新材料產業化形勢下《材料物理性能》的教學研究與探討

曲立杰+馬春力+黃志求+田春英+王靜+武淑艷

摘 要：文章結合新材料產業化，介紹佳木斯大學《材料物理性能》課程的教學改革思路和方法。提出了新材料產業化形勢下材料物理性能的“實事教學法”，并對其進行了簡單介紹，提出了具有佳木斯大學特色的具體實施方案。該課題的研究為最終培養具有良好的科研和實踐能力的新材料產業形式下的材料類大學生提供良好的基礎。

關鍵詞：材料物理性能 教學改革 新材料產業化形式

中圖分類號：F240 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2016）09-241-02

材料工業是國民經濟的基礎產業，新材料是材料工業發展的先導，是重要的戰略性新興產業。近年來，材料工業取得了長足的進步和發展與新材料的發展是密不可分的。在傳統工業基礎上發展起來一批具有優異性能和特殊功能的材料稱為新材料。任何新材料從研發到生產使用過程中都離不開科學的分析檢測手段，材料物理性能分析方法是必不可少的方法之一。因此，新時期材料科學研究工作者必須掌握材料物理性能理論，并做到理論與實際相結合。《材料物理性能》課程的學習有助于增強材料類專業學生解決分析材料科學研究中的實際問題的能力，從而適應新時期材料科學發展需求。基于新材料產業化形式與該課程課堂教學特點，我校從教學內容、教學形式以及實踐教學各個環節入手對材料物理性能課程的教學進行改革，以期使新材料產業化形式下的材料類大學生具有良好的科研與實踐能力。

一、材料物理性能課程性質

材料物理性能課程主要涉及材料的電學、熱學、磁學、光學以及熱電學等性能。該課程主要研究上述各種物理性能的本質及其隨著外界條件改變的變化規律和外界條件對性能的影響機制等。在此基礎上，掌握各種物理性能的表征手段和方法。

材料物理性能課程內容抽象，不僅涉及到傳統的金屬材料、非金屬材料，還涉及到功能材料的相關知識。如果僅僅是以講授原理方面知識為重點或主體，一方面課堂教學內容枯燥，另一方面不利于學生對知識的理解，從而不能充分的調動學生學習的積極性與主動性。因此，我們提出了針對性較強的《材料物理性能》課程教學方法，并對其進行實施與研究。

二、材料物理性能課程教學方法

為了提高新形勢下材料類大學生的科學實踐與創新能力，材料物理性能教學除了應該具有科學研究方法外，還勢必要將具有引導性、實時性、前瞻性的問題引入到教學中，我們將該方法稱之為“實事教學法”。該方法的使用將有助于提高學生對該課程學習的積極性和主動性。該方法的具體實施方案如下：

（一）闡明課程主線

該方法實施的前提是學生首先掌握該門課程的學習內容主線，即讓學生掌握課程涉及到哪些材料及其相關物理性能分析方法。通過網絡期刊等資料的查詢，了解新材料的研究動向，例如新能源材料、光電材料、電磁材料、納米材料等新興領域研究的成果，并且總結課程學習與新材料研究和開發的相關性。利用4學時介紹課程的總體概況及相關物理性能的特點，讓學生對課程有初步的了解，在此基礎上設置課外學習小組，每個小組設定一個物理性能研究方法，通過查詢資料獲得該物理性能方法的應用對象或范疇，然后利用2學時按照小組進行匯報。帶著問題有學習課程內容，即可以加強學生對課程的認識，又可以提高獲取信息、分析問題和總結問題的能力。

（二）依托于現有的科研環境和條件

在學生對課程有了整體的認識的基礎上，充分利用本教學單位的科研資源，將課程的學習與現有的科學研究結合起來，這樣讓學生做到真正的理論與實踐的結合。課程教學中將本教學單位的相關科學研究工作引入到課堂中，通過對現有實例進行分析。

例如在熱學性能學習中，各種轉變包括熔化、凝固及固態相變產生的熱效應，使金屬及合金的熱函、熱容發生了明顯的改變。正是利用這一特征，可以研究材料相變過程的熱力學和動力學問題。利用本單位的STA409PC示差掃描量熱儀對玻璃陶瓷CaO-Al2O3-SiO2-CeO2的相變熱力學問題進行研究，通過對該玻璃陶瓷體系進行熱分析測定，獲得熱分析曲線，對數據進行分析，計算該玻璃陶瓷體系的相變活化能，從而確定相變發生的可能性。同時利用熱分析技術可以測定材料的相變點，這樣可以科學合理的制定新材料的合成或者加工工藝，便于增強學生對課程的認知度。

（三）開展第二課堂

將實驗教學與理論教學相結合，有條件的課程在實驗室完成，實踐操作環節有助于對理論知識的理解。例如在對電學性能中電阻測量的學習中，我們完全可以在物理實驗室進行，一邊講解理論，一邊讓學生進行電路的連接。學生通過直觀地數據能夠更好地理解單電橋和雙電橋電路在測量電阻中的特點及區別，這樣能將理論教學與實踐教學有機的結合在一起，提高學生的學習興趣、實踐動手能力和分析問題的能力。

三、以教學方法為背景進行課程設置

課程設置以實現激發學生學習興趣和創新意識為目標，以掌握新材料研究和應用發展為導向，結合課程的內容及特點和本教學單位情況對課程進行合理化設置。表1是依據“實事教學法”而設置的《材料物理性能》課程方案。

四、材料物理性能課程教學與新材料產業化進程的關系

隨著生活質量的提高，低碳生活、清潔能源已經成為人們追求的目標。這就對新材料的性能等提出了更高的要求。新材料主要以功能材料為主體，其研發和應用過程中離不開物理性能分析方法。因此，材料物理性能課程可以利用新材料進行豐富與擴展，拓寬學生視野，增加學生學習的積極性和主動性。大學生是新時期材料研究和生產的后備力量，將會成為新材料產業的主力軍。為此，提高材料類大學生對材料物理性能分析方法本質的認識和理解非常重要。材料物理性能課程的學習，有助于加速新材料產業化的進程。新材料產業化必將促進材料類大學生對該課程的理解，并增加學習主動性。

五、結語

我們從《材料物理性能》課程本質和特點出發，結合新材料發展動向，進行了該課程的教學改革，突破了傳統的單一講授形式?！皩嵤陆虒W法”的實施取得了很好的效果，激發了學生的科學研究興趣。我們雖然在《材料物理性能》課程的教學中獲得了一些經驗，但是我們還需要繼續努力，為新材料的開發提供理論基礎。

[佳木斯大學教學研究項目（JYLY2014-01）與佳木斯大學教育科研項目（NO.JKA2013-001）資助。]

參考文獻：

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[3] 李享成，鄧承繼.“材料物理性能”課程的教學改革探討[J].中國冶金教育，2010（5）

[4] Lijie Qu， Bin Li， Jing Wang，Yuemei Gu. Application of DSC Technique in Study of Glass Ceramic. Advanced Materials Research， 2010

（作者單位：佳木斯大學材料科學與工程學院 黑龍江佳木斯 154007）

（作者簡介：曲立杰，講師，博士，目前主要從事金屬材料教學工作和研究。）

（責編：賈偉）