《無機材料物理性能》課程教學改革的探索與實踐

侯育花　黃有林　薛名山　朱爽秋

摘要：《無機材料物理性能》是材料科學與工程專業本科生的重要專業基礎課程之一，主要從材料的組成與微觀結行教學改革。以達到提高學生學習主動性、學生創新能力和實踐能力的目的。

關鍵詞：無機材料物理性能；教學改革；創新實踐；本科教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0159-02

《無機材料物理性能》是材料科學與工程專業本科生的重要專業基礎課程之一，通過本課程的教學，希望學生能夠掌握各類本征參數的物理意義以及這些參數在實際問題中所處的地位，即性能和材料的組成、結構和構知的內在關系。進一步掌握各性能之間的相互制約與變化規律，重點是讓學生理解并掌握各種重要物理性能的原理及微觀機制、性能的測定方法以及控制和改善性能的措施[1，2]?！稛o機材料物理性能》課程知識涵蓋面廣，理論性和邏輯性強，理論公式推導過程煩瑣，而且內容相對比較枯燥，學生在學習時容易造成畏難情緒，導致學習積極性和主動性不高，從而直接影響教學效果。所以探索新的教學方法，調動學生的學習主動性和激發學生的學習興趣，滿足學生的求知欲和對新知識的渴望是教師一直關注的課題。

本文基于《無機材料物理性能》課程對教學改革進行了探索與實踐，作者根據自己在教學改革的實施過程中所帶來的課堂效果，針對教學方法提出了一些自己的看法。目的是為了提高學生學習興趣、調動學生學習的主動性和積極性，在寓教于樂中完成本課程的學習、擴大學生的知識面、提高學生思考問題和解決問題的能力。

一、開展互動式教學，調動學生學習積極性

互動式教學模式指老師“教”和學生“學”兩個互動整體性動態過程[3]。具體表現為教師的主導施教和學生的受教相輔相成的課堂活動過程，即“教”和“學”之間相互配合、相互滲透、相互激勵的整體性過程?；邮浇虒W法作為一類改革的教學方法，其包含課堂上的互動和課堂之外的互動，而課堂上的互動又包含問題式教學法、啟發式教學法和討論式教學法[4]。問題式教學法既包含由老師提問，學生作答，也包含由學生提問，老師解答，采用提問的方式能夠提高學生的學習興趣和激發學生的學習主動性。老師根據每堂課的內容為學生設計一些相關問題，包括課前、課中或課后，讓學生去思考，并要求學生進行回答或反饋。主要運用于新課導入，設置疑問，激發學生學習激情，便于切入教學重點；通過設置問題，聯系課內外知識點，延伸擴展，加強實用性訓練；引導學生質疑求知，培養科學思維能力和創新意識。啟發式教學也是一種提高教學效果的手段，即在學生學習重要知識或關鍵環節時不直接告訴他們答案或是設置疑問，而是予以引導和點撥，提高其思考問題和分析問題的能力，同時提高其把已學的知識和當前所學的知識相結合的能力[5]。

例如，在課程中，有個知識點是講解光的吸收，在推導出光的吸收定律之后，讓同學們分析為什么不同的材料吸收系數差別很大，空氣的約等于10-5cm-1，玻璃的約等于10-2cm-1，金屬的則達幾萬到幾十萬，導致金屬實際上是不透明的？從而引出光吸收與光波長的關系圖，再讓學生認真分析此圖中給出的信息及原因？在同學們對圖掌握的基礎上再讓同學們思考為什么半導體與電介質對光的吸收差異很大的原因，繼而引出可見光能提供的最大能量及最小能量，從而給出判斷依據，讓同學們明白為什么單晶硅是黑色不透明的，而二氧化硅是晶瑩剔透的。通過層層設問環節，不斷引導學生，將重要知識傳授給學生，從而提高了學生的學習興趣，同時也加強了其對知識點的理解和掌握。

二、化抽象為具體解釋性能原理

在“無機材料物理性能”課程內容中，有很多的物理概念、定律和各性能的微觀機制都比較復雜、抽象，很難理解，在課堂中如果教師一味的照本宣科去講授定律、理論及機制，學生聽不懂，跟不上教師的上課節奏，很容易導致學生產生厭學心理，面對這樣的問題，就應該考慮怎樣化繁為簡，怎樣化抽象為具體，避免學生產生畏懼情緒，幫助學生理解并掌握問題，例如，各向同性和各向異性材料的區分，學生對這個知識點較難區分，教師可以通過教室同學們的坐位來舉例說明，如果同學們上課的座位是按照一定的規律排列的屬于各向異性，如果座位不是按照一定的規律排列的，而是混亂擺入的，則屬于各向同性。這樣舉例加強同學們的理解和記憶，不會混淆兩者的概念。再如，大家都知道無機材料具有優異的性能，但其脆性太大，大大限制其廣泛應用，因此為了增大其韌性，我們可以考慮采取增韌措施，其中包含裂紋偏轉，此處同學不太理解為什么裂紋偏轉能夠起到增韌效果？教師可以給出很簡單的例子，如人在走路時，如果前面有障礙物，不能繼續往前走，必須改變繞彎路才能到達目的地，這樣是不是消耗了更多時間和能量，引導學生思考，簡化學生對抽象概念的理解，加強了學生對知識的掌握，并提高學生的學習積極性。

三、教學與科研相結合，激發學生學習興趣

特別是對于工科院校，在教學過程中，有計劃地引進科學研究，使教學與科研在一定程度上結合起來是很必要的，一方面有助于教師和學生了解科技發展的前沿，確保知識結構的更新和對教材內容的補充，具有一定的創新性和完整性。另一方面提高學生的學習興趣，現在高校很多學生總認為所學的知識都是虛的，以后用不上，或是實用性不強。如將自己或是其他教師的科研成果或相關領域的科研實驗引入到教學中，向學生介紹科學研究的材料、性能、實驗流程、機理分析等，引導學生運用所學的知識去了解和思考，使學生認識到所學知識的重要性及實用性。從而增強學生的理論知識基礎，拓寬學生的思路，提升學生對科學研究的興趣。

四、課堂氛圍嚴肅與活躍相結合

教學主要目的是教書育人，而課堂是教書育人的主要場所，嚴肅沉悶的課堂氛圍，往往使學生感到枯燥乏味，容易產生厭學情緒。只有形成和諧、愉悅的課堂教學氛圍，才能夠激發每個學生的學習興趣，調動學生的學習積極性和主動性，促進學生樂于思考，從而形成課堂教學的凝聚力。要做到課堂氛圍嚴肅與活躍相結合，教師的心態和精神面貌非常關鍵，教師的心態直接影響學生的聽課心情。如果教師一直都比較古板和嚴肅，不利于教學的開展，更不用談教學效果，教師需要用親和、自然的態度去面對學生，及時調整好自己的心態和精神面貌，把微笑和愛帶進課堂。教師要放下嚴厲的批評和嘮叨，多給予學生鼓勵和表揚，同時教師不能帶著偏見去看待不同的學生，應該看到每個學生的長處和閃光點，教師眼中流露的期望與鼓勵會讓學生意識到：老師信任我，老師對我有期望，進而達到使學生產生不能辜負教師的期望，努力學習的動力。這樣才能讓他們在學習中找到自信，從而提高學習的主動性。教師應該引導課堂氛圍處于活躍狀態，善于引導學生多提問、多討論、多思考。使學生在嚴肅與活躍相結合的課堂下，學習積極性更高，學習主動性更強，學習效果更好，達到教與學的完美結合。

五、結語

《無機材料物理性》課程是理論與應用、宏觀與微觀相結合的課程，所涉及的內容較多而且很抽象，學生學習起來有一定的難度。我們針對本課程進行了教學改革，分別從教學內容、教學方法與手段出發。學生的學習主動性、學習興趣、思考問題、分析問題和解決問題的能力明顯得到了提高，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]關振鐸，張中太，焦金生.無機材料物理性能[M].清華大學出版社，2010.

[2]寧青菊，談國強，史永勝.無機材料物理性能[M].北京：化學工業出版社，2006.

[3]錢作勤，賀玉海，姚志敏.互動式教學法在工科專業卓越工程師培養中的應用研究[J].船海工程，2012，（06）：149-151.

[4]侯育花，黃有林，王法軍，朱爽秋.以問題為基礎的互動式教學法在高校課堂教學中的運用[J].時代廣角，2017，（10）：218-220.

[5]鄧永和.工科大學物理啟發式教學與學生自主創新能力培養[J].湖南工程學院學報（社會科學版），2009，（4）：98-100.