時間：2022-10-17 11:55:13
導語：在材料物理專業的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
1教材的選擇及教學內容的確定
針對我校復合材料專業的特點,選擇的物理化學教材既要體現當前學科發展的概貌,同時又要使學生具備牢固的理論知識,為以后就業奠定一定的基礎。考慮以上因素,我們選擇了面向21世紀教材,由天津大學物理化學教研室編、高等教育出版社出版的《物理化學》教材(第五版)。同時結合復合材料專業的就業特點,精選了教學內容。該版教材中第一章氣體的PVT關系,由于高中階段已經講述過,所以可以省略。第八、九章的量子力學和統計熱力學都是從物質的微觀難度著手討論的,難度較大,可做簡單講授,若詳細探討可開設選修課單獨進行講授。其它章節的內容選擇重點內容,尤其是與本專業相關的內容詳細講解,例如第六章的相圖、第十章的界面現象內容等,并結合具體的實例,達到更好的授課效果。
2物理化學課堂教學改革
我校復合材料專業開設的物理化學課程是繼無機化學、有機化學之后的理論性化學專業知識,它的知識內容除涉及無機、有機化學知識外,還與大量物理和高等數學知識有關.概念抽象,公式原理多,推導過程繁瑣,內容難理解。因此學生普遍感覺物理化學課程更偏重理論,學習起來較難,從而導致對這門課程不抱有很大的熱情,學習動力不大[3]。針對以上問題,對物理化學課堂教學進行改革就顯得非常必要。具體的改革措施應遵循以下原則:整體設計課堂教學效果;教學方法和教學手段最佳;考核方法合理、科學。
2.1課堂教學效果的整體設計
(1)培養學生的學習興趣。學習興趣至關重要,學生若是對某些課程不感興趣,老師即使講授的再精彩,學生的學習效果也不會太好。因此培養學生的學習興趣就顯得十分必要了。開課伊始,教師就應該講好緒論部分,充分講述物理化學課程的重要性,課程內容的實用性,鼓勵學生努力學好物理化學,培養學習興趣。學生有了興趣,教師才能較好地進行指導。
(2)提高知識的趣味性。知識的趣味性是主動學習的推動力。把理論性強、抽象而枯燥的內容變得生動有趣,是提高課堂教學效果的有效手段。在教學過程中穿插一些與生活實際密切相關的問題或是適當的趣例,則可以起到畫龍點睛的作用,使課堂富于趣味性。例如,在給學生介紹水的相圖時介紹了亞穩態這個概念,可以以人的健康狀況來類比說明。現代社會人們的生活節奏加快,整天忙于工作,鍛煉身體的機會很少,大多數人的身體狀況不佳,多屬于亞健康狀態。亞健康就是一種亞穩態,不穩定,不可能長時間存在,必須向穩定狀態轉變;人要從事正常的生產、生活需要健康的體魄,因此必須鍛煉身體,保持身體處于健康狀態,而不是亞健康狀態。又如,在講授界面化學的時候,可以提問學生在春天光滑的墻壁和粗糙的墻壁哪個更容易回潮。然后用彎曲表面上的蒸汽壓———開爾文公式解釋原因。這種理論與實際應用的結合,可激發學生的學習興趣,引起學生探求知識的欲望,是物理化學課堂教學獲得成功的關鍵一步。
(3)理論教學與實踐教學相結合。物理化學雖然是一門理論學科,但許多定理都是建立在大量的實驗基礎上,所以物理化學的知識是理論和實驗相結合的。為了更好的理解課堂上的理論知識,開設對應的實驗課程,這樣既能鍛煉學生的動手能力,又能加深學生對相關知識的理解程度,而且還能夠建立學生對物理化學這門課程的實用性的信心,極大地提高了學生的學習動力。例如,我們講授化學動力學這一章的一級反應時,講完理論的同時,開設了“蔗糖水解反應速率常數的測定的實驗”,學生普遍反應通過實驗對課堂內容有了更深一層次的理解。
2.2優化教學方法和教學手段
(1)加強課前預習與課后復習。物理化學的公式推導過程繁瑣,為此非常有必要進行課前預習。課前預習要求學生對將要講述的內容先瀏覽一遍,不做具體推算,只要求對重點內容有個初步掌握,等老師講述時學生的思路能與教師同步,使以后教學活動更易開展。同時知識講授后還要要求學生經常復習,以免由于公式繁多而混淆或是遺忘,影響后面新知識的學習。在物理化學教學中,作業也是必不可少的教學環節,但作業太多學生疲于應付,太少達不到復習的效果。因此就要求精選習題,做到“少而精”,力求達到事半功倍的效果。同時為了彌補課堂教學時數少而教學內容較多的不足,可根據教學內容的安排,適當選留思考題,然后要求學生課后查資料,以論文格式上交,這樣既鍛煉了學生的寫作能力,又提高了學生的積極性。
(2)改進教學方法和教學手段。在教學方法上,我們改進單一的講授法,采用啟發式、討論式、互動式教學方法,努力為學生營造一個寬松的學習環境。具體做法是教師精心設計問題,通過提問、回答及組織學生進行討論,在教師與學生之間形成一種良性互動式的教學模式。在教學手段上,我們采用多媒體教學與板書相結合的形式,使復雜抽象的問題簡單化。對于難以講解或表達的內容,可以運用動畫、影片等手段把難以理解的概念形象化,引起學生的興趣,加深學生的理解。但是多媒體教學也有它的不足之處,多媒體教學講課速度較快,學生不能及時接受教師講授的知識,更沒有更多的時間做課堂筆記,不利于課后的復習和考試。因此要根據教學內容來確定是否選用多媒體教學。對于那些有圖像,需要演示過程的教學內容,例如第六章相圖的演示,第十章界面現象的毛細管現象、潤濕現象等內容,多媒體教學能夠化靜為動,把枯澀的問題趣味化,便于學生深入地了解相關知識,能得到很好的教學效果;而對于重要公式的推導方面的教學內容采用板書的形式更合適。只有采用多媒體教學和板書相結合的形式,才能收到最佳的教學效果.
3合理、科學的考核方法
合理、科學的考核方法能夠調動學生的學習興趣和學習動力,提高學生主動學習的能力。簽于此,我們結合本校的具體情況和專業特點,摒棄了傳統的只以期末考試成績為標準的考核方式,采用多項合并的方法綜合測評。具體測評方法為期末考試成績占總成績的70%,體現學生動手能力的實驗課程占總成績的10%,平時成績占總成績的20%。平時成績又分為三部分:出勤率占3分,作業成績和平時的小測驗成績占12分,參與課堂討論和隨堂回答情況占5分。這樣的考核方式明顯提高了學生的學習熱情,學生能積極參與課堂問題的討論和回答,改變了物理化學枯燥,沉悶的課堂氣氛,大大地提高了教學質量。
（上海工程技術大學材料工程學院，中國 上海 201620）
【摘 要】《固體物理》是材料學科專業開設的一門重要基礎課程。根據高等學校《固體物理》課程的特點以及材料類專業的學生對學習這門課程的需求不同，作者結合自身的教學心得和體會，分別從材料學專業《固體物理》課程教學現狀、教學內容和教學方式等方面進行探討。
關鍵詞 固體物理；教學改革；材料學
《固體物理》作為一門基礎性學科，受到了越來越多的重視[1-2]。作為連接基礎理論知識與實際應用技術的橋梁，它已經成為材料類專業學生必修的一門基礎課程。但傳統的《固體物理學》中有很多晦澀難懂的專業術語，復雜的圖形與空間變換以及繁瑣的理論推導，故而學習難度較大。學生學習《固體物理》時需完成《高等數學》、《熱力學與統計物理》和《量子力學》等先修課程的學習。由于材料學科特點和學生培養目標的不同，材料類專業的學生往往只學習一部分或者沒有學習這些先修課程，故而材料類專業學生學習《固體物理》時凡是涉及到一些嚴密的理論推導過程就會感到十分難懂，造成部分學生產生厭學情緒。針對材料類專業《固體物理》教學過程中出現的教師教學難，學生畏學這一現狀，本文從教學內容和教學方式等方面，對如何提高材料類專業《固體物理》的教學質量和促進學生綜合能力的培養方面提出了一些新的探討。
1 教學內容改革
《固體物理》教科書通常由兩大部分組成：第一部分為基礎部分。主要包括晶體結構、晶體結合、晶體的振動與熱力學性質、晶體的缺陷、能帶理論和金屬電子論等內容；第二部分為專業化部分。主要包括半導體、超導體、非晶固體和固體磁性等內容。其中基礎部分是各理工科院校講授的核心內容。對于材料類專業的學生來說，由于缺少《量子力學》與《熱力學與統計物理》方面的知識，系統學習《固體物理》有一定的困難，為了解決上述矛盾，我們在教學過程中對于《固體物理》內容主要實行以下改革措施：
（1）有選擇性的講授。對于《固體物理》各章節的內容講述要有詳有略，作到詳略得當。對于重點內容要精講，對于不太主要或者在其它課程中能學到的內容可以略講或不講。例如：在講述晶體的結合這部分內容時，材料類學生在學習《材料科學基礎》和《化學基礎課》過程中對于晶體的結合方式等內容都進行過系統學習，因此對這部分內容可以略講。在講解晶體的缺陷這部分內容時，學生在《材料科學基礎》課程中也學習過，對這部分內容就可以略講或者不講。
（2）重思想輕推導。對于有些章節的內容，不追求繁瑣的數學推導，更多的突出物理思想的傳達，對于某一個具體理論要重點講述它的建立過程與物理模型。物理模型盡量簡單，深入淺出，讓學生學會用《固體物理學》的方法去思考和處理問題。
（3）增加學科前沿內容。合理的補充與固體物理學緊密相連的凝聚態物理學和材料學最新的學術成就與進展，鼓勵學生積極參與或參觀學院相關老師的科研實驗，多聽相關的學術報告，讓學生了解最新的學術動態，培養他們對科學研究的興趣，為部分學生將來的繼續深造和終身從事科學研究事業奠定基礎。
2 教學方式的創新
長期以來，我國的大部分的教師都是采用傳統的教學模式，即老師一個人在講臺上講，學生在下面聽。這種模式固然有可取之處，但是對于現代大學生來說，這種教學模式未免顯得有些過于單調。現代的大學生喜歡新鮮事物，喜歡主動“出擊”，所以作為一名現代的大學老師，對學生應當“投其所好”，改變一下固有的思維與教學模式，使學生樂于接受所學的新知識，變被動學習為主動學習。我們采取具體做法是：
（1）啟發式教學。在教學過程中，教師的主要作用在于引導和啟發學生積極思考，尤其《固體物理》這類理論性較強的課程。如果學生僅僅限于在課堂上被“填鴨式”式的灌輸知識而不經過嚴密的思考與推理，很難深刻理解和掌握所學的內容。因此，就要求教師在授課過程中，適時的啟發學生去思考問題的來龍去脈，教會學生科學的思維方法，往往能達到事半功倍的效果[4]。
（2）案例教學。選取符合知識點應用要求的、貼近生活與技術發展的、學生感興趣的案例，師生共同分析、討論，從而提高學生分析問題能力與知識應用能力。比如課程體系講授到晶格常數時，引入聚苯乙烯微球人工微結構概念和半導體超晶格概念，并要求學生就相關概念進行文獻分組調研，PPT制作，下次課程時間面向同學進行介紹。相比以前老師直接給學生舉例的教學方式，案例教學法激發了學生的學習熱情，使學生成為學習的主人、課堂的主角，課堂氣氛生動活潑。
（3）實踐教學。《固體物理》是一門與實踐密切聯系的課程，在《固體物理》教學中，強調理論與實際的聯系，這樣可以激發學生學習的主動性、自覺性和創造性，使學生感到所學知識的用處和價值，由此可培養學生靈活應用所學知識解決問題的實踐能力。在《固體物理》的教學中，為了讓學生更深刻地理解所學知識，應該適當安排《固體物理》實驗。如講授晶體結構時，可以安排學生作X射線衍射分析實驗。通過親自實驗，學生不但掌握了晶體的衍射理論知識，也可使學生體會到現代分析方法在材料研究中的重要性和必要性。通過安排《固體物理》實驗，不但使學生加深了對理論知識的理解，同時也大大提高了觀察能力、動手能力和分析問題的能力。
3 結語
總之，在材料類專業《固體物理》教學過程中，要充分認識到材料類專業學生與物理學專業學生的不同，因材施教。此外，還要結合凝聚態物理與材料學發展的前沿和本校的科研工作，充分的利用現代化教學手段進行教學。實踐證明，上述文中所提到的教學改革方法能有效提高學生的學習興趣與綜合素質。但是，《固體物理》教學改革是一個龐大而又復雜的系統工程，課程改革的進行涉及到諸多方面，這就需要我們廣大教育工作者做更多地研究和探索，同時不斷提高自身的能力。要造就創新人才，除改變教育觀念，營造生動活潑的人文環境外，還要加強我們教師隊伍建設，提高他們培養創新人才的能力。
參考文獻
［1］馮端.固體物理學大辭典[M].北京:高等教育出版社,1995.
［2］黃昆,韓汝琦.固體物理學[M].北京:高等教育出版社,1997.
［3］馮端,師昌緒,劉治國.材料科學導論[M].北京:化學工業出版社,2002.
關鍵詞：應用型地方本科院校；材料物理專業；培養方案
一、人才需求與專業簡介
材料產業一直是湖南省高新技術產業發展規劃中的重點領域。湖南省188家高新技術新材料企業中年產值過億元的企業165家，過10億元的有18家。在湖南省“十二五”規劃中，根據產業轉型升級戰略，湖南省將新材料產業作為發展重點。同時，《湖南省2012年度新材料產業發展報告》明確指出，發展新材料產業，有利于挖掘湖南省經濟發展潛力、有利于湖南省突破經濟發展瓶頸、有利于帶動相關產業發展并有利于促進湖南在中部崛起。衡陽市在“十二五”規劃中確定了五個戰略性新興產業目標，其中就包括新能源材料產業這一目標。為了實現這一目標，衡陽市自2012年以來開始以“六大舉措”助力光伏產業發展，創建國家級光伏工程研究中心。因此，隨著新材料產業的快速發展，迫切需要大量基礎實、技術精、能力強的材料物理專業人才。
材料物理專業提供材料科學、材料化學和材料物理的基本理論、基本知識和基本技能的系統學習，材料探索、制備與合成的思維與技能等方面的基本訓練，以及材料加工、材料結構與性能測定及材料應用等方面的專業訓練，旨在使學生掌握材料物理及其相關的基礎知識、基本原理和實驗技能，具備運用材料物理的基礎理論、基本知識和實驗技能進行材料探索和技術開發的基本能力，能在材料科學與工程及其相關交叉學科繼續深造或發展成為在相關行業從事材料檢測、設計、應用開發等方面的創新性人才。
二、專業定位
湖南工學院是一所培養應用型人才的地方本科院校，服務面向定位：立足湖南，重點面向工業企業，為區域經濟建設和社會發展服務。在學院的“十二五”發展規劃中，強調突出材料學科專業建設，以材料學為省級重點建設學科。根據新專業調整目錄，材料學下包括材料科學與工程、材料物理、材料化學、冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程等專業。湖南工學院現設有金屬材料工程、無機非金屬材料工程和高分子材料與工程三個材料學專業。材料物理專業是學校新辦專業，2014年開始招生。為了避免重復性，我校材料物理專業在專業定位上有所側重，突出了為地方經濟服務的特色。
本專業涵蓋光電材料、新能源材料（主要是光伏電池材料與器件）的設計、合成、改性以及成型加工、檢測和應用等內容的本科專業。根據應用型本科院校的辦學定位，以材料學、工程理論、量子力學和材料物理為基礎，以光電材料、新能源材料合成改性、成型加工、材料檢測為專業發展方向，培養具備光電材料和新能源材料生產加工、產品檢測與質量控制、生產技術管理等能力的高級應用型工程技術人才。
本專業秉承夯實基礎、提高能力、拓寬范圍、了解前沿的基本理念，按照國家、湖南省以及衡陽市經濟建設對加強新材料、新能源材料研究開發的規劃，根據社會對專業型、應用型、復合型、學習型人才的需求，以較厚的基礎、較寬的專業口徑、較強的工程應用能力、較高的綜合素質和繼續學習能力為基本出發點，兼顧相近學科間的交叉和融合，并最終發展成為在湖南省同類專業中的領先者。
三、人才培養方案構思
（一）培養目標
本專業培養適應區域經濟和社會發展需要，德智體美勞全面發展，掌握較系統的材料科學和物理學基本理論和基本知識，具有較強的工程技術能力和社會實踐能力，能夠在半導體、能源、建材、航空、汽車、儀電等行業部門，尤其在與光伏、光電材料相關企事業單位，從事有關材料檢測分析、材料應用設計、材料制備加工、企業管理與決策等相關工作的具有創新精神和社會責任感的高級應用型人才。
（二）培養具體要求
1.知識方面的具體要求
（1）自然科學知識：掌握與本專業相關的物理學、化學方面的基礎理論知識以及相應的實驗技能；（2）人文社科知識：掌握社會學、哲學、文學、語言學、心理學、思想道德等方面的知識；（3）工具性知識：掌握英語基本知識與應用技巧，具備一定的聽、說、讀、寫能力；掌握計算機知識及語言，具備計算機編程和利用相關軟件進行模擬計算的能力；（4）專業核心知識：具有扎實的專業基礎知識和專業方向知識，內容包括：材料科學基礎、材料物理性能、材料制備原理與技術、材料結構與性能表征等專業基礎理論知識、太陽能電池原理與工藝、光伏發電技術與實踐、半導體照明原理與技術、薄膜物理與器件、光電子技術及新型材料、光電器件基礎及應用、電子材料及元器件等專業方向知識；（5）政策與法律法規知識：熟悉國家關于材料科學與工程研究及相關產業政策，尤其了解光伏、光電材料的行業需求和相關政策。
2.能力方面的具體要求
（1）材料檢測分析、應用設計、制備加工的能力：具備從應用目標出發對現有材料進行成本、工藝、環保、性能和效益綜合評估及材料選用的能力，具有對典型材料產品進行工藝設計和加工的能力，具有對功能材料，特別是光伏、光電材料，進行性能檢測和分析的能力；（2）開拓創新的意識和能力：具有依托掌握的知識和技能，通過文獻資料和科學方法，進行理論分析及實驗驗證的能力，具備開展新材料及產品開發等方面的初步能力；（3）具有交流、合作與競爭的能力：能采用口頭、文字和圖表等方式進行專業和非專業交流；進行材料學、物理學，以及跨學科領域的合作；（4）具有信息獲取、自主學習和終生學習的能力：掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取專業信息的基本方法，具有優化高效的學習策略和自主學習的能力，養成良好的學習習慣；（5）應對危機與突發事件的基本能力：具有危機意識，冷靜思維，反應敏捷，具備良好的協調關系能力、善于運用相關資源的能力、靈活運用各種方法的能力以及較強的計劃、決斷和指導管理能力。
3.素質方面的具體要求
（1）思想道德素質：具有正確的世界觀、人生觀、價值觀；具有強烈的社會責任感，具有遵紀守法、愛崗敬業和樂于奉獻的職業素養；（2）文化素質：具備良好的文學藝術修養、現代意識、人際交往意識和傳統美德以及強烈的使命感；（3）專業素質：具有寬厚的專業知識，具有熟練的專業技能，具有運用專業知識分析問題、解決問題的能力；（4）身心素質：具備自尊自強、自制自控的能力、自我鍛煉的意識，具有良好的身體素質與健康的心理素質。
（三）人才培養模式
推行“學程分段、分類培養”的培養模式，在第一階段（第一、二學年）淡化專業，主要開設通識基礎課程、學科專業基礎課程，在第二階段（第三、四學年）主要開設專業主干課程、專業特色課程、公共任選課程和實踐教育課程，并設置不同的專業方向課程，使專業教育得到延伸和拓展，提高學生的專業技能，滿足學生的興趣和愛好，促進學生個性發展。
參考文獻：
[1]張新穩，沈清明.材料物理專業培養方案建設的探索[J].中國電力教育，2013（22）.
[2]彭順金，李新，周怡，等.如何培養具有創新精神和創新能力的高素質人才：對武漢科技大學材料物理專業教學改革與實踐的思考[J].大學教育，2013（12）.
二、凡國家建筑材料工業局技術開發服務中心專利處專職或兼職人，在接受單位或個人委托承辦的專利事務時均由國家建筑材料工業局技術開發服務中心按本辦法規定收費，并出具收據，專利人辦理專利事務過程中不得再向委托單位或個人另行收費。
三、根據具體業務的難易程度和工作量大小，專利事務收費可依照本標準上下浮動20％，收費標準及有關規定見附表。
四、本專利服務收費暫行辦法，自頒發之日起施行。
專利收費暫行標準
收費標準
序號 項目 發明 實用新型 外觀設計
1 咨詢費 按效果酌情收費
2 檢索費（含翻譯費） 實費，另加管理費10－20％
3 起草專利申請文件費
（1）請求書 10元（件） 10元（件）
（2）說明書（20頁 200－400 200
以下）權利要求書（ 元（件） 元（件）
一項獨立權項，）摘要
（3）超過20頁， 50元 50元
每加10頁
（4）增加獨立權項 60元（項） 60元（項）
（5）從屬權項 15元（項） 15元（項）
4 （6）附圖 實費 實費
申請審查手續費 30元（項）
5 提前公開申請手續費 15元（項）
6 撤回申請手續費 15元（項）
續表
收費標準
序號 項目 發明 實用新型 外觀設計
7 修改說明書或權 10－15 10－15
利要求書 元／件 元／件
8 不喪失新穎（例外 20元／件 20元／件 20元／件
情況）的請求手續費
9 申請復審手續費 30元／件 30元／件 30元／件
10 復審請求書 300元／件 250元 ／件 50元／件
11 異議書 400元／件 300元 ／件 250元／件
12 異議答辯書 250元／件 200元 ／件 150元／件
13 無效宣告請 400元／件 300元 ／件 250元／件
求書
14 申請人姓名、地址 10元／件 10元 ／件 10元／件
單位名稱、印鑒等
變更手續費
15 期間延長或日期變 10元／件 10元 ／件 10元／件
更手續費
16 專利權轉讓注冊 40元／件 40元 ／件 10元／件
代辦費
17 強制許可的專利使 10元／件 40元 ／件
用費的請求裁決手
續費
18 專利實施的強制許 80元／件 80元 ／件
可請求手續費
19 申請續展手續費 15元 ／件 15元／件
20 繳付專利申請維持 10元／件
費的手續費
21 繳付專利年費的手 15元／件 15元 ／件 15元／件
續費（三年翻一番）
22 繳付年費滯納金 10元／件 10元 ／件 10元／件
（六個月內補繳）
的手續費
注：1．電報、電傳另行收費，有關差旅費由委托人支付。
2．索取有關專利申請文件，另行收費。
3．申請專利獲專利局批準，另收謝金，款額由雙方協商確定。
4．異議成立，另收謝金，按第11項的50％計。
5．異議答辯成立，另收謝金，按第12項的50％計。
由于我校已經有材料與化學工程學院，開設了高分子、化工類材料、金屬材料等專業，應用物理、物理學專業的方向就只有往半導體材料及光伏技術方向靠，而半導體材料及光伏技術與物理聯系十分緊密。因此，我們物理系開設半導體材料及光伏技術有得天獨厚的優勢。首先，半導體材料的形成原理、制備、檢測手段都與物理有關;其次，光伏技術中的光伏現象本身就是一種物理現象，所以只有懂物理的人，才能將物理知識與這些材料的產生、運行機制完美地聯系起來，進而有利于新材料以及新的太陽能電池的研發。從半導體材料與光伏產業的產業鏈條來看，硅原料的生產、硅棒和硅片生產、太陽能電池制造、組件封裝、光伏發電系統的運行等，這些過程都包含物理現象和知識。如果從事這個職業的人懂得這些現象，就能夠清晰地把握這些知識，將對行業的發展起到很大的推動作用。綜上所述，不僅可以在我校的應用物理學專業開設半導體材料及光伏技術方向，而且應該把它發展為我校應用物理專業的特色方向。
二、專業培養方案的改革與實施
(一)應用物理學專業培養方案改革過程
我校從2004年開始招收應用物理學專業學生，當時只是粗略地分為光電子方向和傳感器方向，而課程的設置大都和一般高校應用物理學專業的設置一樣，只是增設了一些光電子、傳感器以及控制方面的課程，完全沒有自己的特色。隨著對學科的深入研究，周邊高校的互訪調研以及自貢和樂山相繼成為國家級新材料基地，我們逐步意識到半導體材料及光伏技術應該是一個應用物理學專業的可持續發展的方向。結合我校的實際情況，我們從2008年開始修訂專業培養方案，用半導體材料及光伏技術方向取代傳感器方向，成為應用物理學專業方向之一。在此基礎上不斷修改，逐步形成了我校現有的應用物理專業的培養方案。我們的培養目標:學生具有較扎實的物理學基礎和相關應用領域的專業知識;并得到相關領域應用研究和技術開發的初步訓練;具備較強的知識更新能力和較廣泛的科學技術適應能力，使其成為具有能在應用物理學科、交叉學科以及相關科學技術領域從事應用研究、教學、新技術開發及管理工作的能力，具有時代精神及實踐能力、創新意識和適應能力的高素質復合型應用人才。為了實現這一培養目標，我們在通識教育平臺、學科基礎教育平臺、專業教育平臺都分別設有這方面的課程，另外還在實踐教育平臺也逐步安排這方面的課程。
(二)專業培養方案的實施
為了實施新的培養方案，我們從幾個方面來入手。首先，在師資隊伍建設上。一方面，我們引入學過材料或凝聚態物理的博士，他們在半導體材料及光伏技術方面都有自己獨到的見解;另一方面，從已有的教師隊伍中選出部分教師去高校或相關的工廠、公司進行短期的進修培訓，使大家對半導體材料及光伏技術有較深的認識，為這方面的教學打下基礎。其次，在教學改革方面。一方面，在課程設置上，我們準備把物理類的課程進行重新整合，將關系緊密的課程合成一門。另一方面，我們將應用物理學專業的兩個方向有機地結合起來，在光電子技術方向的專業課程設置中，我們有意識地開設了一些課程，讓半導體材料及光伏技術方向的學生能夠去選修這些課程，讓他們能夠對光伏產業的生產、檢測、裝備有更全面的認識。最后，在實踐方面。依據學校資源共享的原則，在材料與化學工程學院開設材料科學實驗和材料專業實驗課程，使學生對材料的生產、檢測手段有比較全面的認識，并開設材料科學課程設計，讓學生能夠把理論知識與實踐聯系起來，為以后在工作崗位上更好地工作打下堅實的基礎。
三、總結
（安徽建筑大學數理學院，安徽 合肥 230601)
【摘要】本文針對安徽建筑大學應用物理學專業特點，圍繞培養創新型人才的培養理念，并結合本專業現有的實驗教學資源，對應用物理學專業實驗教學體系的設計和改革進行了實踐和探索。
關鍵詞 應用物理；創新型人才；實驗教學
Educational Reform and Practice of Experiment of Applied Physics Specialty
YU Jiang-ying HUANG Kai
(School of Mathematics & Physics, Anhui Jianzhu University, Hefei Anhui 230601, China)
【Abstract】Based on the characteristics of applied physics subject in Anhui Jianzhu University, we focused on the cultivation philosophy to cultivate innovative talents, and combined with the conditions of the current experiment teaching in the university, then we carried out the study and practice on innovation and design of experiment teaching system of applied physics specialty.
【Key words】Applied physics; Innovative talents; Experimental teaching
0 引言
應用物理學專業在大多數理工科高校幾乎都有開設；而依據各個學校的學科優勢和特色，該專業的方向設置均有所區別。從2004年開始，我校新開設了應用物理學專業，該專業的主要目標是為了培養具備建筑物理環境和建筑節能所需的材料物理和相關檢測技術基礎知識、掌握各種建筑材料的聲、光、熱性能、了解相關環境的設計與檢測技術的工程技術或研發人才。
根據我校應用物理學專業培養目標，專業實驗課程教學是該專業教學活動中的重要環節之一。“實驗教學”不僅是對理論課程的驗證、補充和拓展，而且在培養學生的創新能力、動手能力和解決實際問題能力等諸多方面發揮著重要的作用。因此，為實現創新型人才培養的目標，有必要針對應用物理學專業的特點，對當前的實驗教學體系進行改革創新。
1 實驗教學體系的設計
目前應用物理學專業的實驗課程體系中基礎物理實驗偏多；涉及現代物理在工程技術方面應用實驗，以及體現專業特色的專業方向實驗較少。實驗教學方面，通常采用填灌式、驗證式的傳統教學方法；這種只注重套路的教學方法，使得學生在實驗過程中僅僅是個被動參與者，學生的動手實踐能力沒能得到應有的訓練，嚴重阻礙了學生的創新積極性。此外，一些地方工科院校因新設專業方向在師資、實驗室建設等方面的資源緊缺，可能會導致實驗教學體系落后理論課程體系的建設，甚至很多涉及專業方向的實驗項目無法運行，這些都嚴重制約了學科專業的發展。安徽建筑大學應用物理學專業以建筑物理環境、建筑節能設計和檢測方向的專業實驗室為平臺，在推行教學科研一體化的實驗教學體系改革做了一些有益的探索。
專業基礎實驗方面，對原有的力學實驗進行了部分刪減，弱化了原子物理實驗，增加了部分聲、光、熱檢測方面的基礎實驗。
針對專業實驗課程進行系統化和模塊化設計，將近代物理實驗、專業特色實驗、課程實驗統籌安排，重新整合、優化。以建筑物理環境材料物理性能表征和建筑節能檢測為主線，按實驗課程內容的關聯性劃分模塊，如材料制備、結構形貌表征、光學性能檢測、熱學性能檢測、電磁性能檢測等模塊。論證審定各個模塊包含的實驗內容，并將專業培養計劃中“實驗”課程的學分細化到每個模塊。
依據專業應用方向設計創新性實驗課題，如“半導體氧化物光/氣/熱敏傳感器的研制”，課題涵蓋了幾乎所有的實驗模塊內容，并將近代物理實驗課程，以及半導體物理，納米材料與技術、傳熱學、光電檢測技術、傳感器原理等理論課的課程實驗融合在一起。同時，為避免實驗課題過于寬泛和繁雜，確保實驗的可行性和科學性，我們在此大實驗課題下細化出系列實驗子課題；比如研究不同半導體材料，測試不同的物理性能如光、電、熱性能，以及制作光敏、氣敏、熱敏等不同類型傳感器件。課題在充分融合實驗教學計劃內容（如X射線衍射、光導、熱電效應、聲光效應、以及數據處理軟件的應用等）的基礎上，形成了基于實驗教學、科技創新、畢業設計為一體的實驗課程體系。
2 實驗教學模式的探索與創新
教師通過物理實驗中心網站擬題并規定選題人數，不設純理論模擬計算課題，且擬定的課題中需詳細注明課題內容所涉及的實驗模塊。實驗課題經過系部和實驗中心的審核后，學生通過網站注冊選題，采取導師負責制，一個課題可設多個導師。此外，考慮到逐年增加的學生數量、相對緊缺的實驗教學資源、以及導師制對實驗教師科研能力、時間、精力的高要求，實驗教學體系的改革創新采取漸進式推進：從最初選取20%學生到現在的60%，歷經四年多的試點和實踐，教學科研一體化的教學模式在培養學生動手實踐能力和科研創新能力方面逐步顯示出其優越性。
3 保障體系和評價體系的完善
為了保證我校應用物理學專業實驗教學改革的科學性，我們建立了一套有效的管理和評價機制。首先，依據專業培養目標，修改和完善現有的實驗教學大綱，適當增大綜合性、設計性和創新性實驗的比重，體現創新性應用人才的教學特點。根據新的實驗教學大綱，科學編寫實驗講義，尤其是增設一些與專業特色相關的實驗項目講義的編寫，使實驗教學規范化。其次，我們建立了實驗室網站，針對設計性和創新性實驗項目，教師可以在網站提交實驗項目名稱和規定選題人數，學生可以申請選題；實驗場所和實驗儀器在正常的教學計劃時間外，實行開放運行，采取用前預約，用后登記。最后，我們改變一次教學實驗一個成績的傳統考核，采用多元化考核方式，通過文獻查閱、論證答辯、實驗設計、綜合操作、數據處理和實驗成果答辯幾個部分來全面評測學生的實踐操作能力和分析應用能力。
參考文獻
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關鍵詞:半導體物理實驗;教學改革;專業實驗
實驗教學作為高校教學環節中的一個重要組成部分，不僅因為其是課堂教學的延伸，更由于通過實驗教學，可以加深學生對理論知識的理解，培養學生的動手能力，拓展學生的創造思維［1，2］。實驗教學分為基礎實驗和專業實驗兩部分［3，4］:基礎實驗面向全校學生，如大學物理實驗、普通化學實驗等，其主要任務是鞏固學生對所學基礎知識和規律的理解，旨在提高學生的觀察、分析及解決問題的能力，提供知識儲備［5，6］;與基礎實驗不同，專業實驗僅面向某一專業，是針對專業理論課程的具體學習要求設計的實驗教學內容，對于學生專業方向能力的提高具有極強的促進作用［7～8］。通過專業實驗教學使學生能夠更好的理解、掌握和應用基礎知識和專業知識，提高分析問題的能力并解決生活中涉及專業的實際問題，為學生開展專業創新實踐活動打下堅實的基礎［9～11］。
1半導體物理實驗課程存在的問題與困難
半導體物理實驗是物理學專業電子材料與器件工程方向必修的一門專業實驗課，旨在培養學生對半導體材料和器件的制備及測試方法的實踐操作能力，其教學效果直接影響著后續研究生階段的學習和畢業工作實踐。通過對前幾年本專業畢業生的就業情況分析，發現該專業畢業生缺乏對領域內前沿技術的理解和掌握。由于沒有經過相關知識的實驗訓練，不少畢業生就業后再學習過程較長，融入企事業單位較慢，因此提升空間受到限制。1．1教學內容簡單陳舊。目前，國內高校在半導體物理實驗課程教學內容的設置上大同小異，基礎性實驗居多，對于新能源、新型電子器件等領域的相關實驗內容完全沒有或涉及較少。某些高校還利用虛擬實驗來進行實驗教學，其實驗效果遠不如學生實際動手操作。我校的半導體物理實驗原有教學內容主要參照上個世紀七、八十年代國家對半導體產業人才培養的要求所設置，受技術、條件所限，主要以傳統半導體物理的基礎類實驗為主，實驗內容陳舊。但是在實驗內容中添加新能源、新型電子器件等領域的技術方法，對于增加學生對所學領域內最新前沿技術的了解，掌握現代技術中半導體材料特性相關的實驗手段和測試技術是極為重要的。1．2儀器設備嚴重匱乏。半導體物理實驗的教學目標是使學生熟練掌握半導體材料和器件的制備、基本物理參數以及物理性質的測試原理和表征方法，為半導體材料與器件的開發設計與研制奠定基礎。隨著科學技術的不斷發展，專業實驗的教學內容應隨著專業知識的更新及行業的發展及時調整，從而能更好的完成課程教學目標的要求，培養新時代的人才。實驗內容的調整和更新需要有新型的實驗儀器設備做保障，但我校原有實驗教學儀器設備絕大部分生產于上個世紀六七十年代，在長期實驗教學過程中，不少儀器因無法修復的故障而處于待報廢狀態。由于儀器設備不能及時更新，致使個別實驗內容無法正常進行，可運行的儀器設備也因為年代久遠，實驗誤差大、重復性低，有時甚至會得到錯誤的實驗結果，只能作學生“按部就班”的基礎實驗，難以進行實驗內容的調整，將新技術新方法應用于教學中。因此，在改革之前半導體物理實驗的實驗設計以基礎類實驗為主，設計性、應用性、綜合性等提高類實驗較少，且無法開展創新類實驗。缺少自主設計、創新、協作等實踐能力的訓練，不僅極大地降低學生對專業實驗的興趣，且不利于學生實踐和創新創業能力的培養，半導體物理實驗課程的改革勢在必行。
2半導體物理實驗課程改革的內容與舉措
半導體物理實驗開設時間為本科大四秋季學期，該實驗課與專業理論課半導體物理學、半導體器件、薄膜物理學在同一學期進行。隨著半導體技術日新月異發展的今天，對半導體物理實驗的教學內容也提出了新的要求，因此，要求這門實驗課程不僅能夠通過對半導體材料某些重要參數和特性的觀測，使學生掌握半導體材料和器件的制備及基本物理參數與物理性質的測試方法，而且可以在鋪墊必備基礎和實際操作技能的同時，拓展學生在電子材料與器件工程領域的科學前沿知識，為將來獨立開展產品的研制和科學研究打下堅實的基礎。2．1實驗基礎設施的建設。2013年年底，基于我校本科教學項目的資金支持，半導體物理實驗教學團隊通過調研國內外高校現行半導體物理實驗教學資料，結合我校實驗教學的自身特點，按照創新教育的要求重新設計了半導體物理實驗內容，并根據所開設實驗教學內容合理配置相應的實驗儀器設備，新配置儀器設備具有一定的前瞻性，品質優良，數量合理，保證實驗教學質量。由于作為一門專業實驗課，每學年只有一個學期承擔教學任務，為了提高儀器設備的利用率，做到實驗設備資源的不浪費，計劃成立一間半導體物理實驗專屬的實驗室，用于陳放新購置的實驗設備，在沒有教學任務的學期，該實驗室做為科研實驗室和創新創業實驗室使用。通過近三年的建設，半導體物理實驗專屬實驗室———新能源材料與電子器件工程創新實驗室建成并投入使用，該實驗室為電子材料與器件工程方向的本科生畢業論文設計以及全院本科生的創新創業實驗設計提供了基本保障，更為重要的是該實驗室的建成極大地改善了半導體物理實驗的原有教學條件，解決了實際困難，使得半導體物理實驗教學效果顯著提升。不僅加強了學生對專業核心知識理解和掌握，而且啟發學生綜合運用所學知識創造性地解決實際問題，有效提高學生的實踐動手能力、創新能力和綜合素質。2．2實驗教學內容的更新。半導體物理實驗是一門72學時的實驗課，在專屬實驗室建成后，按照重視基礎、突出綜合、強調創新、提升能力的要求，逐步培養與提高學生的科學實驗素質和創新能力，構建了“九—八—五”新的實驗內容體系，包括如下三個層次(表1)。第一層次為“九”個基礎型實驗，涵蓋對半導體材料的物理性質(結構、電學、光學)的測定，通過對物理量的測量驗證物理規律，訓練學生觀察、分析和研究半導體物理實驗現象的能力，掌握常用基本半導體物理實驗儀器的原理、性能和測量方法等。第二層次為“八”個提高型實驗(綜合、應用性實驗)，學生通過第一層次的實驗訓練后，已掌握了基本的實驗方法和技能，在此基礎上，開展綜合性實驗，可以培養學生綜合運用所學知識以及分析和解決問題的能力。通過應用性實驗培養學生將來利用設備原理從事生產或者技術服務的能力。第三層次為“五”個設計創新型實驗，學生需運用多學科知識、綜合多學科內容，結合教師的科研項目進行創新研究，通過設計型實驗可以鍛煉學生組織和自主實驗的能力，著力培養學生創新實踐能力和基本的科研素質。每個基礎型實驗4學時，提高型實驗8學時，創新型實驗12學時，規定基礎型為必修實驗，提高型、創新型為選作實驗。九個基礎型實驗全部完成后，學生可根據興趣和畢業設計要求在提高型、創新型實驗中各分別選做一定數量的實驗，在開課學期結束時完成至少72個學時的實驗并獲得成績方為合格。2．3實驗教學方式的優化。在教學方式上，建立以學生為中心、學生自我訓練為主的教學模式，充分調動學生的主觀能動性。將之前老師實驗前的講解轉變為學生代表講解實驗內容，然后老師提問并補充完善，在整個實驗安排過程中，實驗內容由淺入深、由簡單到綜合、逐步過渡至設計和研究創新型實驗。三個層次的實驗內容形成連貫的實驗梯度教學體系，在充分激發學生學習興趣的同時，培養學生自主學習、自發解決問題的能力。2．4實驗考核機制的改革。目前大部分實驗課的成績由每次實驗后的“實驗報告”的平均成績決定，然而單獨一份實驗報告并不能夠完整反應學生的實際動手操作能力和對實驗內容的熟悉程度。因此，本課程將此改革為總成績由每次“實驗”的平均成績決定。每次實驗成績包括實驗預習、實驗操作和實驗報告三部分，實驗開始前通過問答以及學生講解實驗內容來給出實驗預習成績;實驗操作成績是個團隊成績反映每組實驗學生在實驗過程中的動手能力以及組員之間的相互協助情況;針對提高型和創新性實驗，特別是創新性實驗，要求以科技論文的形式來撰寫實驗報告，以此來鍛煉本科生的科技論文寫作能力。通過三部分綜合來給出的實驗成績更注重對知識的掌握、能力的提高和綜合素質的培養等方面的考核。
3半導體物理實驗課程改革后的成效
半導體物理實驗在我校本科教學項目的支持下，購置并更新了實驗設備建立了專屬實驗室，構建了“九—八—五”新實驗內容體系，并采用新的教學方式和考核機制，教師和學生普遍感覺到新實驗教學體系的目的性、整體性和層次性都得到了極大的提高。教學內容和教學方式的調整，使學生理論聯系實際的能力得到增強，提高了學生的積極性和主動性。實驗中學生實際動手的機會增多，對知識的渴求程度明顯加強，為了更好地完成創新設計實驗，部分本科生還會主動去查閱研中英文科技文獻，真正做到了自主自覺的學習。通過實驗課程的教學，學生掌握了科技論文的基本格式，數據處理的圖表制作，了解了科學研究的過程，具備了基本的科研能力，也為學生的畢業設計打下了良好的基礎。與此同時，利用新購置的實驗設備建立的實驗室，在做為科研實驗室和創新創業實驗室使用時，也取得了優異的成績。依托本實驗室，2015年“國家級大學生創新創業訓練計劃”立項3項，2016年“國家級大學生創新創業訓練計劃”立項4項。
4結語
關鍵詞：材料物理化學；課堂教學；模式
作者簡介：馮利邦（1971-），男，甘肅慶陽人，蘭州交通大學機電工程學院，副教授；劉艷花（1982-），女，甘肅榆中人，蘭州交通大學機電工程學院，講師。（甘肅 蘭州 730070）
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0105-02
材料物理化學是以物理原理和實驗技術為基礎，研究材料化學體系的性質和行為，發現并建立材料化學體系殊規律的一門課程。它綜合了基礎化學、高等數學、普通物理和部分材料化學課程的基礎知識，是學生學習后續專業課程的基礎，是工科材料類專業非常重要的一門專業基礎課。然而，由于材料物理化學課程本身理論性強、概念繁多、內容抽象，加之隨著科學的不斷發展，課程內容在深度和廣度上不斷增加，而相對于化學化工類專業，材料類專業的學生學習該課程的課時又少，這使得學生在學習過程中普遍出現思想負擔重、畏難心理明顯、學習興趣不高等現象。因此，如何激發學生的學習興趣，加深學生對抽象概念的理解和深奧內容的掌握，改善學生學習材料物理化學課程的學習效果便成為當前該課程授課教師必須要進行思考和探索的重要課題。本文從以下四方面對工科材料物理化學課程的課堂教學進行了一些探索，借此提高材料物理化學課程的課堂教學效果，以推動材料類人才培養質量的提升。
一、激發學生學習興趣和求知欲
材料物理化學概念繁多、公式繁雜、枯燥難學，因而提高學生的學習興趣很關鍵。興趣是最好的老師，只有對材料物理化學產生濃厚的興趣和求知欲，學生才會以極大的熱情去學習。筆者通過以下方式來提高學生學習該課程的興趣：第一，時刻跟蹤物理化學和材料科學的發展，適當引入一些前沿知識，使經典知識和前沿知識相結合，強化材料物理化學課程的生命力，同時激發學生學習物理化學的激情。例如在講解熱力學能量轉換時結合當前比較熱門的光伏發電、新型電池等，分析熱力學基本知識在解決能源危機方面的作用，以激發學生學習的興趣。第二，在講述熱力學三大定律及著名方程時，讓學生搜集相關的科學發展史和科學家的逸聞趣事，借此提升學生探究材料物理化學現象的興趣，并通過對科學家探索真理的過程進行分析，培養學生保持積極向上的學習態度，激發學生探究科學知識的欲望。第三，結合生活中的物理化學現象，在課前提出問題：例如講解卡諾定理時提出“為什么汽車發動機的效率超不過50%”，在講解化學平衡的影響因素時提出“為什么乙苯脫氫生產苯乙烯時需要加入惰性氣體”等問題，然后讓學生帶著問題聽課，這在很大程度上提高了學生的興趣和學習效果。第四，讓學生參與教學、討論等，例如在推導熱力學函數的基本公式時，可讓學生推導Maxwell關系式及其他公式；提出切實可行的小科研課題，引導學生憑借所學的材料物理化學知識，解決科學難題。例如設計實驗根據稀溶液的依數性測定物質的分子量，這可進一步提高學生的學習興趣和主動性。
二、理論聯系實際，將枯燥的理論與實際生活相聯系
材料物理化學課程理論性強、內容抽象，為了加深學生對材料物理化學抽象概念的理解和深奧內容的掌握，注意收集、整理生產生活中用到物理化學知識的相關實例，并在講授相關基本物理化學知識時穿插講解，將枯燥的理論與實際生活密切相聯系，借此說明物理化學知識并不是虛無縹緲的，可加深學生對物理化學知識的理解。同時，引導學生注意觀察生活中的物理化學現象，促使學生運用所學的物理化學知識解釋客觀現象，解決實際問題，從而提升學生學習的動力。
例如，在講解熱力學第一定律時，以化工生產中的能量守恒及節能措施、冬季北方熱力公司供熱防寒等為實例；在講解熱與功的轉化時以發動機的效率、空調制冷致熱為例子；在講解稀溶液的兩個定律時可參考金屬冶煉時助溶劑的作用、生物實驗中半透膜的應用等；在講解稀溶液的依數性時，可以冬天下雪后在路面上撒鹽融雪等為例；在講解相平衡時，講述相平衡在冶金工藝當中的重要應用，包括枝晶偏析、退火、淬火和區域熔煉等技術的原理和具體過程；在講解潤濕問題時列舉超疏水材料的自清潔機制、噴灑農藥殺蟲等；在講解膠體知識時可以材料合成中溶膠-凝膠法的運用、用乳液法合成空心微球及在藥物輸送中的應用等為例；在講解電化學內容時以太陽能電池的開發、利用電化學反應進行鍍膜、海洋船舶的電化學防腐等為例；在講解吸附作用時以超吸水樹脂、超吸油樹脂的應用等為例；在講解開爾文公式時，與人工降雨、暴沸等現象相聯系。
三、教學與實驗互動，用教學指導科研，用科研反哺教學
物理化學的許多原理、定律都是在大量的實驗基礎上，通過科學分析、歸納總結而得到的。因此，材料物理化學不僅理論性強，同時實踐性也較強。加強材料物理化學的教學與實驗互動，在課堂上引入一些物理化學小實驗或將理論課的課堂教學轉移到實驗室，留給學生思考的空間，變灌輸式教學為研究式教學，這樣有助于學生加深對難懂的理論知識的理解。
另外，教學與科研相長，加強以科研帶動教學，以教學引導科研，科研可促進教學內容的更新及教學方法和手段的改進。教師把最新科技前沿和科研成果及時轉化為材料物理化學課程的教學內容，可以豐富課堂教學和學生的知識面。同時，激勵高年級本科生充當科研助手，帶領學生研究和探索教師正在開展的課題，可充分利用學生們活躍的思維促進教師的科研，再進一步反哺教學。
四、探索有效的課堂教學方法
1.傳統板書與多媒體授課有機結合
傳統板書授課靈活性強，可以有效地控制課堂節奏，能與課程的各個教學環節嚴密吻合。教師邊講邊板書可以引導學生的思路沿著教師的講述而發展，這有助于學生對材料物理化學各知識點邏輯關系的理解。同時，可以引導學生獨立思考，培養學生的邏輯思維能力，這對于一些復雜公式與定律的推導和理解尤為重要。然而，材料物理化學理論性強、公式多、內容豐富但課時少，僅用板書授課課時比較緊張，并且教學的一些重點和難點僅憑用語言描述很難解釋清楚，學生接受效果有限。
與傳統板書相比，多媒體教學直觀形象、信息量大，可將抽象難懂、枯澀的教學內容更加便利、直觀生動地表現出來，有助于學生掌握概念、規律和加深對材料物理化學深奧內容的理解，同時可節省大量寶貴的教學時間。但是，在進行公式的推導和講解時，學生一味盯著屏幕接受而不愿進行主動思考，缺乏學習的主動性和積極性，這嚴重影響了學生對公式的理解和掌握。所以，單純用多媒體授課也不適合本課程的教學。
因此，在材料物理化學課堂授課時，探索將傳統板書與多媒體授課有機結合，根據教學內容選擇合適的授課手段，實現各個教學手段的優勢互補，從而達到較好的教學效果。例如，對于理論性強的內容、重要概念、重要定律、公式推導和典型例題的講解及習題的解答，應以板書的形式進行授課；而對于那些理論性較少且偏重于介紹性的知識，應以多媒體的形式進行授課。
2.其他教學方法的運用
突破單向灌輸模式，堅持以學生為主體、教師為主導的原則。教師根據授課的具體內容，精心設計，實施啟發式、討論式、交互式等教學方法，引導和激勵學生積極參與教學，巧妙運用提問甚至追問方式活躍課堂氣氛，鼓勵學生發表意見，引導學生參加討論，在爭辯中得出正確的結論，從而提高教學效果。其次，探索通過電話、E-mail、qq等方式進行課程輔導和習題答疑，使學生隨時加深和鞏固對相關知識的理解。
以上是對材料物理化學課程教學方面的初步探索，在以后的教學工作中，還要繼續不斷探索、發展和完善，以進一步豐富教學內容和教學方法，使材料物理化學課堂教學更加豐富多彩，以實現教學效果的最優化，最終使材料物理化學的教學質量得到極大提升。
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關鍵詞：材料性能學;課程改革;實踐
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）43-0104-03
教書育人是高校的基本功能之一，教學質量關系到培養人才的質量，是高校賴以生存和發展的基礎。隨著社會的發展，高等教育改革與發展的深化，學科之間的交叉、重組和優化，以前針對某個專業開設的一些課程已經不能滿足科技發展的要求，必須進行改革。
一、課程性質與特點
“材料性能學”課程是材料科學與工程專業主干課程，是一門重要的專業基礎課，是學生專業素質和專業基礎的重要組成部分，對于學生的就業和進一步深造都有著重要的影響。很多材料專業都開設了相關課程[1，2]。我校“材料性能學”課程的前身是“無機材料性能”，講授對象是無機非金屬材料專業的本科生。根據教育部提出的拓寬專業口徑，按專業大類進行人才培養的基本思路，我校從2005年開始按一級學科專業“材料科學與工程”招生培養。根據培養方案，原“無機材料性能”變更為“材料性能學”。“材料性能學”是聯系材料微觀結構與宏觀性能的一門重要課程，既是材料科學與工程學科的重要研究內容，也是材料生產和應用的重要基礎，是材料科學與工程專業學生的必修課程。通過本課程的學習，使學生具備以下能力：根據材料的性能參數判斷材料的優劣，立足材料的性能正確選擇和使用材料，改變材料的性能從而探索新材料、新性能、新工藝，為最終實現建立材料結構―性能―制備―應用之間的關系――這一材料學科研究的最終目標打下理論基礎。在教學過程中，注重培養學生的研究能力、工程素質和綜合應用能力，創新實踐能力和團隊合作能力，以及應用專業知識和技能解決材料科學與工程領域復雜問題的能力。
本課程具有如下特點。
1.內容廣泛，學科交叉性強。“材料性能學”不再是針對某一種材料，而是針對材料大類，涉及材料種類眾多，同時涉及的性能也是多方面的，有力學性能、物理性能和化學性能等。力學性能內容廣泛自不必說，很多學校的材料力學性能是一門單獨的課程;物理性能涉及熱、光、電、介電、磁等性能;化學性能包括耐腐蝕性、抗氧化性、化學穩定性等。涉及物理、化學、力學、材料科學基礎、材料研究方法、材料工藝等[3]。
2.與工程實際聯系緊密，同時兼具敘述性與理論性。“材料性能學”課程是介紹材料各種主要性能的基本概念、物理本質、影響因素、變化規律、性能指標的工程意義以及測試、評價及應用。各種性能的物理本質和變化規律與材料的化學成分及基本結構間的關系較為抽象，理論性較強，同時，由于涉及的性能眾多，各性能的指標、測試、評價與應用等具有一定的敘述性。
3.理論與實際相結合，實踐性強。材料的各種性能都有一定的應用場合，或者根據不同的應用要求，需要特定的性能，因此，無論是材料各種性能本身的測試和研究還是和工程實際相結合都具有很強的實踐性。
二、課程存在的問題和改革的必要性
1.專業拓寬的影響。我國的高等教育最初照搬蘇聯模式，培養“專業”人才，但是隨著社會的發展和科學的進步，交叉學科和新興學科興起，原來狹窄的專業模式已難以適應我國經濟發展的需求，更阻礙了科技的進步。因此，教育部于1998年進行了大范圍的本科專業目錄調整，我校的材料專業也于2005年按材料科學與工程一級學科專業招生，相應的課程也改為“材料性能學”，但是教學內容和教學大綱仍然沿用了過去“無機材料物理性能”課程的教學體系，講授的內容變化不大。
2.課程教學本身存在的問題。傳統的課堂教學以教師講授為主，教學方法相對單一，而“材料性能學”課程具有理論性較強和講授的概念較為抽象的特點，傳統的講授方法很難讓學生迅速而有效地理解教學內容。因此，如何把抽象和艱深的理論內容深入淺出地展現給學生，讓學生迅速有效地理解教學內容是一個難點，同時也是課堂教學的重點。目前，雖然采用了多媒體課件，但是大多是用PowerPoint制作的簡單課件，其表現力仍有限，在教學效果上力不從心。
3.由于條件限制，目前我校的“材料性能學”課程只有理論教學環節，而沒有實踐教學環節。但該課程本身是一門實踐性很強的課程，缺少實踐教學使得學生在接受教學內容上產生了一定的困難。“我聽過就忘了，我看見就記住了，我做了就理解了”是華盛頓兒童博物館上的格言，這不單對幼兒適用，對剛剛邁入成年的大學生也是適用的。因此，要想辦法創造條件開展實踐教學。
三、教學改革措施
1.課程體系和教學內容改革。我校“材料性能學”課程的前身是“無機材料物理性能”，側重點是無機非金屬材料物理性能，隨著專業面的拓寬和人才培養模式的調整，調整后的“材料性能學”，從材料種類來說不能再拘泥于單一的無機非金屬材料，而要整合金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等相關性能;從性能上來說要從物理性能拓寬到力學性能、物理性能和化學性能。對這些內容進行綜合優化，形成系統理論。課程內容要涵蓋主要材料主要性能的基本知識和理論，同時要緊跟學科前沿，涵蓋新模型、新概念和新技術。在目前條件下，應選用合適的教材，同時爭取重新編寫教材以切合課程體系。課程體系的調整，使得課程涵蓋內容大幅增加，但目前大學本科教育的趨勢是課時大幅減少，我校“材料性能學”課程為48學時，課時大幅壓縮，要想涵蓋全部內容存在很大難度，在內容的廣度和深度上存在矛盾。在這種背景下，課程體系和教學內容的改革是重點也是難點。在課程內容的設計上，以“寬口徑、強基礎、重實踐”為指導思想，培養具有扎實基礎理論和較強實踐能力的復合型人才為目標。教學重點與學校實際情況相結合，根據材料專業的實際情況確定課程的內容和要求，分清主次，哪些是必須的，以“必須、夠用”為度。“材料性能學”課程主要包括如下七個模塊：材料的力學性能、熱學性能、電學性能、介電性能、磁學性能、光學性能和化學性能。在各個模塊中，以每種性能的基本概念―物理（化學）本質―影響因素―性能指標的工程意義―指標的測試、評價及應用為主線貫穿始終[3]。同時，教學內容需體現科技的發展，適時講授相關領域的研究動態和發展前沿，保持教學前瞻性，拓寬學生的視野，激發學生的創新意識。
2.教學方法和教學手段改革。傳統的教學模式是一根粉筆加一本教科書貫穿一堂課，現在用上了多媒體[4]，但很多時候只是把板書搬到了PPT上，仍然是教師講、學生聽，對于抽象的概念和理論，學生難于理解和掌握。在教學方法上，要改變傳統教學模式，綜合運用啟發式、討論式、案例式等多種教學方法，激發學生的學習興趣，提高教學效果。
在教學手段上，一要完成多媒體課件制作：充分運用文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影像等多種媒體素材，制作多媒體課件，把抽象、復雜的理論內容生動形象、深入淺出地展示給學生，加大課堂教學的信息量，一定程度上降低課時壓縮的影響;二要建立網絡教學環境：利用網絡平臺，建立和完善課程網站，利用課后延伸環節，為學生的自主性學習提供條件。
3.實踐環節建設。實踐是工科教育的靈魂，教學中實踐環節的設置有利于學生的學習和理解，有利于學生創新思維和創造性的培養。本課程由于條件的限制，目前并沒有實踐環節。因此，一方面要積極向學院、學校申請資源，努力爭取建立基本實踐條件，同時在目前條件下，充分利用現有的條件，探索開展實踐教學的方法。
四、教學改革實踐示例及效果
材料對電場的響應主要有兩種，一種是帶電粒子的長程運動，稱為電導，一種是帶電粒子的短程運動，稱為極化，內容很多也很復雜。以往的教學中要分別介紹電子電導、離子電導、半導體、介質極化等[5]，這些內容理論性強，學生不容易理解，也很難產生興趣。因此，在教學中采用“應用先行”的辦法，以生活中和高科技領域中的應用為引子，引導學生發現材料的獨特性能，激發學生的學習興趣;發現了材料的獨特性能后，引導學生分析研究其中的原理、機制和物理本質;然后再從物理本質出發，分析影響材料該性能的因素，從影響因素出發，進一步分析討論改進、提高材料性能的方法和實現手段;再從性能出發，分析材料可能的其他應用，啟發學生的發散思維和創新精神。實踐示例：材料的熱敏特性教學。材料的熱敏特性是指材料對溫度變化具有響應的特性，材料的熱敏特性在許多領域具有廣泛的應用，是許多功能材料的基礎。對于這個特性，首先從家庭日常使用的電飯煲出發。為什么電飯煲能夠自動把飯煮好？這個問題引起了同學的興趣，同學紛紛發言：有的說通過電加熱把飯煮熟，教師追問電飯鍋怎么知道熟了，既不會夾生也不會焦掉？有同學說那應該是有傳感器，教師追問會是什么樣的傳感器呢？帶著這一系列的問題和各色各樣的答案，教師對問題進行總結：電飯煲煮飯是把適量的水和米混合在一起，通過電加熱，水的溫度逐漸升高直至沸騰。沸騰后，由于水的沸點在一定的大氣壓下是恒定的，在我們生活的低海拔地區基本上可以認為是保持100℃不變，因此鍋底的溫度一直保持100℃不變。隨著時間的延長，一部分水分被大米吸收，另外一部分水分慢慢蒸發，直到飯熟后，鍋底沒有了液態水，鍋底溫度升高，此時電飯鍋就需要停止加熱，否則飯要燒焦了。這一點電飯鍋是如何做到的呢？此時該我們的主角――熱敏材料閃亮登場了。有一類材料他們的電阻隨溫度升高而顯著地變化，飯沒熟，溫度在100℃時，材料的電阻比較小，線路導通，發熱元件工作;當溫度超過100℃達到103℃時，電阻突然上升幾個數量級，此時線路斷開，停止加熱，這種材料稱為“正溫度系數（PTC）熱敏陶瓷”，可以作為恒溫發熱元件，電阻突變的點稱為“居里點”。不同材料的居里點不同，通過調整材料的成分和結構可以調整居里點，做成各種各樣不同的元器件，應用于不同的場合。這時引入科學的概念，進行課堂核心內容講授――PTC效應的機理及影響因素，介紹熱敏材料及其應用，介紹相關的知識點。除了PTC效應，還有NTC效應――負溫度系數等。核心知識點講授完成后，進一步發散，除了電阻對溫度變化的響應，還有材料的其他性能如介電常數、電流、磁化強度等都對溫度變化有響應，如介電常數―溫度敏感的鐵電材料、電流―熱量敏感的熱釋電材料、磁化強度―溫度敏感的磁性陶瓷等。介紹相關特性，布置小組討論作業：介電常數―溫度敏感、電流―熱量敏感、磁化強度―溫度敏感的機理、影響因素及應用等，引導學生利用學校圖書館的數據庫，查閱科技文獻，了解相關問題的最新研究發展動態。學生每4～5人分為一組，選擇感興趣的內容進行研討，利用教材和參考書對每一個主題所涉及的性能的基本概念、物理本質和影響因素進行分析，查閱科技文獻了解材料的應用領域及最新研究方向和成果。每個小組提交一份研討報告，同時準備演講PPT，進行演講匯報。演講過程中，學生積極提問、質疑、討論，形成了良好的學習氛圍，培養了學生的團隊協作能力、創新能力及領導力。
“材料性能學”是材料專業的一門主干課程，隨著專業的調整以及課程本身的特點，必須對其教學內容、教學方法進行改革。文中提及的一些思路，有些已經實施，也取得了較好的效果，有些仍需創造條件進行實踐，在教學實踐中不斷完善。學生掌握材料各種主要性能的基本概念、物理本質、變化規律、性能指標及其工程意義;了解影響材料性能的主要因素，材料性能與化學組成、組織結構之間的關系，從而為判斷材料優劣、正確選擇和使用材料，改變材料性能、探索新材料、新性能、新工藝打下理論基礎，培養學生的知識應用能力和創新能力。
參考文獻：
[1]成都理工大學 材料物理性能精品課程申報網站http：///qvy/
[2]武漢理工大學.材料力學性能[EB/OL].精品課程網站
http：///details？uuid=ba97957d-
122e-1000-8376-144ee02f1e73&courseID=X0500304.