《材料物理》研究生课程教学改革探讨

袁永锋 尹思敏 朱敏 郭绍义 王俊茹 蔡高参

摘 要 依据《材料物理》课程特点，从教学内容、教学方法、教学手段和考核方式等4个方面对本课程进行改革探索，以提高《材料物理》课程的教学质量。

关键词 材料物理 专业课程 教学改革 教学质量

中图分类号：G642 文献标识码：A

《材料物理》是一门理论性很强的课程，它综合了材料学、物理学、数学、化学等多学科的内容，是许多高校理工科硕士研究生必修的基础课之一，在我校是机械、材料、纺织等专业的研究生的一门专业选修课。《材料物理》几乎每一章内容（如材料的电子理论、能带理论等）都涉及模型建立、公式推导等内容，对学生在物理学、数学、化学等方面的基础知识都提出了很高要求。要想教好和学好这门课程，对教师和学生来说难度都很大。在工程教育认证背景下，遵从“以学生为中心”的基本理念，重新审视《材料物理》教学中的问题和不足，持续改进，增强教学的实效性，是优化与完善人才培养质量的重要基础，为此我们在《材料物理》课程的教学内容、教学方法和手段等方面做了一些有益尝试。

1课程现状分析

《材料物理》将物理理论与材料科学紧密结合在一起，使用物理学的知识及原理来解释材料中的新现象，揭示材料结构和性质之间的内在联系。教学目的是希望学生不仅掌握较广泛的材料物理基础知识，了解材料的基本物理原理，还能够运用物理学的基本原理对材料进行较深入的科学研究。由于课程涉及晦涩难懂的理论、模型、物性分析以及大量复杂的数学公式，学生普遍认为《材料物理》是一门很难学的课程，称为“天书”课程。学生学习兴趣和学习动力严重不足，反过来也影响了教师的上课积极性，使课堂气氛不活泼、师生互动少。现有的考核制度大多是以期末考试成绩和平时出勤成绩评定，很少涉及其它教学环节，导致学生平时学习主动性不够，全靠期末突击学习以达到获取学分的目的。

2课程教学改革

2.1教学内容的改革

《材料物理》课时只有48学时，如果在有限的课堂时间内进行大量数学公式的推导，即使过程精确、逻辑关系明确，也会引起学生的厌烦情绪。因此教学过程中应弱化公式推导，强化公式背后的物理学意义，以及公式所表达出的实体意义，可以采用形象的图表并配套必要的数据和实际例子来讲解，以加深学生的理解。

在教学中也发现有很多学生不熟悉或根本没学过一些物理基础知识，使学生感觉课程难度很大。因此在课程内容安排上，需要根据学生掌握物理基础知识差异，补充晶体学、固体物理、热力学、统计物理等方面的相关内容，能有效提高教学效果。

在教学中如果只进行基本理论的传授，而不与目前的研究趋势紧密结合，学生的学习兴趣会很快消失。在教学内容中应适当融入国内外在材料、物理及相关领域的最新科研进展，通过接触最新科技成果，并阐明其与本门课程基本理论的关系，激发学生学习理论知识的兴趣，化被动学习为主动学习。

2.2教学方法的改革

《材料物理》各章节的理论知识有很多是可以体现在具体的材料与器件中。在课堂学习中，把体现此物理性能的材料或利用此物理原理制备的元器件展示给大家，再提出相关的理论问题，让学生带着疑问去学习，去寻找答案，实践证明教学效果很好。比如在介绍磁性材料时，以拆解的扬声器展示给大家，通过其工作原理的介绍说明磁性材料的独特作用。在介绍半导体材料时，短视屏演示太阳能电池，介绍其工作原理，激发学生对半导体的兴趣。用启发代替全堂灌输，以问题引导学习。

课程教学与专题报告相结合，以科研促进教学。邀请国内外知名学者来校讲学，开阔学生眼界。我们邀请了浙江大学的百人计划研究员来校讲学。最前沿的学术报告，理论和实践的完美结合很好的激发了学生的学习兴趣，加深了对课程知识的理解，培养了学生从事科学研究的兴趣。此外，我们还探索将学科各方向研究成果引入课堂，特别是把往届研究生将所学的材料物理课程的知识应用于自己的研究工作中取得的成果介绍给学生，这对提高学生的学习兴趣效果很好。

在讲授重要的定理和公式时，补充一些科学实验方法和科学现象发现的历史过程，介绍知名科学家在科研中的小故事。短小的历史背景介绍能使枯燥的理论知识生动起来，使学生与科研成果产生共鸣，能很好的激发学生的学习兴趣，化解理论学习的枯燥。

针对课时少，内容多的矛盾，采用课堂教学、课后自学、课上讨论相结合的方法，用讨论取代提问，提高学生的课堂参与度。讲授内容主要针对《材料物理》重点和难点内容，学生材料物理方面欠缺的内容，以及当前科研需要的材料物理方面的内容进行设计。

开展探究性的主题式教学模式，以课题为载体、问题为导向、学生为主体、教师为引导，注重教学与科研的结合，让学生在自主思考的学习过程中，逐步锻炼科学研究的素养。结合材料物理的教学内容，课题设置为材料的热学、介电、磁学、光学、超导和半导体六大类，如LED发光显示材料的发展、高温超导材料、太阳能电池的发展等。

2.3教学手段的改革

多媒体教学具有形象具体、动静结合、声色兼备的优势。改革过去的纯板书教学，充分利用多媒体教学的优势，在理论知识介绍中放入合适的图片、视屏、动画，能有效的加深理解，提高学习的生动性，为此我们制作了与课程内容相适应的多媒体课件。在授课过程中采用板书和多媒体相结合的教授方式，涉及理论公式推导演算的部分授课内容仍采用板书形式，辅助的图片、视屏、动画等以多媒体的形式进行。教学实物和教学模型的引入也是一个很好的教学手段，比如晶体结构的模型、航海罗盘、单晶硅片、发光二极管，led灯泡等，通过接触这些实物让学生有感性认识，印象深刻，对相应的理论知识学习更有动力。在教学中还可以引入新媒体，组建课程学习微信群，在课后补充各类图片、文字、视屏等学习资料，网上答疑，实现学习时间的全覆盖。

2.4考核方式的改革

采取多元化的评价方法反映学生在学习过程中的参与度，使成绩成为反映学生学习能力，学习态度和学习效果的综合评价体现。考核内容涵盖平时成绩（50%）以及期末笔试（50%）两方面。平时成绩加强考查学生课堂讨论情况、平时作业完成情况、课后自学情况，知识理解与应用表现等。期末笔试成绩只占学生总成绩的50%，学生即使期末考试得满分，但平时学习表现差，仍有可能不及格。

3结束语

《材料物理》教学必须改变单一的课堂教学模式，即要更新教学内容，也要在教学手段和方法上与时俱进；即要培养学生扎实的材料物理专业理论知识，更要培养学生的创新精神。通过在教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面不断创新，推动教学不断前進。

参考文献

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[3] 高红，张俊英.密切联系科研发展前沿，讲好《材料物理》课程[J].大学物理实验，2016（04）：120-122.