依托优势学科的“材料物理”教学探索

摘要：从工程教育认证理念出发，审视材料学科专业课教学中的问题和不足，以“材料物理”课程为载体，依托优势学科，把先进的科学思想和思维方式不断引入课程教学当中，通过教学方法与考核方式改革，发掘学生的主观能动性和创造性，是培养高素质创新人才的重要思路。

关键词：材料物理；专题教学；持续改进

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）29-0112-02

材料物理是凝聚态物理的一部分，其目的是解决材料中的物理问题，是物理学科与材料科学的交叉学科，旨在利用物理中的一些学科成果来阐明材料中的种种规律和转变过程。“材料物理”是面向我校材料科学与工程专业（材料科学方向）、材料物理和材料化学专业的高年级本科生开设的一门专业必修课。课程主要讲述从物理学的基本概念、基本定律出发，通过建立物理模型，阐述诸种材料宏观可测的各种现象、效应和性质。使学生了解在材料物理学领域中重要材料的性质及研究材料的方法，帮助学生了解材料物理研究的基本轮廓，学习现代材料物理学家思考和探索问题的方法，掌握并能运用材料物理学的基本概念和原理，启迪学生的创新意识，为进一步从事材料研究打下基础。

在工程教育认证背景下，遵从“以学生为中心”、“目标导向”和“持续改进”的基本理念，重新审视材料学科专业课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体系的重要基础。本文以武汉理工大学材料学科的教学为例，对依托优势学科的“材料物理”教学进行探索。

一、课程教学改革与实践

材料物理是研究物质微观结构、组织形式、运动状态、物理性能以及它们之间相互关系的学科。通过研究材料的性质在各种外界条件（力、热、光、气、电、磁、辐照、极端条件等）下发生的变化，发现新的物理现象和效应、规律，形成新的概念（如铁电、热释电、压电、电致伸缩等），并用于指导实践。因此，在讲授过程中，需特别注重先修课程和前期知识的累积，并结合材料学科发展的新成果，尤其是我校材料学科优势，对现有理论和实践进行拓展。本课程具体从以下三个方面进行了探讨：

（一）改革教学形式及方法

在课堂组织形式上以讲授式为主，结合研究型学习形式教学。在授课方法上采取多媒体课件授课，结合板书给出难点、重点和解题思路等内容，在多媒体教案中尽量配以精美的图片、动画模拟或视频等，激发学生学习物理的兴趣。丰富多彩的多媒体教学有利于本领域的最新研究进展及时在教学中增补更新，具有上课速度快、信息量大的特点。学生必须精力集中，否则就会因漏失关键信息而难以跟上授课思路，甚至失去学习的兴趣。因此，在有限的课堂授课学时中，如何让学生有效把握课程重点，理解课程难点，是必须要考虑的问题。

（二）设置课程内容专题，加强自主学习训练

教育心理学家杜威认为，教材中知识本身不是目的，而是发展学生思维的手段，是素材。他主张课堂教学中，教师不是供给学生现成的知识，而是提供材料，让其自己去探索并用以解决问题。因此，每阶段设置关于本课程重点或难点的专题思考题，要求学生自由组成学习小组，进行讨论，写专题报告或制作课件，并以答辩方式考核。目的就是强化“平时成绩”，摒弃布置客观性作业，设置并强化主观性专题，促使学生在课下主动强化课上所学，把课程教学从课上延伸至课下。此环节重点加强对学生学习能力、科研能力、创新能力和团队协作能力的培养。专题设置的另一个方式是自主选题，教师出主题，鼓励学生根据自己的兴趣自行设置个人报告题目和内容。近年来，学生自主选题主要集中在国内外新材料、新能源和节能减排等方面的现状研究与发展趋势分析，体现出学生对新材料与技术的浓厚兴趣。

（三）改革考核方式，强化平时成绩

目前，我国高校专业课程的考核方式多是“平时成绩（点名）+期末考试成绩”，而国外名校的考核模式强调学生平时的学习过程，对课程的平时考核严格，作业要求高。在本课程考核方式改革的探索中，强化了“平时成绩”，课程最终成绩由平时作业+课堂表现+课程专题报告+期末考试构成。其中，期末考试成绩占总成绩的70%，其他三项平时成绩占总成绩的30%，具体拓宽到课下作业、个人汇报和小组汇报3个方面，以此促使学生在课下主动复习，把课程教学从课上延伸至课下。

二、问卷调查与持续改进

课程结束后，设置了关于教学内容、教学方式、考核方式等的问卷调查。结果显示，“材料物理”对于三年级大学生来说，近2/3的同学认为该课程较难，1/3的同学认为难度适中。对于这样一门比较难的课程来说，超过70%的学生愿意进行自主训练，65%的学生会进行课下复习。对于以小组方式进行的PPT汇报，超过95%的学生认为有收获，其中61%的学生认为有助于学生凝聚力增强，有助于学习、合作、交流等竞争意识的提高。对现在的课堂教学，仅有30%的学生比较关注考试成绩，而半数以上的学生都认为应当注重自信、探究与创新能力、语言表达能力和小组间分工协作能力等的加强。小组PPT专题汇报对此起到了积极的作用。

三、总结与展望

在知识经济时代背景下，依托武汉理工大学材料学科的办学特色与科研优势，进行材料物理课程的探索与发展。逐步转变教学思想，更新教学理念，把先进的科学思想和思维方式不断引入课程教学中，加强基础，紧跟前沿，通过教学方法与考核方式改革，发掘学生的主观能动性和创造性，是培养高素质创新人才的重要内容。本课程通过设置课程专题，教学从课上延伸至课下，让学生有效把握课程重点、难点；积极探索互动式教学，强化平时成绩，调动学生的主观能动性，促使学生有意识的了解和掌握文献检索、内容综述、小组角色分工与合作，对其学习能力、创新与思维能力、工程能力、管理能力和沟通与交流能力等，进行初步的综合训练。该课程的教学探索，依据专业课程的特点加以修正，同样适用于材料学科的其他专业课程，甚至其他理工科的专业课程。

此外，随着本课程在教学方法和考核方法改革的探索实施，教师的备课和批阅作业工作量翻倍，在专题报告的评分上，依赖于授课教师自身的学术水平，不可避免地受到其研究领域的影响，存在一定的局限性。对此，在以后的持续改进中，将重点从设置课程作业评价细则方面入手，逐步建立合理的评价方法。

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