- 相關(guān)推薦
關(guān)于材料物理性能課程教學(xué)改革的研究論文
材料學(xué)是一門(mén)研究材料結構、特性、工藝和性能關(guān)系的學(xué)科.“材料物理性能”作為材料學(xué)專(zhuān)業(yè)課，需要運用材料學(xué)基礎知識來(lái)理解材料物理性能的一般規律和影響因素.“材料物理性能”課程是材料學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎課的衍生和發(fā)展，課程中的教學(xué)內容與“材料科學(xué)基礎”、“材料力學(xué)”和“材料物理學(xué)”等課程內容具有較多交叉.因此，“材料物理性能”具有非常強的綜合性，從而導致了該課程涉及范圍廣、內容多、難理解，學(xué)習起來(lái)較為困難.為了適應西南大學(xué)材料與能源學(xué)部(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我部”)的培養計劃和促進(jìn)學(xué)科建設的發(fā)展，對教材的選取、教學(xué)內容的取舍、教學(xué)方式和考核機制的探索尤為重要.此外，由于我部的“材料物理性能”課程設置時(shí)間較短，課程體系和教材建設都還處于探索發(fā)展階段，因此推進(jìn)教學(xué)改革是探索適用于我部學(xué)科建設發(fā)展的必由之路.
“材料物理性能”是現代材料研發(fā)與應用的理論和實(shí)踐基礎.課程內容包括材料的熱學(xué)性能、電學(xué)性能、磁學(xué)性能、光學(xué)性能和力學(xué)性能等內容，適當介紹近年來(lái)新型功能材料的發(fā)展.通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生了解材料物理性能的發(fā)展和應用，重點(diǎn)掌握各種重要性能的原理及微觀(guān)機制，性能的測定方法以及各種材料結構與性能的關(guān)系.通過(guò)本課程的學(xué)習，使學(xué)生能夠自主地分析材料物理性能的影響因素，以及控制和改善材料物理性能的措施.因此，在教學(xué)中應更加強調知識的應用，為學(xué)生在今后工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題提供專(zhuān)業(yè)的理論支持.本文基于我部的學(xué)科背景及“材料物理性能”課程的教學(xué)目標，主要從教學(xué)內容、教學(xué)方式和考核機制等方面探索“材料物理性能”課程的教改方向.
1.教學(xué)內容的探索
教材的選擇和課程內容的把握建立在我部培養計劃和課程教學(xué)目標的基礎之上.材料物理性能涉及的范圍包括材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能.本課程主要介紹材料的各種物理性能的基本理論及微觀(guān)機制，各性能之間的相互關(guān)系與變化規律，性能參數及其來(lái)源，性能和材料組成、結構和工藝的關(guān)系，介紹性能的測定方法、控制和改善性能的措施.學(xué)習本課程的最終目的可歸結為兩點(diǎn)：①通過(guò)控制組織結構獲得具有特定物理性能的材料;②通過(guò)測試物理性能參數的變化來(lái)分析材料組織結構的轉變.因此，通過(guò)本課程的學(xué)習可培養學(xué)生設計材料和分析材料等方面的能力，為學(xué)生以后在材料的制備、檢測、加工等領(lǐng)域從事相關(guān)工作提供理論基礎.這也是我部材料專(zhuān)業(yè)的培養計劃.
由此可見(jiàn)，本課程學(xué)習的重點(diǎn)不僅是學(xué)習基礎的物理和材料學(xué)知識，更在于將基礎知識應用于理解材料物理性能的微觀(guān)本質(zhì)上.如何把材料學(xué)基礎知識和材料物理性能有機地結合成為本課程教學(xué)的一個(gè)重要課題.此外，由于材料物理性能這門(mén)專(zhuān)業(yè)課具有非常強的綜合性，且不同專(zhuān)業(yè)背景(金屬、非金屬、高分子、化學(xué)等)對于課程重點(diǎn)的把握和理解不一致，因此不同院校根據自己的學(xué)科背景會(huì )調整課程講授的重點(diǎn).課程改革本身也是學(xué)科建設的重要組成部分，對課程內容的把握不僅要圍繞課程的主要內容和受眾的專(zhuān)業(yè)背景，而且也要結合我部科研的發(fā)展方向.這樣才能使教學(xué)與科研的發(fā)展更加統一，并且在課程建設和學(xué)生培養上更具特色性和競爭力.基于此，筆者從以下幾個(gè)方面對該課程教學(xué)內容的優(yōu)化整合進(jìn)行探索.
1)結合課程學(xué)習背景引入教學(xué)內容.目前，“材料物理性能”在金屬材料專(zhuān)業(yè)大學(xué)三年級開(kāi)設.此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習了“材料科學(xué)基礎”、“普通化學(xué)”、“材料力學(xué)”、“金屬材料學(xué)”和“材料化學(xué)”等課程，這些課程的學(xué)習為本課程的學(xué)習提供了非常好的材料學(xué)專(zhuān)業(yè)背景知識.然而，材料專(zhuān)業(yè)的物理基礎理論課“材料物理學(xué)”并沒(méi)有在前期開(kāi)設，這可能給學(xué)生迅速地把握物理性能的微觀(guān)機制帶來(lái)了一定的困難.因此，在每章節授課前須增加相關(guān)的背景知識來(lái)引入課程講授的主要內容.
2)結合課程設置整合教學(xué)內容.“材料物理性能”課程的學(xué)時(shí)為54學(xué)時(shí)，其中包括36學(xué)時(shí)的理論課和18學(xué)時(shí)的實(shí)驗課.因此，該課程面臨著(zhù)“內容多、學(xué)時(shí)短”的境地.如何既能在短的課時(shí)內突出課程要點(diǎn)又易于學(xué)生掌握是授課內容把握的關(guān)鍵.該課程內容包括材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能.與此課程同時(shí)開(kāi)設的“材料力學(xué)性能”會(huì )對材料力學(xué)性能做詳細講解，因此本課程僅對力學(xué)性能做簡(jiǎn)單介紹，課程的教學(xué)重點(diǎn)集中于光、電、磁、熱四大性能上.在授課時(shí)，盡量減少繁雜的理論推導，力求用通俗易懂的語(yǔ)言揭示材料微觀(guān)結構與性能之間的定性關(guān)系;通過(guò)一些實(shí)例，加深學(xué)生對材料各物理性能的理解和認識;從不同角度分析材料各物理性能的一般規律及核心本質(zhì)，讓學(xué)生自然形成與掌握材料的組成、結構、性能和工藝之間關(guān)系的原則.
3)結合學(xué)科建設和科研特色拓展教學(xué)內容.作為材料專(zhuān)業(yè)基礎課，課程的重點(diǎn)是揭示各個(gè)材料物理性能的微觀(guān)機制，并弄清物理性能與材料組織結構的關(guān)系.然而，作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，這些內容的專(zhuān)業(yè)知識面相對較窄.近年來(lái)，教育部提出要拓寬專(zhuān)業(yè)口徑培養綜合性人才，因此有必要進(jìn)一步優(yōu)化培養對象的知識構架，既要強化其基礎又要拓寬其知識面.目前我部的科研工作主要集中在能源材料、功能材料和生物材料等方向.這些方向中涉及到的電池、電容器、光電材料、發(fā)光材料、傳感器、材料分析技術(shù)等都與該課程的內容息息相關(guān)，這就為該課程的學(xué)習提供了極大的補充，能夠起到很好的強化作用.因此，可結合我部的學(xué)科建設和科研特色對該課程進(jìn)行拓展.
4)結合授課內容選擇教材.教材是體現教學(xué)內容、方法和傳授知識的載體，也是深化教學(xué)改革、培養創(chuàng )新人才的重要保證.目前以“材料物理性能”冠名的教材具有多個(gè)版本，此外，還有以“無(wú)機材料物理性能”和“材料物理與性能學(xué)”等冠名的版本.多個(gè)版本的教材都以材料的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性能為基本框架，且又各具特色.例如，一些版本的教材側重闡述材料的力學(xué)性能，一些版本增設了固體物理的相關(guān)基礎知識，還有一些版本的教材將章節分得很細，如龍毅的教材將介電性能獨立分為一章，并詳細介紹了壓電、鐵電等性能.教材的選擇應考慮我部課程的設置和學(xué)生的專(zhuān)業(yè)背景.首先由于我部材料專(zhuān)業(yè)的學(xué)生沒(méi)有固體物理的背景，因此需要教材可以通俗易懂地介紹材料物理性能的概念和影響因素.由于在有限的課時(shí)內將教學(xué)內容覆蓋很廣并深入理解是不現實(shí)的，所以較為理想的教材應以光、電、磁、熱四大性能來(lái)分章，并能清楚地介紹其一般規律和影響因素.此外，考慮到實(shí)驗課的設置，教材也應該簡(jiǎn)單地概括物理性能參數的測量方法.筆者認為陳騑騢版的《材料物理性能》一書(shū)具備了這些特點(diǎn)，可作為我部材料專(zhuān)業(yè)“材料物理性能”課程的教材.該書(shū)還涉及到材料物理性能的測量在材料科學(xué)中的應用，這些實(shí)例有助于學(xué)生鞏固知識并培養學(xué)生應用知識分析和解決問(wèn)題的能力.
2.教學(xué)方式的探索
如果教學(xué)內容是教學(xué)的載體，那么教學(xué)方式則是教學(xué)的靈魂.教學(xué)的藝術(shù)性就在于教學(xué)方式的靈活性和多樣性.對于相同的教學(xué)內容，如何通過(guò)教學(xué)方式的改革來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量是每一個(gè)教學(xué)工作者都應該不斷探索的課題.在現代教學(xué)中，課堂教學(xué)方面應打破傳統的滿(mǎn)堂灌教學(xué)方式，與學(xué)生多交流，采用啟發(fā)式教學(xué)法，用提問(wèn)、討論等方法促使學(xué)生發(fā)散思維，調動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)思考的能動(dòng)性，以加深學(xué)生對課程內容的理解，提高其學(xué)習興趣.基于此，筆者認為“材料物理性能”課程教學(xué)方式改革可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探索.
1)利用現代教學(xué)手段，更清晰地闡述學(xué)習內容的重點(diǎn)和難點(diǎn);
“材料物理性能”中的知識比較抽象，傳統的傳教式和板書(shū)教學(xué)常常令學(xué)生覺(jué)得乏味，并且也難以清晰而生動(dòng)地解析材料物理性能的相關(guān)模型和概念.相反，現代教學(xué)技術(shù)具有手段靈活、內容直觀(guān)的特點(diǎn).首先，可將課本的知識重點(diǎn)和難點(diǎn)總結制成幻燈片放映，這樣既可以節省板書(shū)的時(shí)間又可以直觀(guān)地將教學(xué)的重點(diǎn)進(jìn)行總結和展示.其次，利用計算機軟件可將抽象的物理模型進(jìn)行三維重構和模擬，從而將復雜抽象的物理概念形象生動(dòng)地展現出來(lái).這樣既提高了學(xué)生理解知識的效率，又增加了學(xué)習的趣味性.
2)采用互動(dòng)式教學(xué)，更積極地調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習熱情和主動(dòng)性;
傳統的教學(xué)模式多采用以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受的“填鴨式”教學(xué)方式.這種教育方式只能機械地將知識灌輸給學(xué)生，卻扼殺了學(xué)生的自主性和創(chuàng )新思維.為了調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的熱情并發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性，我們提倡探究式的學(xué)習方式，即學(xué)生在老師的引導下，運用已有的知識基礎進(jìn)一步探索知識的應用和創(chuàng )新.當然，探究式學(xué)習的前提是學(xué)生已經(jīng)掌握了一定的基礎知識，并且強調老師引導的重要性.“材料物理性能”是一門(mén)性能學(xué)，因此知識的學(xué)習最終要落實(shí)到評價(jià)材料性能和分析材料組織結構的實(shí)際應用中.該課程中每章的知識可分為兩部分講解：其一是闡述物理性能參數的物理本質(zhì)及其與材料組織結構的關(guān)系;其二是物理性能的調控和應用實(shí)例.第一部分知識先由老師將基礎知識教授給學(xué)生;第二部分知識由學(xué)生結合已學(xué)的材料學(xué)和物理性能的知識進(jìn)行分組討論、匯報并相互提問(wèn)，最后由老師總結釋疑.這樣的教學(xué)方式既發(fā)揮了老師的引導作用又調動(dòng)了學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性，既鞏固了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識又培養了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.
3)結合產(chǎn)業(yè)和科研應用，更直觀(guān)地體現理論知識的應用價(jià)值和發(fā)展方向;
知識的學(xué)習是為了實(shí)際應用和知識發(fā)展.現在的大學(xué)教育更多地關(guān)注知識本身的記憶，而沒(méi)有把知識的實(shí)際應用和當前研究的熱點(diǎn)介紹給學(xué)生，這也是導致大學(xué)生學(xué)習迷茫和就業(yè)困難的因素之一.因此，在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中應適當介紹與所學(xué)知識相關(guān)的工程應用和研究熱點(diǎn).對于這些知識的介紹，一方面可以讓學(xué)生對自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)方向有一個(gè)更加清晰的認識，另一方面可以讓學(xué)生對知識的理解更具有綜合性和立體感.由于我部的研究成果大多與材料物理性能相關(guān)，這也給我們的教學(xué)提供了豐富的素材.在實(shí)際的教學(xué)中我們常以我部最新的研究成果為例通過(guò)專(zhuān)題討論的方式介紹給學(xué)生.事實(shí)上，我們發(fā)現學(xué)生對知識應用方面的學(xué)習非常感興趣.課堂實(shí)踐證明，這些內容的補充不僅豐富了專(zhuān)業(yè)知識，而且極大地提高了學(xué)生參與課堂討論的積極性.
4)強化實(shí)踐操作和分析，更有效地培養學(xué)生解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力.
為了強化學(xué)生的實(shí)踐操作和分析能力，“材料物理性能”專(zhuān)業(yè)課除了理論學(xué)習也應開(kāi)設實(shí)驗課.我部的最新教學(xué)大綱中也已增設了“材料物理性能實(shí)驗”課程.實(shí)驗課的作用不僅讓學(xué)生受到嚴格系統的實(shí)驗技能訓練，鞏固其專(zhuān)業(yè)基礎知識，更重要的是培養學(xué)生嚴謹的科學(xué)思維能力和創(chuàng )新意識，培養學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.此外，將傳統的概念性作業(yè)改為解決實(shí)際問(wèn)題的開(kāi)放式作業(yè)，可更充分地發(fā)揮學(xué)生思考問(wèn)題的能力.
3.考核機制的探索
根據最新教學(xué)大綱，“材料物理性能”課程通過(guò)理論課和實(shí)驗課來(lái)綜合考核.理論課的考核又分為課堂考核和期末考試.為了培養學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和創(chuàng )新性并營(yíng)造良好的課堂氛圍，除了傳統的期末考試外，本課程將加重課堂表現的考核力度.課堂考核由三部分構成，即課堂問(wèn)答情況、分組專(zhuān)題討論效果和開(kāi)放性作業(yè)的思考與分析，分別按比例計入平時(shí)成績(jì).期末考試以課堂理論教學(xué)內容為主，適當增添學(xué)生課堂討論相關(guān)內容.這樣的考核方式有助于培養學(xué)生自主學(xué)習的能力和應用專(zhuān)業(yè)知識的能力.
4.結束語(yǔ)
教學(xué)是一項復雜而細致的工作，如何在有限的課堂時(shí)間內讓學(xué)生真正掌握專(zhuān)業(yè)知識是每一個(gè)專(zhuān)業(yè)教師追求的目標和不斷探索的課題.作為大學(xué)教師，不僅要教授給學(xué)生專(zhuān)業(yè)的知識，也要教給學(xué)生應用知識和發(fā)展知識的能力.這也是培養應用型和創(chuàng )新型人才的需要.現代的教育更加強調在教師的指導下學(xué)生參與教學(xué)的教學(xué)方式，進(jìn)而培養學(xué)生自主獲得知識和應用知識的能力.針對這些要求，我們就《材料物理性能》課程的教學(xué)內容、教學(xué)方式和考核機制進(jìn)行了探索.隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和科技的進(jìn)步，教學(xué)工作的方式方法也需要與時(shí)俱進(jìn)、不斷革新.因此，要求教師要緊跟材料學(xué)發(fā)展的步伐將最新的教學(xué)理念和科研成果應用到實(shí)際的教學(xué)工作中，通過(guò)探索與實(shí)踐不斷地提高教學(xué)能力和教學(xué)質(zhì)量.
【材料物理性能課程教學(xué)改革的研究論文】相關(guān)文章：
工程材料教學(xué)改革論文11-13
課程改革工程材料論文11-12
高職建筑材料課程教學(xué)改革的探討03-04
設施農業(yè)建筑電氣課程教學(xué)改革論文11-28
對旅游管理專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程教學(xué)改革研究03-20
土木工程材料課程教學(xué)改革分析11-15