固体力学基本知识范文

固体力学基本知识篇1

关键词：固体物理；教学内容；教学改革；教学方法；双语教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0072-02

自20世纪50年代以来，以固体物理的能带理论为基础，固体物理学得到了飞速发展。科学家在磁学半导体、超导、激光等现代科学研究领域获得了重大进展，相关研究成果已经迅速转变为实际生产力，并带动了相关信息科学技术群的高速发展。在20世纪50年代末，“固体物理”被采纳为我国物理专业的一门基础课，是在物理专业课程设置上最为显著的一项改革。[1]

固体物理学通过研究固体的结构，及组成固体的粒子之间相互作用与运动规律来阐明其性能和用途。固体物理学涉及的内容包括固体中的原子结构、晶体结合规律、固体电子运动方程及能带结构、金属导体的导电机制、半导体的基本原理、超导性的基本规律等，因此，“固体物理”已成为物理学科和材料学科的专业主干课之一。中国石油大学（华东）为教育部直属的行业特色鲜明的工科重点大学，目前“固体物理”课程已在材料物理、材料科学与工程、光信息科学与技术三个专业开设，并拟在应用物理学专业开设。

本文从中国石油大学（华东）（以下简称“我校”）目前的固体物理本科教学实际情况出发，针对不同专业对固体物理知识需求的不同，对课堂教学内容进行优化整合，并结合现代多媒体技术对教学手段和方法提出合理改革措施并在授课过程中进行了实践。

一、教学内容的改革与实践―― “一个平台，三个知识模块”教学模式的建立

“固体物理”课程内容丰富，体系庞大，涉及到“普通物理”“理论力学”“量子力学”“热力学统计物理”等多门课程，而目前国内各个高校“固体物理”课程的授课学时受到了总学时的限制。因此如何在有限的学时内把固体物理的精髓讲授给学生，需要针对学生的不同专业特点和对固体物理的要求来精选授课内容。

我校有三个专业开设“固体物理”课程，分别为材料物理专业（64学时专业必修课）、材料科学与工程专业（32学时专业限选课）、光信息科学与技术（32学时专业限选课）。由于各个专业的特点及对固体物理的要求不同，因此在授课过程中授课内容必定有所差异。

我校材料物理专业的学生毕业后一部分在企事业单位从事材料分析与检测或材料制备工作，一部分继续读研深造。学生在大学前两年的学习中已系统学过“普通物理”“量子力学”“热力学统计物理”等课程，物理背景明显，物理知识扎实，并且在以后的学习和工作中对固体物理要求较高。根据这一实际情况，笔者选用山东大学出版的物理基地班教材，在对材料物理专业讲授时主要包含以下六部分内容：一是晶体的结构，在这部分中主要讲授固体物理的基本概念，如晶体的共性、堆积模型、布拉菲点阵等内容；二是晶体的结合类型，主要从晶体结合的物理本质出发阐述导致不同结合类型的原因；三是晶格振动与晶体热学性质，在该部分中主要有简单到复杂的讲解一维晶格振动、三位晶格振动及晶格振动的热容理论；四是晶体的缺陷，主要讲晶体缺陷的基本量类型、性质及缺陷的扩散和缺陷的统计；五是晶体中的电子能带理论，主要讲布洛赫波、一维晶格中近自由电子的近似、能带理论等，并由此讲解导体、半导体、绝缘体形成的本质和差异；六是自由电子论和电子的输运性质，主要讲电子气的费米统计，利用费米统计理论和能带理论对金属的电导、热导等电子输运特性进行系统分析。该六部分内容基本包含了晶体物理学的主要内容，就后期学生深造所需的表面物理、非晶态物理等很少涉及。该内容已在材料物理专业2004～2008级5届学生中讲授过，学生反映良好。

针对材料科学与工程专业学生开设“固体物理”课程，其为32学时专业限选课。考虑到该专业学生没有系统学习过“理论物理”“热力学统计物理”“量子力学”等课程，物理背景相对较弱，但在先修课程中已学过“材料科学基础”“材料工程基础”“材料力学性能”等课程，因此笔者在讲授“固体物理”课程时从学生实际知识背景和学时要求出发，弱化课程涉及到的具体理论推导，强化模型思想对部分推导直接得到结论。从学生本身知识背景考虑，在课程教授时主要讲解以下三部分内容：一是晶体的结合类型，该部分内容与材料物理专业一致；二是晶格振动与晶体热学性质，在该部分中笔者弱化理论推导，而是通过近似的思想给出热容的爱因斯坦模型和德拜模型；三是晶体中的电子能带理论，讲解内容与材料物理专业一致，但在授课过程中涉及到量子力学的内容直接给出结论而略掉具体推导过程。与材料物理专业相比，材料科学与工程专业学生的授课内容和授课学时均有所减少。比如对于晶体结构和晶体的缺陷等内容直接略掉，这是由于学生在先修课程材料科学基础中已经讲解过，这样就避免了不同学院在授课过程中的内容交叉。对于想继续考研深造的学生，笔者一般建议跟随材料物理专业学生上64学时课程。该部分内容在2002～2008级7届学生中讲授过，学生反应较好。

光信息科学与技术专业隶属中国石油大学（华东）理学院，该专业学生的物理知识较材料科学与工程专业学生教深，其专业就业领域为光电子产品与技术领域。光信息科学与技术专业开设32学时“固体物理”专业限选课。与材料科学与工程专业相比，开设课程学时虽然相同，但学生的专业知识背景和对固体物理的要求并不相同。该课程主要教授以下内容：一是晶体的结构，该部分内容与材料物理专业一致；二是晶体的结合，主要讲晶体结合的物理本质，并因此而导致的不同晶体结合类型，应力和应变的内容因涉及到矩阵推导而去掉；三是晶格振动与晶体热学性质，该部分内容与材料专业大概一致，但弱化具体推导，比如晶格振动的长波近似等内容，直接给出结论；四是晶体的缺陷，主要讲晶体缺陷的基本量类型、性质，而缺陷的扩散和缺陷的统计只做定性分析。与材料物理专业相比，受到客观原因限制，光信息科学与技术专业学生的授课深度有所降低，授课内容和授课学时均有所减少。该部分内容已在光信息科学与技术2006～2011级6届学生中讲授过，学生反应良好。

通过对课程内容的认真分析，并针对我校三个不同专业的课程特点及对固体物理的需求，笔者在多年实践的基础上实现了“固体物理”教学“一个平台，三个知识模块”的教学模式，为其他相似课程的建设提供了一定的借鉴意义。

二、教学方法和手段的改革与实践

“固体物理”课在授课过程中涉及到较多的理论推导，一般采用传统的板书授课形式。板书授课可以保证学生与教师思维的同步，加深学生对知识点的理解。但板书在课堂教学过程中会占用相当的课堂时间，降低课堂学习效率和信息量，且长时间板书会导致学生课堂注意力下降，主动参与学习的积极性降低。从课程特点来看，某些教学内容单靠板书学生理解难度较大，比如晶体周期性结构、密堆积模型的六角密排和立方密排、倒格矢、倒格空间等。传统的课堂板书教学方式在“固体物理”教学时遇到了极大的困难。鉴于此，传统的板书教学方法需要改革。

自20世纪90年代以来，随着计算机技术的迅速发展，多媒体技术已成为“固体物理”教学现代化教学手段的重要组成部分。在“固体物理”教学过程中晶格振动、固体、能带理论、电子输运等内容，要用到量子理论、理论力学、热力学统计物理等知识，且要用到高度抽象的波矢空间，该部分知识点一直是教师上课的重点和学生学习的难点。借助计算机技术可以把图片、文本、声音、视频等诸多要素集成在一起来改变教学信息的包装形式，直观地用动态的画面解释晶体的微观及宏观结构和有关的物理规律，从而提高教学内容的表现力和增强教学过程中的直观感染力。而且可以方便现在常用“固体物理”教学模式设计，提高现有教学模式的教学效率和质量，以达到优化固体物理教学的目的。[2]如在讲到晶体的密堆积模型时，学生对六角密排和立方密排感到难以理解，笔者利用3DS MAX动画制作软件及MS、CASTEP等计算软件的绘图功能制作了晶体结构的三维图像及视频，从而充分向学生展示其堆积方式及堆积过程，学生反映良好，收到了较好的教学效果。

多媒体技术授课方式同传统的板书教学相比有其自身的先进性，如教师提前制作多媒体课件可节省大量的板书时间，可提高课堂效率、增加课堂教学内容的信息量；多媒体课件的直观性、新颖性特点，可提高学生的课堂兴趣。但“固体物理”课程理论性很强，如果课堂教学完全依赖多媒体课件会导致学生忽略课程内容学习，而把注意力转移到课件本身上去；多媒体课件可节省课堂板书时间，增加课堂内容的信息量，但同时导致课堂进度紧凑，学生在课堂学习过程中思维紧张，没有充分的时间对知识点深入理解和吸收。因此，通过多年的教学实践，在教学过程中笔者采用了课堂“板书教学+多媒体教学”相结合的教学模式。如在讲解晶体结构时，笔者通过板书提示类型，但具体结构通过多媒体课件展示；对于晶体热容的模型、能带理论等内容，通过多媒体课件给出主要推导步骤，但具体推导过程利用板书进行，从而增加学生的理解时间等。在多年的教学实践中，笔者对课堂板书教学+多媒体课件教学的比例进行了探讨，但得出的结论是：由于专业的不同和面对学生的不同，其比例关系不能一概而论，教师仍为课堂教学的主导，应根据课堂教学的实际情况来调整其比例关系，充分发挥板书和多媒体课件的优势，达到最佳教学效果。

三、网络资源及“课堂教学+网络自学”立体化教学模式的研究与实践

在多年的“固体物理”教学实践过程中，由于专业课的性质，课堂教学具有难以重复性，因此学生课堂听课的效果很大程度上决定了学生掌握知识的程度。借助中国石油大学（华东）“固体物理”校级精品课培育项目的进行，笔者尝试进行网站建设，制定了“固体物理”教学资料的上网计划。目前“固体物理”课程已具备教材、教学大纲、教案、讲稿、试题库等教学辅助资料。网站一旦运行，即可形成“课堂教学+网上自学”的立体化教学模式，从而摆脱学生仅依赖课堂学习的传统学习方式。

四、结束语

随着21世纪固体物理学科的发展及现代化技术的进步，对高等教育提出了巨大挑战，“固体物理”教学的改革势在必行。通过多年教学实践和研究，在我校的“固体物理”课程教学内容中实现了“一个平台+三个知识模块”的教学模式，对“固体物理”的教学方法和手段的改革及新的学习模式进行了一些有意义的探索和实践，并取得了良好的效果。

参考文献：

[1]黄昆，韩汝琦.固体物理学[M].北京：高等教育出版社，1997.

[2]陈志远，熊钢，易伟松.多媒体技术应用于固体物理教学的探讨[J].咸宁师专学报，2002，22（6）：53-55.

固体力学基本知识篇2

固体物理学是凝聚态物理和材料物理专业的必备基础课，它融合了普通物理、热力学与统计物理、量子力学等多学科的知识。也是因为知识面广、量大、深奥难懂，在教学过程中，学生普遍反映较难掌握这门课程。如何取舍教学内容、如何深入浅出地讲解基础知识点、如何改变教学手段和教学形式提高学生的学习和应用能力等，这些都是教学中遇到的主要问题。作者从数年的教学中总结了一些心得体会，希望对这门课的教学有所借鉴作用。

一、多媒体与三维模型的应用

固体物理学是一门研究固体的微观结构、组成固体的粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用与规律，并在此基础上阐明固体宏观性质的学科。因此，固体的微观结构是这门课程的基础。许多固体物理学的教材，例如黄昆等的《固体物理学》经典教材，开篇即讨论晶体的结构。但对晶体结构的理解，特别是对三维的晶体结构的理解，需要学生较好的空间想象能力。由于晶格的周期平移不变性，理想晶格可以通过原胞或单胞的周期平移、重复而得到。那么，如何选取合适的原胞或单胞？原胞的形状如何？原胞内有多少个原子？单胞内的各个原子是否等价？在教学过程中，许多学生对这些问题一时不能很好理解。

随着计算机的普及和利用，多媒体教室普遍存在，并被广泛使用。多媒体教学手段的利用，有助于学生对固体微观结构的理解。例如，可以通过视频或PowerPoint文件，可以直观地展示晶体的微观结构、原胞的选取、原胞的形状等。与传统板书相比，利用多媒体呈现并分析固体的微观结构以及晶体的结构特征，对教师而言，更加省时、省力；几何关系的表达也更为准确，便于学生的理解。此外，若能结合三维的原子实物模型，那么，固体的微观结构将能更为直观地展现在学生眼前。多媒体与三维模型的应用对于学生理解固体的微观结构、晶格的周期性、原胞、晶体的对称性等基础概念很有好处。

当然，多媒体教学也存在着一定的局限性。例如，在公式的推导、基础概念的讲解等方面，板书其实更受学生的欢迎。与多媒体教学相比，板书的节奏慢，师生间可以有较多的互动；学生相对容易跟上教师思考问题、解决问题的步伐，学生也能有较充分的时间来理解各个知识点、梳理要点以及做笔记等。因此，多媒体教学还需适当地与传统板书相结合才能达到较好的教学效果。

二、教学内容的取舍

由于固体物理学融合了普通物理、热力学与统计物理、量子力学、晶体学等多学科的知识，其知识面广、量大，在有限的学时里，不可能面面俱到地讨论固体物理学所涉及的所有知识点。因此，实际教学中可以结合本专业的特色，有选择地取舍部分教学内容。例如，侧重固体热学性质的专业可以考虑以晶格振动等内容为主；而侧重微电子的专业则可以考虑以能带理论、半导体中的电子等内容为主。当然，一些多个领域都涉及到的基础知识也应是这门课程不可缺少的一部分内容。

固体的微观结构和结合方式是固体物理学的基础，因此，晶体的结构和晶体的结合等知识点应是这门课程的基础知识之一。考虑到理想晶格由原子实和电子组成，晶格的运动主要在晶格振动等部分讨论；而电子的运动主要在能带理论等部分讨论，具体还可以分为金属中电子的运动和半导体中电子的运动等部分。尽管这原子实和电子的运动实际上相互联系，但很多时候，可以分别侧重讨论。此外，实际晶体也并非理想晶体；实际晶体除了有边界之外，也常含有缺陷。但在许多情况下，晶格的振动、电子的运动和缺陷的影响依然可以依据实际情况分别讨论，并得到与实际较为符合的理论结果。因此，晶格振动、能带理论和缺陷等知识点之间相对独立，或可根据各专业的实际情况取舍部分教学内容。

在许多固体物理学的教材中，例如黄昆等的《固体物理学》教材和阎守胜的《固体物理基础》教材，密度泛函理论并没有被提到。事实上，密度泛函理论是一个被广泛使用的基础理论，它是凝聚态物理前言研究的有效手段之一，也是材料设计的一种有效方法。教学过程中，教师可以结合各专业的实际情况介绍一些密度泛函理论的基础知识。同时，还可以介绍一些最新的相关研究进展，以拓展学生的知识面、提高学生的学习兴趣。

三、模块化的教学形式

如前所述，固体物理学中的许多知识点间相对独立；基于这门课程的特征，教师在教学过程中可以考虑模块化的教学形式，以子课题的形式将相应内容呈现给学生。可能的模块如：讨论晶体的结构和晶体的结合方式的基础模块――晶体的结构与结合；讨论晶体中原子实运动的模块――晶格振动；讨论晶体中电子运动的模块――能带理论；讨论实际晶体中可能存在的缺陷的模块――晶体的缺陷等；其中，能带理论部分还可分为：近自由电子模型、紧束缚模型、赝势方法等数个部分。这样做首先有利于教学内容的取舍；其次，有利于学生对各知识点的理解、有利于学生梳理清楚各个知识点之间的关系。

此外，固体物理学是凝聚态物理前沿研究的基础之一；其基础知识、理论推导、实验背景以及处理问题的方式方法等，都是开展凝聚态物理研究的基础。而模块化教学，以课题研究的形式提出问题、解决问题，将教学内容以问题为导向呈现给学生，这有助于培养学生的学习能力和解决实际问题的能力。而且，课题研究的教学模式，既是在教授学生知识，也是在开展科研，有助于提高学生对科研的认识、有助于培养学生的科研能力。这种课题研究的模块化教学形式还可以结合基于原始问题的教学来开展。

四、基于原始问题的教学

所谓原始问题，可简单理解为：现实生活中实际存在的、未被抽象加工或简化的问题。于克明教授、邢红军教授等人详细探讨了原始物理问题的诸多方面；此外，周武雷教授等人还讨论了原始物理问题含义的界定等相关问题，并呼吁将基于原始物理问题的教学实践引入大学物理的教学中。这应是个值得提倡的建议，毕竟现实生活中遇到的具体问题都是原始问题。与传统的习题不同，原始问题未被抽象、加工或简化。学生处理实际问题的第一步便是将问题适当简化，这也是学生需要学习的一种能力。

事实上，合理的模型简化是各种理论的基础，也是实际应用或科研必不可少的一种能力。例如，讨论晶格热容的爱因斯坦模型和德拜模型，尽管模型简单，但它们数十年来是我们讨论、分析相应问题的基础。今天，那些被写进教科书的基础理论，在当时、在理论刚被提出时，都是为了原始问题的解决。下面以晶体热容为例，稍加详述。

问题的背景：根据经典的热力学理论，晶体的定体摩尔热容是个与温度无关的常数。实验发现晶体的热容在高温下确实接近于常数，但是晶体的热容在低温下并不是个常数，其与温度的三次方成比例关系。

问题的提出：理论预言与实验观测为何不相符？如何解释实验现象？20世纪初刚刚发展起来的量子力学是否能解释这个实验现象？这些问题在爱因斯坦的年代应该都是前言的科研问题。

问题的简化：（1）不考虑边界、缺陷、杂质等的影响，将实际晶体抽象为理想晶体；（2）基于绝热近似，不考虑电子的具体空间分布，将原子当作一个整体，原子―原子间存在相互作用；（3）基于近邻近似，只考虑近邻原子间的相互作用；（4）基于简谐近似，将原子间的相互作用势在原子的平衡位置作泰勒级数展开，并保留到二阶项。

问题的解决：基于上面的模型简化，写出描述原子运动的牛顿第二定律，并求解方程组，这些方程组与相互独立的简谐振子的运动方程组相对应。结合量子力学，得到体系的能量本征值；写出晶格振动总能的表达式，继而给出由晶格振动贡献的晶格热容的表达式。由于晶格热容的表达式复杂，很难直接与实验结果对比，因此引入进一步的简化和近似――爱因斯坦模型或德拜模型。

这种提出问题、分析问题、解决问题的方式与做前言科学研究的方式相接近，既能提高学生对科研的认识、培养学生的科研能力，又能培养学生理论联系实际、解决实际问题的能力。

五、小结

针对固体物理学这门课程的一些特点，本文从教学手段、教学内容和教学形式等方面提出了一些教学改革的心得体会。教学手段上，可以利用多媒体和三维模型等教学手段，以便让学生更容易理解固体的微观结构。教学内容上，可以针对专业特色，有选择地取舍部分章节。而模块化的教学形式，可以将相对独立的知识点以子课题的形式呈现给学生，既能帮助学生梳理知识点，又能让学生对课题研究有所认识。最后，通过课题研究的教学形式、理论联系实际的讨论分析以及基于原始问题的教学，培养学生学习和应用的能力。

致谢：感谢上海高校外国留学生英语授课示范性课程《英文大学物理》建设项目的资助。

参考文献：

[1]黄昆，韩汝琦.固体物理学[M].北京：高等教育出版社，1988.

[2]阎守胜.固体物理基础[M].第二版.北京：北京大学出版社，2003.

[3]谢希德，陆栋.固体能带理论[M].上海：复旦大学出版社，2007.

[4]冯端，金国钧.凝聚态物理学[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]陈志远，熊钢，易伟松.多媒体技术应用于固体物理教学的探讨[J].咸宁师专学报2002，22（6）：53-55.

[6]梁先庆，何小荣.固体物理学课程教学研究与探讨[J].广西物理，2011，32（3）：47-49.

[7]周武雷，蔡托，潘晓慧.基于原始物理问题的大学物理教学实践[J].大学物理，2010，29（6）：43-48.

固体力学基本知识篇3

关键词：工作过程；固废处理；再生资源专业

作者简介：张旭芳（1981-），女，河北保定人，华北水利水电学院土木与交通学院，讲师；马斌（1979-），男，河南郑州人，华北水利水电学院信息工程学院，讲师。（河南?郑州?450011）

基金项目：本文系河南省科技厅科技公关计划项目（项目编号：112102310689）、河南省教育科学“十一五”规划项目（项目编号：[2010]-JKGHAG-0318）、华北水利水电学院2011年教育教学研究与改革项目的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）25-0075-02

一、再生资源专业课程概述

再生资源科学与技术专业所培养的对象是材料工程应用型人才，是面向生产第一线的工程技术人员，是依附于固体废物处理过程中某一工作环节的现场工作人员。他们需要对固体废物处理和处置过程中每个环节的工作职能、对象和手段有着清晰的认识，从而可以熟练地处理工作环节内的各项事务。“固体废物处理与处置”是再生资源科学与技术专业的专业骨干课程，该课程设置的目的是使学生掌握固体废弃物处理的步骤、方法和实现手段。在此，以“固体废物处理与处置”课程为例，结合工作过程导向理论对该课程的教学思路、情景、实施手段及反馈等方面进行一些初步探索。

在传统的教学模式中，“固体废物处理与处置”课程方案通常按照处理和处置划分为两个部分。第一部分是讲述固体废物处理过程的原理和方法，包括运输、破碎、分选、脱水、焚烧、热解及生物处理等；第二部分是对处置方法的讲授，包括填埋、制备建材等，相关实验环节同时开展。这种课程方案虽然简单、可行，但却存在着许多问题。例如，在教学初期，容易碰到学生提出“针对某种废物如何去处理”、“处理和处置是什么关系”等问题，尽管这种情况随着讲授的深入可以得以较好地解决，但还是会给学生造成一定的心理负担，难以激发学生的学习兴趣。又如，在实验环节过程中，学生只能按照教学进度条块分明地进行各类实验，但很难了解在整个固体废物处理和处置过程中自己应该去做些什么，缺乏站在更高层次上理解所学知识、运用所学知识、完成固体废物资源化这一目的。另外，在学生走出校门后，需要较长时间的培训，才能真正进入生产第一线。究其原因，主要是由于传统教学方案脱离工作实际情况，忽视了固体废物处理与处置的过程和任务，致使学生难以在学习过程中自觉汲取自己所缺知识。

二、基于工作过程导向的教改方案制定

基于工作过程导向的课程方案就是对实际生产过程中所遇到的各项任务进行分解和归纳，制定具体的教学步骤，从而使学生具备独立从事固体废物处理和处置的专业技术能力，达到教学目标各项要求的方案。[1，2]在“固体废物处理与处置”教学实践过程中，从以下三个方面进行教案设计。

1.工作过程的分析

在对“固体废物处理与处置”课程知识点分析的基础上，确定课程的工作任务、行动领域和学习领域。

2.学习情境的设计

在第一个方面的基础上，设计多个学习情境，重构基于工作过程课程知识体系。

3.课堂和实验教学的组织

以学习情境为核心，采用多种教学手段设计出使学生自己按照获取信息、制定计划、做出决定、实施计划、检查控制、评定反馈这种学习性的工作过程的环节来进行学习。

从教改方案的设计可知，学习的内容就是工作的本身，这让学生在工作之前就知道自己该学些什么、做些什么和怎样去做，从而较好地解决了传统教学模式下的工学结合问题。

三、工作任务与行动领域分析与设计

在工矿企业中，固体废物处理与处置过程通常包括收集、运输、破碎、分选、处理（热处理、生物处理、化学处理等）和处置（填埋、利用等）等六个步骤。[3]基于工作过程导向的教学任务就是要让学生真正了解针对某类固体废物处理过程中所涉及的处理原理和规定、工艺方案设计及选定、设备选型及处理能力计算等方面。因此，根据通用处理流程，设计了“固体废物处理与处置”课程的行动领域，如图1所示。

四、学习领域分析与设计

传统“固体废物处理与处置”课程教案是建立在学科体系基础上，其知识点相对孤立，缺乏课程间的沟通和综合。而在基于工作过程的体系中，一个学习领域从形式上来说就是一门课程，它不仅要涵盖原程序设计课程的知识点，还须融合相关课程的知识，并按照工作过程组织教学，使学生的学习贴近于实际。

参照再生资源科学与技术专业的人才培养目标，围绕工作任务分析与行动领域内各知识点，分析程序设计课程的教学任务，发现该门课程的知识体系包括基础理论知识群、生产工艺知识群和扩展知识群三个部分，如图2所示。

第一，基础理论知识群主要是指固体废物与生俱来的物理特性、基本组成、化学性质等。这些内容的学习主要来自大学阶段的无机化学、有机化学、分析化学、材料科学导论、环境材料学等课程学习。

第二，生产工艺知识群是本门课程的核心内容，主要包括在固体废物处理过程中所用到的破碎、分选、脱水、焚烧、热解及生物处理等工艺知识点。

第三，扩展知识群则是指与生产工艺流程相关的其他知识点，如再生资源工艺和设备、现代测试技术、固体废弃物监测与分析及相关规章制度等。

固体力学基本知识篇4

一、感知活动

（一）观察实验

教师挑选一个个子长得高大的男同学和一个长得小巧玲珑的女同学进行钻木比赛。（木板一样，但钉子教师做了手脚，女同学用的钉子很尖，男同学用的钉子根本就没有尖。）

（二）导读教材

让学生阅读人教版九年级全一册教材76页“想想议议”中的生活实例：图14.1-1蝉可以把口器插入树皮，吸吮树汁；图14.1-2骆驼具有宽大的脚掌，是沙漠之舟。丰富学生的感性知识，教学中可让学生边阅读教材边思考问题：1.说一说这两张图片展示了怎样的情景？2.在看到这些图和图下方文字说明时，你们会想些什么？能提出什么问题？

（三）提出问题

蝉吸吮树汁，口器插入树皮上时，一定对树皮有压力；骆驼站在地面上，它的蹄子对地面也有压力。蝉的口器能插入树皮、骆驼的脚掌会往沙地中陷入一些，都是压力的作用效果。设想一下：1.如果蝉的口器不是尖尖的，它还能够插入坚硬的树皮吸吮树汁吗？2.如果骆驼没有宽大的脚掌，它们还能够自由地在沙漠里行走吗？从而引导学生提出问题：压力的作用效果与哪些因素有关？成什么样的关系？

二、建构结构

（一）概念结构

1.通过探究活动，揭示了影响压力的作用效果的因素有两个：一个是压力，另一个是受力面积。接下来让学生讨论用什么方法可以增大固体压强，什么方法可以减小固体压强？通过对比加深对影响压力的作用效果的两个因素的理解。2.教材中固体压强的概念是用比值法来定义的，教师可水到渠成地讲解固体压强的定义式p=F／S和压强的单位。

（二）数学结构

固体压强的定义式是用数学公式表示出来，关键是要把公式中各个量的物理含义弄清楚，把数学和物理结合起来。

（三）知识结构

固体压强的概念的知识结构，包括固体的压强、液体压强、大气压强和浮力产生的原因及高中学习的气体性质等。教学中应根据学生的实际和教材的实际逐步深入。也可列出固体压强的知识结构，以便帮助学生理解固体压强与其他知识间的关系。

三、掌握方法

在固体压强概念的建立时。首先，是对大量生活实例进行分析，抽象出压力的概念，这里用到了分析和综合的方法，具体到一般的方法。其次，在探究影响压力的作用效果的因素时，用到了研究物理问题常用的方法：控制变量法。

四、巩固深化

（一）概念发展

通过对固体的压强、液体压强、大气压强的特点探究，明确不同状态的物体压强有不同特点。随着知识的增加，不断丰富对固体的压强概念的认识。

（二）方法应用

科学的方法的掌握既要在概念的形成中，又要在解决实际问题中逐步巩固。

（三）能力转化

练习是巩固知识，掌握方法，从而培养学生能力的重要途径。

在这一环节教学时，可设计一道这样的练习题：小丽在菜市场买了一只西瓜，她用塑料袋提回家，走了没有多远，她感到手被塑料袋勒得很疼。请你根据所学过的物理知识，帮助她找到解决的方法，并说明这样做的道理。

五、评价反馈

固体力学基本知识篇5

这学期，我主要是从以下几个方面开展语文教学活动的： 首先，引导学生养成良好的学习习惯。在素质教育中，学生是学习的主体，老师在整个教学活动中只是起着引导者的作用。不论一个老师如何负责也只能教给学生基本的知识理论和学习方法，然后学生按照这些理论和方法自己去研究，正所谓“老师引进门，修行在个人”。

在开学初，我就引导学生以课内课外互补、预习听课复习一条龙为基础，结合各自的实际情况，确定行之有效的学习方法，在这个方法的基础上制定学习计划，并且把这个计划变成学习习惯。 其次，重视基础知识教学。“千里之台，起于垒土”，万丈高楼也必须平地而起，学生的成绩也是一样只有基础牢固，学习起来才会事半功倍。

由于这届初一的学生语文基础薄弱，甚至有很大一部分学生连拼音都还没有掌握，我采取“化整为零、积小成大”的教学方法，从学生的实际情况出发，从基础知识着手，将教学内容划分为许多小块，依次解决，教学效果十分明显，到期末时，学生的语文基础明显牢固了许多。 再次，将课文教学与课外阅读相结合，将教学与实践相结合。学习的目的是至用，学也只有在运用的过程中才能得到巩固和提高。平常，我特别注重对学生进行听说读写的训练，提高学生听说读写的能力，而这也正是语文的基本能力。为此，在课常上充分发挥学生的主体作用，鼓励学生多想多说，课后鼓励学生多读多写，并且把日记和周记作为作业固定下来。

另外，在鼓励学生学习课本知识的同时，引导学生积极开展课外阅读，用自己所学知识来分析读到的东西，在扩大知识面的同时进一步巩固已学知识，并达到学以至用的目的。 通过一个学期的努力，初一的学生在语文学习上还存在许多不足。首先，课后的学习主动性不够，知识不够牢固，表现在名篇积累和拼音字形的失分较高上。

其次，语言表达和运用能力还是偏低，这表现在句子的运用和表达上。再次，学生缺乏基本理解能力和逻辑思维能力，因此在现代文阅读综合性较高的分析题往往失分严重。还有，就是学生缺少基本的古文功底，甚至还没有基本的文言文语感，因此古文阅读失分率常常很高。最后，现在中学生阅读面太窄，因此写作文时无物可写。

当然了，作为语文老师，我在教学方面也有很多误区，主要表现在：

一、偏重于课堂讲解但忽视了课后的巩固，

二、偏重于课本内容的教学而忽视了学生对知识的运用，

三、偏重于教材而忽视了课外知识的积累与运用。 吸取教训，总结经验，亡羊补牢，为时未晚。

在以后的教学中，要特别注意以下几个方面：

一、在课堂上要更加注意发挥学生的主观能动性，让学生多想多说多练；

二、进一步将课堂教学与课后练习结合起来，督促学生巩固所学知识；

三、指导学生开展课外阅读，扩大学生知识面，培养学生的发散思维思维和理解能力；

固体力学基本知识篇6

摘要：常规课在设计过程中，一定要把握好以《课程标准》为准，要注意以学生对基本历史知识信息的牢固掌握为最基本的要求。常规课的设计和教学过程并不与现代教学技术手段、学生的各种活动相矛盾，只要能让学生牢固地掌握基本的历史知识信息的手段和方法，都可以在遵循了上面三个基本的具体要求下采用。

关键词：高中 历史 教学

新课程下的历史学科的内容更关注的是学生的学习历史的基本技能、学习方法和情感态度价值观，为学生牢固地掌握基本的历史知识信息提供了可能，为培养学生的思维能力、分析和综合知识的能力等提供了时间，真正把学生当作了培养成对历史具有一定兴趣和进一步学习历史的对象。

由于历史基本知识的掌握是学生学习历史的最基本的内容，因此，我们将这一类以历史知识信息的传递为主的教学过程称为历史常规课。

正是由于这类教学活动的基础性，因此，它一般具有以下特点：

1 教学应侧重于以归纳历史知识点为例教给学生掌握基础知识的方法和技巧

历史学科的知识体系是在基本的历史时间、历史人物、历史事件等基础上构建的，基本的历史知识点也是学生进一步学习历史的阶梯，没有掌握基本的历史知识，就谈不上具有积累历史素养的基础。

《历史课程标准》“知识与能力”中指出：让学生掌握基本的历史知识，包括重要的历史人物、历史事件和历史现象，以及重要的历史概念和历史发展的基本线索。作为基于历史知识信息传递的教学课堂，就必须要在对知识点进行归纳的基础上引导学生掌握基础知识的方法和技巧。在这一方面上，如果在的历史教学中不摒弃让学生完全地记诵知识点，不教给学生掌握基本知识点的方法和技巧，那就绝不是新理念下新课程的历史教学。

2 教学过程中学生学习方式侧重于自主学习、合作学习和教师引导相结合

中学阶段的历史学科的知识内容已经大大减少，所涉及到的历史知识绝大多数是基础性的、普及性的，其难度大为降低，学生通过自主学习能够达到一定程度的了解和理解。

自主学习强调学生在学习过程中的参与，参与到制定一定的学习目标、学习进度等，在学习过程中没有理解、掌握的情况能够比较迅速地反馈给教师，同时也避免了教师大量的重复的或无谓的讲解。这样通过自主学习辅以教师的指导、强调，学生对基本的历史知识信息掌握的效率要高得多。

3 教学较侧重于学生对基本史实的了解和掌握

任何一节不管基于何种能力培养的教学，其涉及的内容、教师指导的方式和学生学习的方式都不是单一的，作为以历史知识信息传递为主要目的常规课，显然也是如此，不同的是这类教学较侧重于基本史实的了解和掌握。基本的历史知识是使学生形成正确的历史时空概念和掌握基本的学习历史的方法的基石，既是学生由感知历史到逐渐加深对历史认识的基础，又是学生学习历史的最基本的要求。学生对基本的历史知识的了解和掌握程度，是常规课需要重点把握的内容。

基于历史知识信息传递（常规课）的设计并不排斥现代教学技术手段，更不排除学生通过各种活动来呈现对基本历史知识的掌握程度，但在设计这类课时，必须注重它所具有的特点，才能在进行教学设计做到有的放矢，取得良好的教学效果。

作为教学设计，都具有相同的部分，如教学目标的制定，过程与方法的选择，情感态度价值观的引导，教学重难点的分析，教具学具的准备等，但在具体的过程设计中，基于历史知识信息传递又有别于其他类型的教学设计。其具体要求如下：

3.1 重视知识点的归纳方法的举例和引导掌握不同的归纳方式。

教学更重要的是教给学生学习方法，只有这样，才能使学生真正形成终身学习的能力，才能让教师从不厌其烦的讲授中真正解脱出来。优秀的常规课的教学设计中，往往在教学设计的各部分中都尽量随机而不生硬地对知识信息进行归纳或对方法进行举例说明：通过对历史知识信息进行有效的归纳有助于学生掌握基本的历史知识，在这个教学设计中有了这两个历史知识信息的归纳，让学生更容易理解春秋战国时期前后生产工具的变化，更加明确商鞅变法的内容和作用，再加上学生的讨论和教师的引导，学生就比较容易理解“从生产工具的进步到生产方式的变革再到社会变革这三者之间的内在联系”了。由此可见，在历史常规课的教学中，对基本的历史知识信息进行归纳，是有利于提高学生的学习效率的。当然，如果我们能在教学设计的基础上在课堂教学中老师能在举例后让学生逐步尝试这些方法自己进行归纳，对学生的分析、归纳能力的培养是大有益的。

3.2 重视学生自主学习、合作学习的组织设计。

“历史课程改革应有利于学生学习方式的转变，倡导学生积极主动的参与教学过程，勇于提出问题，学习分析问题和解决和解决问题的方法，改变学生死记硬背和被动接受知识的学习方式。”在新课程的实施过程中，学生新的学习方式主要有三种：自主学习、合作学习、探究学习。新课程由于基本知识内容的减少和难度的降低，历史知识信息的传授更有利于学生进行自主学习和合作学习，在学习活动过程中掌握新知的同时，培养他们健全的人格，确立积极进取的人生态度和团结合作的精神。

在常规课的教学设计中要重视自主学习和合作学习的设计，只有这样，才能在课堂教学过程中及时了解了学生学习的情况，才能有针对性地解决学生在学习过程中出现的问题。

3.3 重视基本历史知识信息的巩固措施的设计。

掌握基本的历史知识，是历史课程的主要目标之一。在巩固历史基础知识的同时，要注意让学生能够运用教学设计中的归纳方法，引导学生自己编写一些顺口溜，善于用数字、图表等较易理解、掌握和操作的形式进行巩固。在这一方面，过去的教学过程中已经有较多的归纳和总结。

固体力学基本知识篇7

关键词：政治课 五步教学法 培养 能力

中学政治教学大纲明确指出，中学政治教学目标应是知识、能力、觉悟三者的统一。为落实在传授知识的同时重点培养学生能力的要求，本人在教学实践中总结出“课前导读――重点精讲――随堂小结――复习巩固――练习反馈”五步教学法。五步教学法的优势在于它以学生为主体，以教师为主导，注重教学的启发性，通过精讲精练，达到培养学生能力的目的。

一、课前导读：把握教材基本知识，培养学生阅读能力

课前导读就是在每节课开始教师设计一系列问题引导学生自学教材。教师设计的问题应注意：⑴引导学生归纳教材的基本知识、基本观点和基本线索，帮助学生找出重点、难点和疑点。⑵引导学生比较基本概念，帮助学生初步弄清概念的内涵，此概念与彼概念之间的区别和联系。⑶引导学生用已知知识解决未知问题，或者自己举例说明论证观点，初步培养学生的知识迁移能力。课前导读是教学活动的开始，是教师传授知识，培养能力的重要基础，导读过程中教师应规定学生必须完成预习任务，预习结束后分别回答和讨论，从而形成既有动力又有压力的教学环境。

二、重点精讲：突破教材重难点，培养理解、分析和比较能力

在课前导读的基础上学生通过自学对教材知识有了初步了解，但比较零碎、模糊，教师还应该根据学生预习情况结合教材重点教学精讲。重点精讲应“精”在以下几个方面：

1．简练准确分析概念，培养学生准确掌握知识、正确使用政治术语的能力及比较概念的能力。教材一般采用先讲概念或者由实例事实引出概念两种方式，精讲概念可由学生在自学预习的基础上自己分析，运用已知知识进行理解和自己比较概念，教师的任务在于引导学生归纳、补充、整理，纠正学生的答案。

2．应用多种方法突出重点，培养学生理解分析、比较能力。教学重点是指起关键作用、主要作用的知识内容和问题。突出教学重点的方法主要有：⑴通过知识的系统讲授，讲明重点问题的重要性，引起学生的重视；⑵通过少讲非重点知识，用较大精力讲深讲透重点来体现；⑶运用多种教学手段强化所教内容，如用提问、朗读、记忆、联系等方式加以巩固。

3．运用多种手段和方法突破难点，培养学生抽象思维能力、辨别是非的能力。教学难点是指学生难以掌握、难以理解的知识和不易解决的问题。突破难点可以运用以下方法：⑴运用实例论证法，化抽象为具体，运用具体的感性材料分析论证抽象的理论；⑵运用分解法化繁为简，抓住关键环节解决一般问题；⑶运用层次分析法，剥壳式由表及里地逐层分析，从而达到认识事物本质的目的；⑷温故而知新，运用知识迁移法突破知识难点；⑸运用比较法，比较归纳事物的异同点，全面认识事物；⑹运用图示法直观反映做到形象化等等。

4．列出知识提纲，突出知识结构，教师在讲授过程中可以边讲边列出知识提纲，使学生一目了然，思路清晰，逻辑层次清楚。总之，重点精讲是采用启发等方式引导学生运用比较、分析、综合、归纳演绎等方法对所学知识进行概括，突出重点，突破难点的过程，从而扫除学习重的知识障碍。

三、随堂小结：突出知识结构和知识体系，培养学生驾驭知识的能力

随堂小结是教师对本课知识进行梳理、归纳和总结，进而明确所学知识的难点、重点，以及知识的内在联系等，达到深化教材巩固知识的目的。首先，应突出本节课的重点和难点。在重难点精讲环节由于分析时分析举例较多，论证时理论性逻辑性较强，或者肢解成小观点讲解，容易使学生难以分清主次抓住核心。通过小结，可以给学生完整的知识体系。其次，应该点明本节课的内在联系、前后因果关系、内在层次、概念之间的区别和联系、理清基本线索等，使知识系统化。通过系统归纳，可以培养学生驾驭教材的能力。第三，应点明本节课在整篇教材和单元中的地位及与其他知识连接点，这样可变读死书为读活书，培养学生灵活运用知识的能力。小结是应该言简意赅，线条突出。

四、复习巩固：强化所学知识，综合培养识记、理解、分析和评价能力

复习巩固的具体做法是：⑴由学生自己列出全课教材的知识提纲，总结概念、范畴、原理之间的内在联系及全课的核心和主线。⑵教师设疑学生复习，即在学生列出知识提纲的同时，教师在课前设计几个疑问，要求学生带着这几个问题复习，启发他们的思维，引导他们遵循正确的途径。设计题目应该针对平时学习中存在的带有普遍性的问题，结合国家重大方针政策，突出重点内容。⑶学生解疑，教师讲评和订正。复习巩固这一环节体现了学生由掌握知识到运用知识的飞跃，使政治复习做到“知识――能力――觉悟”三者的统一，培养了学生综合分析和评价能力。

五、练习反馈：考查所学知识，考核能力，使学生实现质的突破

固体力学基本知识篇8

一、教学中让学生理解数学概念

1.直观形象地引入概念

数学概念比较抽象，而小学生，特别是低年级小学生，由于年龄、知识和生活的局限，其思维处在具体形象思维为主的阶段。认识一个事物、理解一个数学道理，主要是凭借事物的具体形象。因此，教师在数学概念教学的过程中，一定要做到细心、耐心，尽量从学生日常生活中所熟悉的事物开始引入。这样，学生学起来就有兴趣，思考的积极性就会高。

2.运用旧知识引出新概念

数学中的有些概念，往往难以直观表述，如比例尺、循环小数等，但它们与旧知识都有内在联系，我就充分运用旧知识来引出新概念。在备课时，要分析这个新概念有哪些旧知识与它有内在的联系。利用学生已掌握的旧知识讲授新概念，学生是容易接受的。总之，把已有的知识作为学习新知识的基础，以旧带新，再化新为旧，如此循环往复，既促使学生明确了概念，又掌握了新旧概念间的联系。

3.通过实践认识事物本质，形成概念

常言说，实践出真知，手是脑的老师。学生通过演示学具，可以理解一些难以讲解的概念。如二年级小学生学习“同样多”这个概念，也是用学具红花和黄花，学生先摆5朵红花，再摆和红花一样多的5朵黄花，这样就把“同样多”这个数学概念，通过演示（手），思维（脑），形成概念，符合实践、认识，再实践、再认识的规律。这比老师演示、学生看，老师讲解、学生听效果好，能使学生印象更深、记忆更牢。

4.从具体到抽象，揭示概念的本质

在教学中既要注意适应学生以形象思维为主的特点，也要注意培养他们的抽象思维能力。在概念教学中，要善于为学生创造条件，引导他们通过观察、思考、探求概念的含义，沿着由感性认识到理性认识的认知过程去掌握概念。这样，可以培养学生的逻辑思维能力。

5.对近似的概念加以对比

在小学数学中，有些概念的含义接近，但本质属性有区别。例如，数位与位数、体积与容积、减少与减少到等相对应概念，存在许多共同点与内在联系。对这类概念，学生常常容易混淆，必须把它们加以比较，避免互相干扰。比较，主要是找出它们的相同点和不同点，这就要对进行比较的两个概念加以分析，看各有哪些本质特点。然后把它们的共同点和不同点分别找出来，使学生既看到进行比较对象的内在联系，又看到它们的区别。这样，学的概念就会更加明确。

6.教师要帮助学生总结归纳出概念的含义

在概念教学中，教师要善于为学生创造条件，让学生沿着观察、思维、理解、表达的过程，由感性到理性的过程，由具体到抽象的过程去掌握概念。这样极易调动学生的积极性、主动性，也可以教会学生去发现真理。

二、有效巩固概念

教学中不仅要求学生理解概念，而且还要使学生熟记并灵活地运用概念。我认为概念的记忆与应用是相辅相成的。因此在教学中，加强练习，及时复习并做归纳整理，对巩固概念具有特殊意义。

1.学过的概念要归纳整理才能系统巩固

学习一个阶段以后，引导学生把学过的概念进行归类整理，明确概念间的联系与区别，从而使学生掌握完整的概念体系。

2.通过实际应用，巩固概念

学习的目的是为了解决实际问题。而通过解决实际问题，势必加深对基本概念的理解。如学生学了小数的意义之后，我就让学生利用课外时间，到商店了解几种商品的价钱，写在作业本上，第二天让他们在课堂上向大家汇报。学生通过了解的过程，非常自然地对小数的意义，读、写法得以运用与理解。这不仅巩固了所学概念，还提高了学生运用数学概念解决实际问题的能力。

3.综合运用概念，不仅巩固概念，而且检验概念的理解情况

在学生形成正确的数学概念之后，进一步设计各种不同形式的概念练习题，让学生综合运用、灵活思考、达到巩固概念的目的，这也是培养检查学生判断能力的一种良好的练习形式。这种题目灵活、灵巧，能考查多方面的数学知识，是近年来巩固数学概念一种很好的练习内容。

多年来的教学实践，使我深刻地体会到：要想提高教学质量，教师用心讲好概念是非常重要的，既是落实“双基”的前提，又是使学生发展智力、培养能力的关键。但这也仅仅是学习数学的一个起步，更重要的是在学生形成概念之后，要善于为学生创造条件，使学生经常地运用概念，才能有更大地飞跃。只有学生会运用所掌握的概念，才能更深刻地理解概念，从而更好地掌握新的数学知识;只有这样，培养能力，发展智力才会有坚实的基础。