1/3的同學認為難度適中。對于這樣一門比較難的課程來說，超過70%的學生愿意進行自主訓練，65%的學生會進行課下復習。對于以小組方式進行的PPT匯報，超過95%的學生認為有收獲，其中61%的學生認為有助于學生凝聚力增強，有助于學習、合作、交流等競爭意識的提高。對現在的課堂教學，僅有30%的學生比較關注考試成績，而半數以上的學生都認為應當注重自信、探究與創新能力、語言表達能力和小組間分工協作能力等的加強。小組PPT專題匯報對此起到了積極的作用。

三、總結與展望

在知識經濟時代背景下，依托武漢理工大學材料學科的辦學特色與科研優勢，進行材料物理課程的探索與發展。逐步轉變教學思想，更新教學理念，把先進的科學思想和思維方式不斷引入課程教學中，加強基礎，緊跟前沿，通過教學方法與考核方式改革，發掘學生的主觀能動性和創造性，是培養高素質創新人才的重要內容。本課程通過設置課程專題，教學從課上延伸至課下，讓學生有效把握課程重點、難點；積極探索互動式教學，強化平時成績，調動學生的主觀能動性，促使學生有意識的了解和掌握文獻檢索、內容綜述、小組角色分工與合作，對其學習能力、創新與思維能力、工程能力、管理能力和溝通與交流能力等，進行初步的綜合訓練。該課程的教學探索，依據專業課程的特點加以修正，同樣適用于材料學科的其他專業課程，甚至其他理工科的專業課程。

此外，隨著本課程在教學方法和考核方法改革的探索實施，教師的備課和批閱作業工作量翻倍，在專題報告的評分上，依賴于授課教師自身的學術水平，不可避免地受到其研究領域的影響，存在一定的局限性。對此，在以后的持續改進中，將重點從設置課程作業評價細則方面入手，逐步建立合理的評價方法。

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