固体物理课程教学改革探讨

钟 锋 包本刚 付 喜

(湖南科技学院 电子工程与物理系，湖南 永州 425199)

固体物理课程教学改革探讨

钟 锋 包本刚 付 喜

(湖南科技学院 电子工程与物理系，湖南 永州 425199)

论文突出强调非物理专业的固体物理课程教学中物理图像构建的重要性，通过分析传统教学内容面临的困难，强调固体物理教学中物理图景的构建和相关结论的适用性，并说明运用情感教学法和现代化教学手段的重要性。

固体物理；物理图景；情感教学法

1 固体物理教学面临的困难

固体物理学是物理学中内容极丰富、应用极广泛的一个分支学科。固体物理学是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，它的研究方法和成就对化学物理、催化学科、地学等交叉学科的影响日益增长。固体物理课程教学主要是针对固体中晶体这一类物质展开研究，研究固体的性质、微观结构、各种内部运动，以及微观结构和内部运动同固体的宏观性质关系的学科。目前在绝大部分高校中，除了将固体物理课程列为物理学专业的必修课程外，还将其作为材料专业、微电子专业和电子科学与技术等专业的必修课程，并且将其作为其他工科专业重要的自然科学选修课程[1]。

传统的固体物理课程原本只对物理学专业开设，要学好学透该课程，需要深厚的数学基础、需要大量的物理学知识基础，比如电动力学、数理方法、量子力学等课程基础。因此，对非物理专业的学生来说，大量的艰涩的专业术语，繁杂的物理公式、繁琐的数学演算以及抽象的空间变换都是巨大的挑战，这也造就了任课教师普遍反映难教，学生公认难学和畏学。如何克服这门课程的弱势地位，让非物理学专业学生学习更有效果，教学内容的讲解深度和侧重点的把握、教学方法的改进和先进教学手段的引入则显得尤为重要。

2 抓住课程知识的主线、把握教学内容的深度、侧重物理图景的构建

针对非物理专业学生的专业特点，根据其专业需要，把握教学内容的侧重点和教学内容的深度是非常必要的，应更侧重使学生掌握相关概念的物理图景。原因如下：一、这门课程对于非物理专业的学生来说，是一门自然科学基础课，是为后续相关专业课的学习做铺垫的，例如，电子科学与技术专业的学生，他们从事的专业方向大致分为光电物理方向和微电子方向，它们所需要的理论知识不是深究固体微观机制的详细理论依据，而是更倾向于掌握相关理论得出的结论，掌握固体相关性质形成的大致机理，能用来解释相关现象即可；二、非物理学方向的学生不具备如量子力学等课程的课程学习基础，比如不具备和量子力学有关的一些概念、公式、推导等详细讲解，教学效果将非常不理想，并且可能使大部分学生产生畏学情绪；三、固体物理课程知识概念多、模型多、原理多，知识点牵涉面广，初学者感觉整个课程缺乏一根主线将知识点连起来；四、随着高校教学改革的趋势，课程课时被严重消减，现有的课时无法满足所有书本内容的教学，更无法保证将所有知识点进行详细讲解。

因此，在具体教学中，应根据专业学习的需要，抓住课程知识主线，选择相应的教学内容，侧重在学生头脑中构建清晰的物理图景，这也是授课老师的基本职责。抓住课程知识的主线，按科学史家的观点，范式的建立是学科建立的标志，冯端先生指出固体物理学的范式[2]应该采用“周期结构中波的传播”来统一描述，固体内微观粒子的运动，都可看作波在周期结构中的运动，以此为基础，可以理解晶体 X射线的衍射理论、能带理论及晶体振动这三大固体物理的主干内容，这三大内容是这门学科的精髓，是其他内容的共同基础。

作为任课老师，需要深刻认识这种范式，结合学生的专业特点，细致把握各个知识点的教学深度，有清晰明确的授课思想——用最通俗、最简单的话语和实例讲清原理的基本框架，使学生能构建一个基本的物体图景，使学生能理解和解释相关的物理现象；任课老师还需不断提升自身业务素质，关注相关科学的最新发展，这样能将相关前沿和热点方面的知识引入课堂教学，不但可以使相关知识点更容易理解，还能扩充学生知识面，激发学生学习兴趣。授课过程中，应突出相关原理的物理思维过程，强调物理图景，简化相关推导，这样不但能使课程和相关知识便于学生接受，还能训练学生的物理逻辑思维，提高其科学素养，使教学取得良好的效果。

3 课堂教学引入情感教学法

古人云“亲其师，才能信其道”，教师在教学当中的魅力对学生产生巨大的影响，教学魅力强的老师能激发学生的学习兴趣[3]，能通过言行影响到学生的学习态度。国家级教学名师华中科大教授李元杰说过：“一个好的教师，最重要的是让学生喜欢这门课程，而不是传授专业知识”[2]。更可见老师在教学中的地位。固体物理是一门相对枯燥的课程，教师除了有深厚的知识功底外，还需要一定的讲课艺术才能使学生有兴趣，有信心去学习这门课程。心理学研究表明情感因素是影响教学质量的重要因素，对于具有丰富感情、可塑性的青年学子，他们对课程的学习热情很大程度上取决于对任课老师的个人喜好。教学活动在知识和情感两种因素相互作用下进行，其效果好坏是由智力因素和非智力因素协作程度决定的。知识的传授过程中，只有通过情感这个媒介才能被学生更好的接受，教师只有在教学过程中倾注情感，包括对学科的情感和学生的情感，才能取得良好的教学效果。对学科的情感，表现在对学科知识发自内心的强烈兴趣，对教学工作的热爱，将这种情感体现在课堂教学中，无形中就能增强教学的魅力，教师所表现出的认真态度无形中会引起学生情感共鸣。对学生的情感，表现在作为一个师者对学徒的关心爱护，特别对学生的激励和唤醒，能极大地调动学生的情感因素和意志品质，人的情感是能相互影响的，学生在感觉到老师的关爱和期待后，会从心底产生一种尊敬和受激励的情感，老师所讲授的知识也自然会倾注更多的兴趣。在两者良性互动当中，教学活动才能取得良好的效果，使学生的学业和品质都得以提升。因此，对于学生普遍感觉枯燥和高难度的固体物理课程，引入情感教学方法在课堂教学中的重要性是非常必要的。这也就要求授课教师需要以饱满的热情投入到课堂教学当中去；不断提高自身修养，吃透教材，紧密联系学生所学专业特点，充分掌握和理解教学内容以及学生的知识基础，合理的安排教学内容；充分的联系现代技术和科技前沿成果来激发学生的学习兴趣[4]，如与生活相关的 LED，OLED技术，就是由固体物理研究引起一场照明领域的革命，准晶体、非晶、人工超晶格、高温超导等教学内容也是现代高科技与固体物理内容较好的接口。

4 教学手段的优化

良好的教学手段能高效的传递教学信息，是教学活动的重要保障。传统的教学固体物理课程教学手段是延续了很多年的“黑板+粉笔”，这样枯燥的形式[5]，对于抽象的固体物理知识来说是一个很不理想的教学手段，使本就感到课程艰涩难懂的学生对课程学习更没信心，教师也感觉很难用语言描述抽象的概念，教学效率低下。多媒体教学技术的应用，极大地增加了信息量的问题，使很多基础概念，图示、公式定理等有更多的提现机会，特别是动画效果，使学生真正参与到教学活动中来，为固体物理中相关理论及物体图景的构建起了巨大推动作用。授课教师，应不断地收集素材，优化课件利用先进的现代多媒体教学手段提高了课堂教学的质量和效率，促进学生思维能力和创造力的培养。

5 结束语

通过几年的教学改革的努力，我们在教学内容、教学方法以及教学手段上都做了不断的探索和实践，我们将进一步结合专业特点抓住固体物理课程的知识主线，优化好教学内容，在教学过程中加强情感教学方式的使用，通过充分利用现代的教学手段来提高教学效率。课程改革是一个长时间的复杂工程，需要同行一起做更多的研究和探索，同时不断提高自身能力，不断改进观念，提高我们自身的培养创新人才的能力。

[1]曹全喜.固体物理课程建设——电子科学与技术专业非微电子方向《固体物理》课程优化[J].电气电子教学学报, 2007,(10):67.

[2]文尚胜.浅谈非物理专业“固体物理”课程中的情感教学法[J].中国科教创新导刊, 2010,(11): 87.

[3]张昌录.创新教育有感[J].湖北教育(教学版),2005,(6):39.

[4]梅延玲.物理教学中的情感因素[J].教育与管理,2005,(9): 71.

[5]邵庆益.固体物理课程教学的现代化问题探索[J].曲靖师范学院学报,2010, (11):9.

G642.0

A

1673-2219（2014）05-0037-02

2014－02－15

湖南科技学院教改课题“电子科学与技术专业固体物理课程教学改革初探”；湖南科技学院《固体物理》合格课程；2011 年湖南省教育厅教改课题资助项目（湘教通[2011]315 号 No.374）；2012 年度教研室“教研活动改革”专项项目（湘科院教字[2012]35 号 No.1）。

钟锋(1980－)，男，湖南衡阳人，硕士，讲师，主要从事理论物理教学与研究。.

（责任编校：刘志壮）