基于工程認(rèn)證的《材料物理》課程建設(shè)初探

王元元　李文琴　吳子華　李靖　祝向榮

摘 要：材料物理是材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)課，是涉及固體物理的基本概念、材料的制備、器件的基本結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)等多學(xué)科的交叉課程。本專業(yè)在準(zhǔn)備工程認(rèn)證過程中，本課程從培養(yǎng)應(yīng)用型材料科學(xué)與工程專業(yè)人才的要求出發(fā)，對(duì)本課程的教學(xué)方法進(jìn)行一系列有益的教學(xué)改革討論。結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了將工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于半導(dǎo)體照明原理與技術(shù)教學(xué)改革的具體措施。

關(guān)鍵詞：工程認(rèn)證 材料物理 教學(xué)改革

材料物理是材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生較早接觸到的一門起承上啟下作用的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合的課程。綜合了材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)及晶體學(xué)等方面的知識(shí)，內(nèi)容覆蓋面廣且信息量大，涉及的理論知識(shí)比較抽象，對(duì)剛剛進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)的學(xué)生來講比較困難，教學(xué)難度大。如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，如何培養(yǎng)學(xué)生既具有扎實(shí)的材料物理學(xué)知識(shí)，又能掌握材料性能研究與實(shí)驗(yàn)的基本技能，同時(shí)對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，需要引起足夠的重視，針對(duì)性地進(jìn)行相應(yīng)的課程建設(shè)。

在工程教育認(rèn)證體系下^[1，2]，本課程需要支撐材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)建設(shè)，其主要目的是通過課堂教學(xué)、專題研究等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力、材料科學(xué)與工程專業(yè)科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力，使學(xué)生掌握材料結(jié)構(gòu)基本理論、缺陷物理、材料強(qiáng)化、導(dǎo)電物理、電介質(zhì)物理、鐵電物理、磁性物理、材料的相變、高分子物理、低維材料結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)材料物理等基本知識(shí)。但是當(dāng)前的材料物理課程的教學(xué)仍然是以傳統(tǒng)的本科教學(xué)模式作為指導(dǎo)，傳統(tǒng)課程觀是典型的學(xué)術(shù)課程教學(xué)觀，這種以純理論教學(xué)為主要特征的傳統(tǒng)教學(xué)方式將理論與應(yīng)用脫節(jié)，僅適用于培養(yǎng)適合理論研究和科技開發(fā)型人才，培養(yǎng)的人才缺少專業(yè)實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)、動(dòng)手能力差，不能適應(yīng)我們學(xué)校材料科學(xué)與工程專業(yè)“培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才”的需求。因此，我們擬基于本校應(yīng)用型大學(xué)的特征，堅(jiān)持培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才的目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、引用能力和創(chuàng)新能力相結(jié)合為宗旨，對(duì)該課程的理論教學(xué)和應(yīng)用能力培養(yǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，建設(shè)新型的材料物理課程教學(xué)。

一、教學(xué)現(xiàn)狀及課程改革思路

在傳統(tǒng)的材料物理的教學(xué)中，主要是教師在課堂上按照課本的章節(jié)順序介紹相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，并以期末考試或考查才評(píng)估學(xué)生掌握的情況。這種教學(xué)方法偏重于理論知識(shí)的灌輸，割裂了教和學(xué)的互動(dòng)。忽視了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維過程能力的培養(yǎng)，教學(xué)結(jié)果也過于看重考試成績，缺少形象思維、構(gòu)思表達(dá)和創(chuàng)造設(shè)計(jì)這種綜合能力的訓(xùn)練。

通過本課程的建設(shè)，首先要完成課程體系的建設(shè)。貫徹“重組基礎(chǔ)、注重實(shí)踐、綜合交叉”的課程體系改革原則，保證適度的大學(xué)材料學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)的教學(xué)，兼顧材料學(xué)知識(shí)體系的完整性和實(shí)踐性，突出材料應(yīng)用技能，加強(qiáng)材料學(xué)工程實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)大工程意識(shí)，立足于材料學(xué)的基本問題，強(qiáng)調(diào)材料科學(xué)的共性和材料的廣泛性、多樣性，全面介紹材料的結(jié)構(gòu)理論、缺陷物理、導(dǎo)電物理、電介質(zhì)物理、鐵電物理、磁性物理、相變等知識(shí)，并根據(jù)本專業(yè)方向的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)新能源材料與器件的原理和引用。同時(shí)完成課程的細(xì)化，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。要科學(xué)性、趣味性、先進(jìn)性相結(jié)合，廣泛吸取先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并能和本領(lǐng)域國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要相結(jié)合，與本專業(yè)的CDIO建設(shè)相結(jié)合，正確處理好本課程與本專業(yè)其他課程的內(nèi)容銜接關(guān)系。建成一套適應(yīng)本校和本專業(yè)發(fā)展的課件。“以就業(yè)為導(dǎo)向”的辦學(xué)指導(dǎo)思想， 根據(jù)職業(yè)培養(yǎng)的需要，以通用能力為基礎(chǔ)，以職業(yè)崗位核心能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念，科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)課程。課程要體現(xiàn)本專業(yè)、本課程教學(xué)的科學(xué)性、思想性和先進(jìn)性特點(diǎn);要符合學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)心理和教學(xué)規(guī)律，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，全面推進(jìn)素質(zhì)教育，努力培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的合格人才。

二、基于材料科學(xué)與工程專業(yè)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的課程改革措施

基于材料科學(xué)與工程專業(yè)工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，我們?cè)诓牧衔锢淼慕虒W(xué)中，采用了新型的多種教學(xué)手段相結(jié)合的課程改革。

利用多媒體教學(xué)法，重點(diǎn)展示每章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，播放相關(guān)視頻材料，幫助學(xué)生更形象地掌握材料物理相關(guān)專業(yè)知識(shí)。從目前普遍的音樂教學(xué)情況來看，大多數(shù)教師只要使用PPT中的基本功能來制作教學(xué)課件即可滿足教學(xué)需求。在本課程建設(shè)中，教師將通過集中培訓(xùn)或自學(xué)的方式，熟練掌握各種軟件的操作技能，比如Flash、Camta Siastudio、GoldWave等，再將其有效地運(yùn)用到日常教學(xué)中，將會(huì)大大提高教師的電化教學(xué)水平，豐富教學(xué)手段。

利用小組討論，給定一個(gè)材料物理方面專題，讓學(xué)生課前深入調(diào)查掌握相關(guān)知識(shí)，在課堂上就此專題進(jìn)行討論，授課老師旁聽討論之后總結(jié)補(bǔ)充。促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力及口頭闡述論題的能力。

利用課堂小報(bào)告，讓學(xué)生做2～3分鐘的材料物理相關(guān)專題演講，鍛煉做學(xué)術(shù)報(bào)告的能力。

科研小論文撰寫，基于學(xué)習(xí)的材料物理相關(guān)性能，通過課后調(diào)研，撰寫小論文，全面提升學(xué)生撰寫科研論文的能力。

同時(shí)合理利用坐班答疑時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生到教師辦公室一對(duì)一交流，答疑解惑。

通過以上教學(xué)手段，將學(xué)生的學(xué)習(xí)考核立體化，針對(duì)不同的課程目標(biāo)采用不同的考核手段，切實(shí)完成各個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成，從而支撐整體的材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

結(jié)語

本課題基于材料科學(xué)與工程專業(yè)的工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，探討了材料課程新型的教學(xué)互動(dòng)的教學(xué)模式。在實(shí)際教學(xué)過程中，課堂授課和專題研討相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。本教學(xué)方法自2020年開始在上海第二工業(yè)大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院新能源材料專業(yè)進(jìn)行完整的改革和實(shí)踐，具有較高的理論意義和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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