《材料物理化學(xué)》課程教學(xué)的幾點(diǎn)探討

白佳海,杜慶洋 ,李國昌, 唐竹興, 趙云霞

(山東理工大學(xué) 材料學(xué)院， 山東 淄博 255000)

《材料物理化學(xué)》課程是目前部分高等院校材料科學(xué)與工程類專業(yè)所設(shè)置的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置也因各個(gè)高等學(xué)校的專業(yè)方向設(shè)置的不同而有所不同。例如，南京理工大學(xué)的偏金屬專業(yè)方向的《材料物理化學(xué)》課程，主要內(nèi)容大多屬于《物理化學(xué)》的基礎(chǔ)理論知識范疇，而張志杰編寫的《材料物理化學(xué)》教材則是與《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》的授課內(nèi)容基本一致。因此，在《材料物理化學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、選擇和優(yōu)化上，不同學(xué)校的不同專業(yè)會(huì)有所不同。其實(shí)，《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》與《材料物理化學(xué)》具有一定的承繼性，即《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》較早的課程名稱為《硅酸鹽物理化學(xué)》，而后來又改名為《(無機(jī))材料物理化學(xué)》等。

山東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院在部分本科專業(yè)開設(shè)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程，主要講授晶體的結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)缺陷、非晶固體、表面與界面、相平衡、擴(kuò)散、相變及燒結(jié)等方面的基本概念和基礎(chǔ)理論；在碩士研究生的培養(yǎng)方案中，開設(shè)了《材料物理化學(xué)》課程，屬于專業(yè)基礎(chǔ)核心課程?；趦砷T課程教學(xué)內(nèi)容具有一定的相似性，所以在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)模式和教學(xué)方法等方面，需要有所突破。盡管兩門課部分內(nèi)容有所重復(fù)，但《材料物理化學(xué)》課程應(yīng)該具有新高度、新知識和高能力等特點(diǎn)，即課程教學(xué)既要讓碩士研究生對本科階段所學(xué)的基礎(chǔ)理論與基本概念有進(jìn)一步的深入理解與掌握，又要在提高能力方面(如分析問題解決問題的能力等)有所突破，而不是簡單的重復(fù)性教學(xué)。

1 知識背景調(diào)研

從《材料物理化學(xué)》的授課者角度看，由于山東理工大學(xué)材料學(xué)院的碩士研究生在本科階段經(jīng)過系統(tǒng)的專業(yè)學(xué)習(xí)和考研復(fù)習(xí)，與他們的本科階段相比，具有較深厚的專業(yè)知識背景，并且具備較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。但是，由于這些碩士研究生來自于不同的學(xué)校，甚至是不同的專業(yè)，以往所學(xué)的關(guān)于《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的內(nèi)容差異較大，個(gè)別的甚至沒有學(xué)習(xí)過相關(guān)的知識。因此，這對于《材料物理化學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法來說是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。因此，教學(xué)之初，對學(xué)生進(jìn)行必要的專業(yè)背景和知識背景的調(diào)研就顯得比較重要。通過調(diào)研，了解學(xué)生的知識背景和學(xué)習(xí)意愿，在教學(xué)大綱規(guī)定的范圍內(nèi)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，讓每個(gè)學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中都學(xué)有所獲。

2 教學(xué)內(nèi)容

通過學(xué)情問卷調(diào)查，了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的看法及學(xué)習(xí)意愿，并根據(jù)教學(xué)大綱確定教學(xué)內(nèi)容?；诙嗄甑牧私猓⒏鶕?jù)各位導(dǎo)師的研究方向，我們在《材料物理化學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容方面，確定了材料的結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)缺陷、界面、相平衡、相變、擴(kuò)散和相變等作為基本的教學(xué)內(nèi)容。但是，教學(xué)內(nèi)容過程中，為了照管不同基礎(chǔ)的碩士研究生，我們強(qiáng)化了基本概念和基礎(chǔ)理論的講授，同時(shí)注重拓展知識的廣度和深度，力爭每位選課同學(xué)都能有所收獲。

材料科學(xué)的核心問題是材料的結(jié)構(gòu)與性能及其相互關(guān)系，因此在授課內(nèi)容方面，除了強(qiáng)化基礎(chǔ)理論和基本概念的教學(xué)外，更重要的是強(qiáng)化了結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系方面的講解，力爭在對基礎(chǔ)理論的講授過程中，通過案例分析的方法較系統(tǒng)講解結(jié)構(gòu)對性能的影響關(guān)系，極大豐富了授課內(nèi)容，強(qiáng)化了學(xué)生對結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系的認(rèn)識，有利于學(xué)生深入地理解和掌握所學(xué)的基礎(chǔ)理論，同時(shí)也有利于學(xué)生在將來的畢業(yè)論文以及小論文的撰寫中，有意識地把材料的結(jié)構(gòu)和性能聯(lián)系起來，提高論文的科學(xué)性與理論性。例如，在講授晶體結(jié)構(gòu)缺陷這部分內(nèi)容時(shí)，通過講授點(diǎn)缺陷對半導(dǎo)體材料能帶結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能的影響，把晶體的點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)與材料的性能緊密聯(lián)系起來，鞏固對點(diǎn)缺陷的理解和掌握，同時(shí)更有利于強(qiáng)化對結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系的認(rèn)識。

3 教學(xué)方式和方法

在學(xué)情調(diào)研、分析的基礎(chǔ)上，精簡了對基本理論和基礎(chǔ)概念等部分教學(xué)內(nèi)容的課堂講授，強(qiáng)化學(xué)生對課程內(nèi)容的自主學(xué)習(xí)，采用了課堂討論、翻轉(zhuǎn)課堂以及案例教學(xué)等教學(xué)方式和方法，力爭做到內(nèi)容豐富多彩、形式生動(dòng)活潑。此外，材料科學(xué)是一門應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，其中很多基礎(chǔ)理論都在某些材料的結(jié)構(gòu)與性能、材料的制備與應(yīng)用中有所體現(xiàn)，因此《材料物理化學(xué)》對于提高碩士研究生對基礎(chǔ)理論知識的運(yùn)用能力、分析問題和解決問題的能力等方面具有非常重要意義。

課堂討論主要是針對某些前沿?zé)狳c(diǎn)問題，運(yùn)用《材料物理化學(xué)》的相關(guān)基礎(chǔ)理論進(jìn)行分析討論，引導(dǎo)大家積極參與，并發(fā)表各自的見解。當(dāng)然，這些分析和討論可能不夠全面、詳細(xì)，但是有利于提高對理論知識的運(yùn)用能力、分析問題和解決問題的能力。例如：在講解材料的表面與界面等相關(guān)的知識后，讓學(xué)生課后查閱資料，并運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識，討論、分析超細(xì)粉體發(fā)生團(tuán)聚的原因以及降低團(tuán)聚程度的方法等，從而能鞏固知識與提高能力。

翻轉(zhuǎn)課堂也是一種能有效地促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，我們是把翻轉(zhuǎn)課堂與案例教學(xué)緊密聯(lián)系在一起。首先，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，給學(xué)生提供一個(gè)案例，然后運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論對案例進(jìn)行全面分析，或者是分析案例中所體現(xiàn)的基礎(chǔ)理論知識，從而進(jìn)一步理解和掌握所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，并能促進(jìn)對基礎(chǔ)理論知識的運(yùn)用。例如，在講授相圖后，給學(xué)生提供一些較復(fù)雜的相圖，然后根據(jù)判讀相圖方法進(jìn)行相圖分析和結(jié)晶路線分析，既鞏固了相平衡的有關(guān)知識，也提高了運(yùn)用相關(guān)知識判讀相圖的能力。

4 結(jié)束語

作者在《材料物理化學(xué)》授課過程中，在學(xué)生知識背景、學(xué)習(xí)意愿等學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，相對穩(wěn)定地確定了課程的教學(xué)內(nèi)

容、教學(xué)方式和教學(xué)方法，把知識傳授和能力提高有機(jī)的結(jié)合起來，在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論和基本概念的基礎(chǔ)上，更加注重提高學(xué)生的知識運(yùn)用能力以及分析問題和解決問題的能力。當(dāng)然，由于課程教學(xué)的復(fù)雜性，本文所談?wù)摰膯栴}也可能存在某些瑕疵，這需要作者在以后的教學(xué)過程中不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)步，也希望有關(guān)的專家不惜賜教。