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簡(jiǎn)說(shuō)《無(wú)機材料物理性能》課程模塊化教學(xué)改革探索論文
1 引言
自二十一世紀以來(lái)，以電子、生物、航天和能源為應用對象的材料科學(xué)已經(jīng)從過(guò)去的單一性金屬材料、無(wú)機非金屬材料和高分子材料轉向以功能材料、復合材料、納米材料等高性能、多功能為主的發(fā)展趨勢，對材料科學(xué)人才也提出了新的、更高的要求�！稛o(wú)機材料物理性能》是材料科學(xué)與工程類(lèi)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎課，它從材料組成、結構的角度闡述了無(wú)機材料的物理特性和本質(zhì)，包括力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能及其發(fā)展和應用，同時(shí)介紹了各種重要物理性能的原理及微觀(guān)機制、性能的測定以及控制和改善性能的措施等，并且明確了材料結構與性能的關(guān)系以及各性能之間的相互制約與變化規律，為材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在將來(lái)的科研和實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中正確選擇和靈活運用相關(guān)理論及工藝奠定基礎。
教學(xué)質(zhì)量是高校賴(lài)以生存和發(fā)展的重要保證，而加強課程教學(xué)改革是提高教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，為滿(mǎn)足我院應用型人才的培養以及材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內容和課程體系改革的需要，并與國內外《材料科學(xué)與工程》學(xué)科發(fā)展接軌，合肥學(xué)院?jiǎn)?dòng)了課程模塊化建設。
2 課程模塊化教學(xué)的優(yōu)化
2.1 教學(xué)內容的優(yōu)化
近20 年來(lái)，無(wú)機材料領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，特別是近年來(lái)新科技的發(fā)展，對無(wú)機材料提出了更高、更新的要求。本課程追蹤國際國內在無(wú)機材料領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，將新型結構材料、光電材料、磁光材料、薄膜及納米功能材料等內容補充進(jìn)來(lái)，擴展了課程領(lǐng)域。
我院是培養應用型人才的本科院校，課程的安排是從社會(huì )實(shí)際需求出發(fā)，與用人單位合作，以能力培養為基礎來(lái)設計，同時(shí)也應參考行業(yè)需求來(lái)進(jìn)行課程設置。 本課程學(xué)時(shí)現已從48 學(xué)時(shí)壓縮到32學(xué)時(shí)，更應加強應用背景和理論概念講授，強調無(wú)機材料在社會(huì )生活及國家科技中的重要性，將應用廣泛的新型電子陶瓷、新能源材料、光電材料與技術(shù)、電磁材料、納米材料與技術(shù)等新興領(lǐng)域研究的成果引入課堂，拓寬學(xué)生視野，擴大學(xué)生知識面。同時(shí)以壓電鐵電陶瓷、燃料電池為我系的學(xué)科特色，合理地與理論課程結合起來(lái)，確定課程中無(wú)機材料的光、電、磁學(xué)性能部分占75%的課時(shí)量，其他功能材料部分占25%。同時(shí)，教學(xué)內容的革新主要在教材建設，其內容的重構是教學(xué)改革的重要組成部分，當然也是教學(xué)思想與教學(xué)內容的重要載體，是教學(xué)方法與實(shí)踐的結晶，保證了教學(xué)質(zhì)量的提高。因此，本課程教學(xué)小組在充分調研國內外最新的同類(lèi)教材基礎上，結合我院多年的教學(xué)研究與實(shí)踐，多樣化建設《無(wú)機材料物理性能》課程系列教材。一方面，教材建設按課程模塊框架進(jìn)行系列化建設，要體現課程內知識點(diǎn)間的內在聯(lián)系以及課程模塊下各分課程的相互聯(lián)系；另一方面，按紙質(zhì)教材和電子教材等進(jìn)行多樣化建設，要體現基礎性、應用性、時(shí)代性和先進(jìn)性，正確處理經(jīng)典與現代的辯證關(guān)系。
2.2 教學(xué)方法的創(chuàng )新
《無(wú)機材料物理性能》課程內容涉及到大量現代物理方面的內容，對工科學(xué)生來(lái)說(shuō)理解上有一定難度。為了提高教學(xué)效果，我們在教學(xué)方法上的改進(jìn)也應該同步進(jìn)行。
�。�1）互動(dòng)教學(xué)。傳統的教學(xué)方法方式是以教師講授為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識的地位。我們在教學(xué)中注意提高學(xué)生學(xué)習的主觀(guān)能動(dòng)性，強調學(xué)生是學(xué)習的主人，強調教學(xué)是教與學(xué)的雙邊互動(dòng)。教師在教學(xué)過(guò)程中要經(jīng)常提出一些應用性的問(wèn)題，引導同學(xué)們思考和討論，同時(shí)注意啟發(fā)和鼓勵學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、提出問(wèn)題。在一些章節講完之后還要提出后續和建設性問(wèn)題，為學(xué)生留下思考和探索的空間。相信通過(guò)這些方法的運用，將增強學(xué)生自主學(xué)習能力和創(chuàng )新能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識和獨立思考的能力，提高課程模塊化的教學(xué)效果。
�。�2）撰寫(xiě)小論文及設計。我院當前開(kāi)展了N+2模式的特色教學(xué)，材料的應用無(wú)處不在，發(fā)展速度驚人，種類(lèi)日新月異。因此，一方面，除了在課堂教學(xué)中不斷更新材料領(lǐng)域的知識外，同時(shí)在課外也應要求學(xué)生自己查閱國際國內專(zhuān)業(yè)期刊上發(fā)表的文獻資料，了解有關(guān)材料的發(fā)展情況，并寫(xiě)出學(xué)習論文。在授課過(guò)程中讓學(xué)生做好讀書(shū)筆記，熟悉課程內容，在一章課程結束后完成一篇論文，在全部課程結束時(shí)，要求每個(gè)學(xué)生至少完成1 篇小設計。設計主要是對電子陶瓷的制備和測試進(jìn)行設計，這樣不僅拓寬知識面，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、思考能力以及創(chuàng )新能力，還培養他們從多方面攝取知識營(yíng)養的習慣，增強學(xué)生學(xué)習的能動(dòng)性。
�。�3）專(zhuān)題講座。材料的發(fā)展是科技進(jìn)步的支柱之一，將教學(xué)內容與科技發(fā)展以及生產(chǎn)應用實(shí)際相結合，能有效地提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和創(chuàng )新能力。在教學(xué)過(guò)程中，結合課堂教學(xué)內容，根據科技發(fā)展和實(shí)際應用情況，可以邀請企業(yè)、研究所等單位專(zhuān)家針對熱點(diǎn)問(wèn)題作專(zhuān)題講座。如結合壓電鐵電陶瓷的學(xué)習，作了新型無(wú)鉛壓電陶瓷的研究進(jìn)展及應用前景的專(zhuān)題講座。通過(guò)類(lèi)似的活動(dòng)調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性和對新事物的認知性，培養他們認識事物、探索知識和創(chuàng )新的能力。
�。�4）學(xué)生講授，集中討論的方式。對有些能引起學(xué)生興趣的內容，采取學(xué)生講授、課堂討論的方式實(shí)現對知識的接受與消化吸收。比如關(guān)于鐵電物理的內容，通過(guò)講解基本理論，讓學(xué)生通過(guò)查閱文獻資料來(lái)挖掘鐵電物理知識在我們生活中的應用，而學(xué)生通過(guò)文獻資料，利用磁性物理知識講解了以“卡的世界”為題的關(guān)于存儲卡的相關(guān)原理和技術(shù)前沿、利用材料的壓電效應講解了打火機的原理，從而加深了學(xué)生對知識的理解，調動(dòng)起學(xué)生對鐵電物理知識的興趣。
�。�5）營(yíng)造良好的教學(xué)的氛圍。課堂教學(xué)是教的過(guò)程和學(xué)的過(guò)程的統一，教師要注意學(xué)生的學(xué)法和教師的教法在教學(xué)過(guò)程中的最佳結合，要從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，精心設計各個(gè)教學(xué)環(huán)節和方法，充分體現學(xué)生的主體性，合理有效的調動(dòng)學(xué)生自覺(jué)投入到學(xué)的活動(dòng)中來(lái)，從而保證教法和學(xué)法的有機結合和同步進(jìn)行，使教師和學(xué)生的積極性和主動(dòng)性都能得到充分的發(fā)揮。教師在教學(xué)過(guò)程中把教學(xué)的重點(diǎn)放在揭示知識形成規律的過(guò)程上，讓學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習的過(guò)程中發(fā)現真理，掌握知識。啟之以需，說(shuō)之以理，感之以美，動(dòng)之以情，授之以法。用親切的笑容、從容的態(tài)度和誠懇的目光拉近師生間的距離，用活潑、幽默、風(fēng)趣的語(yǔ)言活躍課堂氣氛。
2.3 學(xué)習興趣與動(dòng)機的培養
首先，興趣是最好的老師，只有調動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習興趣，增強了學(xué)生自主學(xué)習的信心，該課程才能取得較好的教學(xué)效果。創(chuàng )設教學(xué)情景，可有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，達到事半功倍的效果。課程教學(xué)必須通過(guò)吸引學(xué)生的注意力，引起學(xué)生的興趣，才可以獲得較好的教學(xué)效果。教材的每部分內容基本都是從名詞、定義、定律等開(kāi)始，伴隨著(zhù)大量的公式和圖表，其內容枯燥無(wú)味。要提高學(xué)生興趣，必須一改常規，讓學(xué)生在每部分內容的教學(xué)開(kāi)始時(shí)暢所欲言，把日常生活與相關(guān)物理性能聯(lián)系起來(lái)；并通過(guò)提問(wèn)進(jìn)一步引導，讓學(xué)生思考和討論這些事物的工作原理及其本質(zhì)。通過(guò)這些思考和討論，學(xué)生會(huì )發(fā)現材料的物理性能與他們的日常生活息息相關(guān)，對課程內容就會(huì )逐步產(chǎn)生興趣，增強求知欲，并且充分認識到學(xué)習該課程的重要性。
其次，學(xué)習動(dòng)機是增強大學(xué)生學(xué)習活動(dòng)的外在因素之一，同時(shí)也是推動(dòng)主體進(jìn)行知識學(xué)習的內部動(dòng)力源泉。激發(fā)學(xué)習動(dòng)機，首先要明確學(xué)習目的，學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后，擺脫了升學(xué)的束縛，但面對社會(huì )上“讀書(shū)無(wú)用論”和就業(yè)困難的輿論影響，有些學(xué)生盲目恍惚、無(wú)所適從，學(xué)習目的不明確。為此，需要對課堂教學(xué)內容精心設置，同時(shí)對學(xué)生要進(jìn)行心理上的引導。
3 模塊下實(shí)驗教學(xué)的優(yōu)化
為適應國家、社會(huì )對應用型人才的需求，材料專(zhuān)業(yè)根據自身的專(zhuān)業(yè)特色和優(yōu)勢，積極構建適應應用型創(chuàng )新人才培養的材料物理性能專(zhuān)業(yè)實(shí)驗模塊，培養具有扎實(shí)理論功底、熟練實(shí)驗操作技能、具有較強的工程實(shí)踐能力和強烈的創(chuàng )新意識的高素質(zhì)創(chuàng )新型人才。我院構建了一系列以訓練實(shí)踐技能為目的的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)新體系，除了配套相應的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗外，還有很多重要的實(shí)踐訓練，如：認知實(shí)習、創(chuàng )新訓練、生產(chǎn)實(shí)習等。
3。1 實(shí)驗教學(xué)模塊的構建
在實(shí)驗教學(xué)的設計環(huán)節，我們按照課堂教學(xué)的內容設置，設計了材料熱性能、材料力學(xué)性能、材料電性能、材料磁性能等幾個(gè)開(kāi)放式實(shí)驗模塊。為調動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，在材料物理性能與應用課程模塊內，進(jìn)行新的實(shí)驗體系的構建，對原有課程的相關(guān)實(shí)驗進(jìn)行整合，減少驗證性實(shí)驗，利用實(shí)驗室資源，適度開(kāi)設綜合性、設計性實(shí)驗，在實(shí)驗內容上充分體現材料性能與應用之間的聯(lián)系，使實(shí)驗項目能充分發(fā)揮培養學(xué)生動(dòng)手操作和實(shí)踐能力培養方面的作用。課程模塊體系建設在滿(mǎn)足基本教學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗內容的基礎上，還為學(xué)生提供創(chuàng )新性實(shí)驗平臺。
3.2 實(shí)驗教學(xué)模塊的優(yōu)化
對于修完基礎素質(zhì)、工程技術(shù)公共理論知識及化學(xué)工程技術(shù)模塊的大學(xué)二年級學(xué)生，可以逐步開(kāi)設一些創(chuàng )新性實(shí)驗，提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)�？梢葬槍Ω鞣N項目中的具體要求讓學(xué)生自主設計實(shí)驗、分析實(shí)驗結果，對存在的問(wèn)題提出解決方案，最后得出實(shí)驗結論，在指導老師的指導下完成論文或產(chǎn)品。為了取得良好的創(chuàng )新實(shí)踐教學(xué)效果，無(wú)機非金屬材料工程、粉體材料科學(xué)與工程的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗設置采取的是集中實(shí)踐訓練周的形式，合理地利用了學(xué)生有限的實(shí)驗時(shí)間， 保證了實(shí)驗的連貫性和完整性，使學(xué)生最大限度的熟悉和掌握專(zhuān)業(yè)知識，對材料的合成、制備技術(shù)及性能表征手段有了全面、系統地了解。伴隨著(zhù)新材料的研發(fā)，涌現了一系列新工藝和新方法。 實(shí)驗內容主要集中在材料合成與加工、材料性能測試兩大實(shí)驗體系，其設備依附學(xué)院材料學(xué)科先進(jìn)的材料制備與合成設備、材料性能測試設備。
3.3 實(shí)驗教學(xué)模塊的建設
《無(wú)機材料物理性能》課程的理論性很強，盡管教材中輔以大量的圖表、數據對現象和理論進(jìn)行闡述說(shuō)明，但仍然不利于學(xué)生對知識的理解和接受。在模塊化教學(xué)之前，該課程沒(méi)有安排適時(shí)的實(shí)踐環(huán)節，在一定程度上影響了教學(xué)效果。因此，課程模塊增設了相關(guān)性能實(shí)驗課程，對于學(xué)生更深入地了解物理性能的現象和機理是十分必要的。當前材料學(xué)科建設比較完備，實(shí)驗條件比較完善，完全可以滿(mǎn)足開(kāi)設物理性能實(shí)驗的要求。將物理性能實(shí)驗與測試分析課程實(shí)驗相結合，可以讓學(xué)生了解基本的物理性能現象、儀器工作原理及相關(guān)基礎理論，加強學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和應用。由于學(xué)生在各個(gè)環(huán)節都親身體驗并積極動(dòng)腦分析，鍛煉了他們的動(dòng)手能力，培養了他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；同時(shí)，通過(guò)動(dòng)手學(xué)生可以論證教材上的理論公式，將枯燥的公式轉變?yōu)樯鷦?dòng)的實(shí)驗數據，也極大地提高了他們的學(xué)習興趣。
4 結束語(yǔ)
根據《國家中長(cháng)期教育改革和發(fā)展規劃綱要》的要求，結合我院應用型的特點(diǎn)。教學(xué)工作應注意提高學(xué)生的學(xué)習能力、實(shí)踐能力、創(chuàng )新能力和應用能力。我們從《無(wú)機材料物理性能》課程的教學(xué)內容、教學(xué)方法和實(shí)驗環(huán)節等方面進(jìn)行了針對性的研究和嘗試，獲得了富有成效的經(jīng)驗。這些方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣、培養了學(xué)生良好的思維習慣、增強了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，同時(shí)也在一定程度上培養了學(xué)生的創(chuàng )新能力和應用能力。然而，要真正跟上當今材料科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的要求，培養出高素質(zhì)復合型、應用型人才，還需要不斷的努力和探索。作者經(jīng)過(guò)近十年的教學(xué)實(shí)踐，初步達到了課程模塊化教改的預期目的。但是，當前我院乃至我國材料學(xué)科課程模塊化教學(xué)教育改革的還在起步階段，不斷加強實(shí)踐與探索，推動(dòng)課程模塊化教學(xué)向更好的方向發(fā)展，培養應用型的高素質(zhì)復合型人才，是我們努力的目標。
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