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《等離子物理》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐
摘要：基于《等離子物理》課程的實(shí)踐教學(xué)及教學(xué)大綱的要求，對該課程的教學(xué)內容及教學(xué)方法進(jìn)行探討和分析。
關(guān)鍵詞：等離子物理 教學(xué)方法 實(shí)踐教學(xué)
《等離子物理》課程是金屬材料工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)限選課。課程的目標是要求學(xué)生系統了解離子體的物理特征及等粒子體與材料之間相互作用與運動(dòng)規律，學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習能掌握等離子滲氮及相關(guān)的材料離子表面改性技術(shù)。筆者在近幾年對該課程的教學(xué)實(shí)踐中，注重提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率和教學(xué)效果，積極探索以培養學(xué)生創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力為目標的課程教學(xué)新模式。同時(shí)，就如何進(jìn)行課堂教學(xué)方法和課程實(shí)驗設計等方面進(jìn)行了改革，并在教學(xué)內容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式等方面進(jìn)行了一些有益的探索和實(shí)踐。
一、以課堂教學(xué)為載體，拓展教學(xué)內容
本課程是針對工科背景的本科生開(kāi)設的，其內容可分為理論基礎和實(shí)驗驗證兩個(gè)部分。在理論教學(xué)方面，主要學(xué)習等離子體物理基礎以及等離子體中的反應變化過(guò)程。而在實(shí)驗驗證方面，主要集中在等離子體滲氮和材料表面改性的基本過(guò)程和方法。這兩部分涉及知識范圍較廣，因此，課程教學(xué)過(guò)程中注重基礎知識和基本理論的系統化，需要不斷增加新知識新理論的教學(xué)，增強教學(xué)內容的廣度和深度，為學(xué)生創(chuàng )新能力培養打下扎實(shí)的基礎。課程中對于材料表面改性的原理和設備的教學(xué)內容應該與最新設備和技術(shù)相一致，因此在教學(xué)過(guò)程中向學(xué)生提供專(zhuān)業(yè)期刊和專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站，拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野。
二、探索啟發(fā)式的教學(xué)方法，引導學(xué)生創(chuàng )新思維
當前大學(xué)生教學(xué)面臨的主要問(wèn)題在于學(xué)生缺乏自主學(xué)習的意識和素質(zhì)，結果造成教學(xué)水平的長(cháng)期費時(shí)低效。因此，在教學(xué)過(guò)程中，注重學(xué)生學(xué)習興趣的培養，是學(xué)生有效學(xué)習的基本前提。教學(xué)中要注重“從實(shí)例引出問(wèn)題，從問(wèn)題引出概念，由概念引出方法，用方法解決問(wèn)題”的教學(xué)方法，讓學(xué)生能夠充分理解、掌握和運用所學(xué)的知識。課程中關(guān)于等離子體的概念理解起來(lái)比較抽象，在課堂教學(xué)中，必須注重從現實(shí)生活中直接感受到的直觀(guān)現象入手，介紹抽象的概念。常規教學(xué)計劃安排中課程的總學(xué)時(shí)分為兩部分，第一部分為一至三章，主要內容涉及有等離子體物理基礎、等離子體中的反應和離子滲氮原理。第二部分為四到八章，主要內容涉及有離子滲氮材料的選擇、離子滲氮層的組織和離子滲氮的應用。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，要從以下幾個(gè)方面對教學(xué)內容進(jìn)行選擇和側重：
(1)由于本課程等離子體物理基礎部分所涉及的基本物理概念較多，因此初學(xué)者必須對大學(xué)物理等前驅課程進(jìn)行預習。在學(xué)習新知識時(shí)，如果能把它與已知知識聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)已有知識結構的同化作用，對學(xué)習和掌握相關(guān)的知識和技能會(huì )起到積極的強化作用。
(2)從課程的章節可以看出，等離子體物理主要是從基本概念和基本原理出發(fā)，循序漸進(jìn)地展示等離子體滲氮和材料表面改性的基本過(guò)程和方法。
(3)為了增強學(xué)生對表面技術(shù)課程內容的理解，將XRD、SEM等材料性能的現代檢測方法與課程內容有機地結合起來(lái)。課程講授時(shí)，適當將后續知識或擴展知識提前與正在學(xué)習的內容進(jìn)行類(lèi)比，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新思維。
三、立足冶金專(zhuān)業(yè)特色，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)手段改革
根據材料學(xué)科專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，該課程要充分考慮作為鋼鐵材料的組織控制專(zhuān)業(yè)人才所需要的基本理論知識和所應具有的基本工作能力，所以教學(xué)內容必須體現專(zhuān)業(yè)特色。課程中諸多實(shí)驗主要是針對各類(lèi)鋼鐵材料的表面進(jìn)行處理，例如在碳鋼、合金結構鋼、工模具鋼、不銹耐酸鋼、鑄鐵以及鈦合金表面的滲氮處理。因此，在課堂教學(xué)中不僅要講授鋼鐵材料的知識，而且要結合表面處理技術(shù)來(lái)進(jìn)行討論。課程中所涉及的等離子物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積等實(shí)驗方法，應該結合實(shí)際的儀器設備來(lái)進(jìn)行學(xué)習，同時(shí)也需要結合不同類(lèi)別的材料來(lái)進(jìn)行講解�？傊�，根據具體教學(xué)內容性質(zhì)及學(xué)習現場(chǎng)的具體情況靈活采用講課、實(shí)習、實(shí)驗、討論、參觀(guān)、講解示范等教學(xué)方式，全班學(xué)習、小組學(xué)習、個(gè)人學(xué)習相結合。同時(shí)，要加強對現代教育技術(shù)的研究、開(kāi)放與應用，采用電子教案、模擬軟件等多種形式的教學(xué)手段。
四、完善教學(xué)評價(jià)和考核體系，反映實(shí)際學(xué)習效果
教學(xué)評價(jià)和考核體系不僅針對學(xué)生，同樣也針對教師。教學(xué)質(zhì)量標準包括教師的教學(xué)態(tài)度、教學(xué)能力、教學(xué)組織、教學(xué)內容、教學(xué)方法和教學(xué)效果等多個(gè)方面。教學(xué)評價(jià)的目的對學(xué)生學(xué)習的評價(jià)，既要關(guān)注學(xué)生對基礎知識和實(shí)驗技能的掌握，又要重視學(xué)生綜合知識運用能力的發(fā)展，同時(shí)還要重視其在學(xué)習過(guò)程中的表現。該課程是專(zhuān)業(yè)限選課，主要的評價(jià)方式為考試和平時(shí)成績(jì)，但考試不能作為唯一的考察學(xué)生學(xué)習水平和教師教學(xué)水平的手段。通過(guò)本課程的教學(xué)，筆者認為現有的教學(xué)評價(jià)和考核體系客觀(guān)上能夠反映主體教學(xué)效果，但在某些細節上仍存在瑕疵。因此，為了避免學(xué)生由于在應試策略中失利而影響最后的學(xué)習成績(jì)，要結合其它例如平時(shí)課堂提問(wèn)、平時(shí)作業(yè)以及實(shí)驗成績(jì)來(lái)進(jìn)行綜合評測。
針對本課程中學(xué)習目標中存在的問(wèn)題，筆者認為課堂講授培養模式迫切需要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題。一是如何將應用性教學(xué)目標融入到課堂上來(lái)，建立課堂主觀(guān)教學(xué)與客觀(guān)實(shí)驗相結合的學(xué)習辦法，提高學(xué)生對課程學(xué)習的興趣。二是如何深入企業(yè)和校內中試工廠(chǎng)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，建立課程類(lèi)型多樣化及選課自由與學(xué)習自由的約束機制。目前，我們借助具有豐富的校企合作項目經(jīng)驗，不斷重視教學(xué)與實(shí)踐密切聯(lián)系，努力在這樣的基礎上進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革期望取得好的效果。
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