材料物理实验教学研究

摘 要：材料物理的实验教学是学生掌握材料物理性能的基本理论、材料分析手段和提高实验技能的重要手段。在实验教学中优化教材、精心设计实验，体现建筑特色、开展探索性实验、完善考核手段，是培养具有创新精神及严肃认真、实事求是科学作风的新型高素质人才的重要途径。

关键词：实验教学；材料物理；

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）03-002-01

材料是社会进步、国家安全和国民经济发展的重要物质基础和先导。材料技术业已成为国防科技、现代工农业生产和高科技发展的基础技术，与信息、能源一起成为二十一世纪社会发展的三大支柱，且新能源产业和信息技术的发展又是以各种新材料作为支撑和基础的[1]。材料领域科学技术的迅猛发展，向担负基础教育和前沿研究的高等院校提出严峻的挑战，普通高等院校的教学与科研工作者一直就如何培养适应材料科学与工程领域高速发展需求、具有新的知识结构的创新型高素质人才进行教学探索。

材料物理是材料学专业的一门重要专业基础课，在整个材料化学专业教学计划中占有相当重要的地位。教学内容通常被分为理论和实践两大部分。理论教学结合建筑类普通高校教学的特点，利用多媒体技术，讲述案例并结合教师的前沿领域科学研究，讲授材料物理性能及原理、新材料及其应用等。实验教学作为另一组成部分，依据建筑类普通高校本科生的培养目标和以土木为特色的学科发展目标，以素质教育为中心， 启发学生的创造性设计思维，为培养创新型人才构建新的实践教学体系[2]。

实验教学法是随着近代自然科学的发展兴起的。学生在教师的指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，引起实验对象的某些变化，从中获取新知识或验证知识的教学方法。通过实验教学，可以使学生把直观的实践知识与材料物理性能知识联系起来，不仅能激发学生学习兴趣，又能全面了解知识，培养了学生独立探索能力、实验操作能力和创新意识。因此，在教学中，应更重视让学生独立设计和实验。具体体现在以下方面。

一、优化实验教材，体现建筑特色

教材的生命在于质量。然而，国内目前尚未出版材料物理性能实验课程的教材或辅导书，主要是由于很多高校均是根据自身实验条件开设实验， 且专业规划和发展方向有所不同，导致同一课程实验内容相差很大。因此， 撰写一部针对性强、效果好、质量高的实验教材是成功实施创新能力培养的基本条件。结合吉林建筑大学材料化学专业的发展方向和基本条件， 组织经验丰富的教师以加强基础、紧跟前沿为前提，选择有建筑和土木特色的实验选题，实验过程设计充分提高学生的动手能力，实验指导书的撰写摒弃“仪器说明书”式的教条，以引导学生自主设计、创新和思考为目标[3]。现已撰写了一部实验指导书， 2009届开始试用，并以不断完善，提高教材质量作为教研永恒的主题。

二、精心设计实验，体现建筑特色

在实验教学中，我们结合我国1/3老旧建筑物要进行节能施工及旧房节能改造，保温板市场前景非常可观这一背景，以酚醛泡沫保温板为样品，使学生在学习掌握与材料热学性能相关的知识点和基本测试技术的同时，拓宽认知了建筑领域目前市场对酚醛树脂的认知度低，其轻质、防火、无烟、无毒、无滴落等优点尚未被民用建筑商接受，影响市场需求持续快速增长的现实，引发学生对先进建筑材料如何与现实的市场经济相接轨的思考。通过实验教学不仅使学生对材料导热机理有了更直观的认识和深入的理解，也使学生对开发新材料并推广应用进入市场服务社会产生强烈的渴望，有力的提高了他们的专业使命感及认同感。

三、借助教师科研，开展探索性实验

教师前沿领域的科研活动，使现代材料科学与技术发展中的新知识、新技术和新理论有效结合。引导学生参与教师的科研工作，就可以是学生充分接触实验技术的现代性。通过鼓励学生加入高强度混凝土的制备及表征课题组，其通过高强度混凝土材料的制备、强度性能测试及微观结构表征环节，既进行了综合实验能力的训练，又接触到了最新材料之一的碳纤维。使实验教学内容深度增加，广度适宜，体现了知识多元化与教学渗透理念。

四、完善考核手段，重视创新能力

实验成绩考核采取“课程实验-综合测试”方式。课程实验认真执行课前预习制度；课堂中要求学生分工协作，认真操作；课后提交实验目的、原理、实验步骤和实验结果完整的实验报告，尤其注重要求学生抓住完成实验的核心问题，找出影响实验成败的主要因素并能对实验遇到的问题进行分析，教师按学生的实验操作和实验报告情况综合打分。综合测试作为实验操作考试安排在学期末进行，主要考察学生将所学的各种材料物理性能得以综合运用，应用各种物理性能解决实际问题的能力和创新能力。实验的最终成绩由课程实验（70%）和综合测试（30%）组成，以求客观真实反映学生理论与实践结合能力、动手能力和创新能力。

总之，材料物理的实验教学活动是材料物理课程教学的重要组成部分，可使学生加深对材料物理性能的基本理论、分析手段和实验技能的理解。在实验教学中优化教材、精心设计实验，体现建筑特色、开展探索性实验、完善考核手段，是培养具有创新精神及严肃认真、实事求是科学作风的新型高素质人才的重要途径。同时，在教学中，要不断更新教学内容，改善实验教学理念，以提高综合运用所学知识解决实际问题为己任，是材料专业教师应尽的义务和责任。

参考文献：

[1] 潘春旭 材料物理与化学实验教程[M].中南大学出版社，2008年第一版.

[2] 郑 冀 张爽南 王哲人. 材料科学与工程专业平台课程材料物理性能实验与研究能力的培养， 高等工程教育研究[J].2005年增刊，45-46.

[3] 韩兆祥 田 竟 李学英.材料科学与工程学院实验教学体系建设[J].实验室科学，2007（6）：6-7.