曲立杰+馬春力+黃志求+田春英+王靜+武淑艷

摘 要：文章結(jié)合新材料產(chǎn)業(yè)化，介紹佳木斯大學《材料物理性能》課程的教學改革思路和方法。提出了新材料產(chǎn)業(yè)化形勢下材料物理性能的“實事教學法”，并對其進行了簡單介紹，提出了具有佳木斯大學特色的具體實施方案。該課題的研究為最終培養(yǎng)具有良好的科研和實踐能力的新材料產(chǎn)業(yè)形式下的材料類大學生提供良好的基礎。

關(guān)鍵詞：材料物理性能 教學改革 新材料產(chǎn)業(yè)化形式

中圖分類號：F240 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2016）09-241-02

材料工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，新材料是材料工業(yè)發(fā)展的先導，是重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。近年來，材料工業(yè)取得了長足的進步和發(fā)展與新材料的發(fā)展是密不可分的。在傳統(tǒng)工業(yè)基礎上發(fā)展起來一批具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料稱為新材料。任何新材料從研發(fā)到生產(chǎn)使用過程中都離不開科學的分析檢測手段，材料物理性能分析方法是必不可少的方法之一。因此，新時期材料科學研究工作者必須掌握材料物理性能理論，并做到理論與實際相結(jié)合?！恫牧衔锢硇阅堋氛n程的學習有助于增強材料類專業(yè)學生解決分析材料科學研究中的實際問題的能力，從而適應新時期材料科學發(fā)展需求。基于新材料產(chǎn)業(yè)化形式與該課程課堂教學特點，我校從教學內(nèi)容、教學形式以及實踐教學各個環(huán)節(jié)入手對材料物理性能課程的教學進行改革，以期使新材料產(chǎn)業(yè)化形式下的材料類大學生具有良好的科研與實踐能力。

一、材料物理性能課程性質(zhì)

材料物理性能課程主要涉及材料的電學、熱學、磁學、光學以及熱電學等性能。該課程主要研究上述各種物理性能的本質(zhì)及其隨著外界條件改變的變化規(guī)律和外界條件對性能的影響機制等。在此基礎上，掌握各種物理性能的表征手段和方法。

材料物理性能課程內(nèi)容抽象，不僅涉及到傳統(tǒng)的金屬材料、非金屬材料，還涉及到功能材料的相關(guān)知識。如果僅僅是以講授原理方面知識為重點或主體，一方面課堂教學內(nèi)容枯燥，另一方面不利于學生對知識的理解，從而不能充分的調(diào)動學生學習的積極性與主動性。因此，我們提出了針對性較強的《材料物理性能》課程教學方法，并對其進行實施與研究。

二、材料物理性能課程教學方法

為了提高新形勢下材料類大學生的科學實踐與創(chuàng)新能力，材料物理性能教學除了應該具有科學研究方法外，還勢必要將具有引導性、實時性、前瞻性的問題引入到教學中，我們將該方法稱之為“實事教學法”。該方法的使用將有助于提高學生對該課程學習的積極性和主動性。該方法的具體實施方案如下：

（一）闡明課程主線

該方法實施的前提是學生首先掌握該門課程的學習內(nèi)容主線，即讓學生掌握課程涉及到哪些材料及其相關(guān)物理性能分析方法。通過網(wǎng)絡期刊等資料的查詢，了解新材料的研究動向，例如新能源材料、光電材料、電磁材料、納米材料等新興領域研究的成果，并且總結(jié)課程學習與新材料研究和開發(fā)的相關(guān)性。利用4學時介紹課程的總體概況及相關(guān)物理性能的特點，讓學生對課程有初步的了解，在此基礎上設置課外學習小組，每個小組設定一個物理性能研究方法，通過查詢資料獲得該物理性能方法的應用對象或范疇，然后利用2學時按照小組進行匯報。帶著問題有學習課程內(nèi)容，即可以加強學生對課程的認識，又可以提高獲取信息、分析問題和總結(jié)問題的能力。

（二）依托于現(xiàn)有的科研環(huán)境和條件

在學生對課程有了整體的認識的基礎上，充分利用本教學單位的科研資源，將課程的學習與現(xiàn)有的科學研究結(jié)合起來，這樣讓學生做到真正的理論與實踐的結(jié)合。課程教學中將本教學單位的相關(guān)科學研究工作引入到課堂中，通過對現(xiàn)有實例進行分析。

例如在熱學性能學習中，各種轉(zhuǎn)變包括熔化、凝固及固態(tài)相變產(chǎn)生的熱效應，使金屬及合金的熱函、熱容發(fā)生了明顯的改變。正是利用這一特征，可以研究材料相變過程的熱力學和動力學問題。利用本單位的STA409PC示差掃描量熱儀對玻璃陶瓷CaO-Al2O3-SiO2-CeO2的相變熱力學問題進行研究，通過對該玻璃陶瓷體系進行熱分析測定，獲得熱分析曲線，對數(shù)據(jù)進行分析，計算該玻璃陶瓷體系的相變活化能，從而確定相變發(fā)生的可能性。同時利用熱分析技術(shù)可以測定材料的相變點，這樣可以科學合理的制定新材料的合成或者加工工藝，便于增強學生對課程的認知度。

（三）開展第二課堂

將實驗教學與理論教學相結(jié)合，有條件的課程在實驗室完成，實踐操作環(huán)節(jié)有助于對理論知識的理解。例如在對電學性能中電阻測量的學習中，我們完全可以在物理實驗室進行，一邊講解理論，一邊讓學生進行電路的連接。學生通過直觀地數(shù)據(jù)能夠更好地理解單電橋和雙電橋電路在測量電阻中的特點及區(qū)別，這樣能將理論教學與實踐教學有機的結(jié)合在一起，提高學生的學習興趣、實踐動手能力和分析問題的能力。

三、以教學方法為背景進行課程設置

課程設置以實現(xiàn)激發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)新意識為目標，以掌握新材料研究和應用發(fā)展為導向，結(jié)合課程的內(nèi)容及特點和本教學單位情況對課程進行合理化設置。表1是依據(jù)“實事教學法”而設置的《材料物理性能》課程方案。

四、材料物理性能課程教學與新材料產(chǎn)業(yè)化進程的關(guān)系

隨著生活質(zhì)量的提高，低碳生活、清潔能源已經(jīng)成為人們追求的目標。這就對新材料的性能等提出了更高的要求。新材料主要以功能材料為主體，其研發(fā)和應用過程中離不開物理性能分析方法。因此，材料物理性能課程可以利用新材料進行豐富與擴展，拓寬學生視野，增加學生學習的積極性和主動性。大學生是新時期材料研究和生產(chǎn)的后備力量，將會成為新材料產(chǎn)業(yè)的主力軍。為此，提高材料類大學生對材料物理性能分析方法本質(zhì)的認識和理解非常重要。材料物理性能課程的學習，有助于加速新材料產(chǎn)業(yè)化的進程。新材料產(chǎn)業(yè)化必將促進材料類大學生對該課程的理解，并增加學習主動性。

五、結(jié)語

我們從《材料物理性能》課程本質(zhì)和特點出發(fā)，結(jié)合新材料發(fā)展動向，進行了該課程的教學改革，突破了傳統(tǒng)的單一講授形式。“實事教學法”的實施取得了很好的效果，激發(fā)了學生的科學研究興趣。我們雖然在《材料物理性能》課程的教學中獲得了一些經(jīng)驗，但是我們還需要繼續(xù)努力，為新材料的開發(fā)提供理論基礎。

[佳木斯大學教學研究項目（JYLY2014-01）與佳木斯大學教育科研項目（NO.JKA2013-001）資助。]

參考文獻：

[1] 馬向東.《材料物理性能》課程建設與教學改革研究[J].科技創(chuàng)新導報，2011（19）

[2] 江民紅，張瀟燕，陳國華，等.新世紀材料物理性能實驗課程的教學平臺建設與實踐初探[J].高教視窗，2008（3）

[3] 李享成，鄧承繼.“材料物理性能”課程的教學改革探討[J].中國冶金教育，2010（5）

[4] Lijie Qu， Bin Li， Jing Wang，Yuemei Gu. Application of DSC Technique in Study of Glass Ceramic. Advanced Materials Research， 2010

（作者單位：佳木斯大學材料科學與工程學院 黑龍江佳木斯 154007）

（作者簡介：曲立杰，講師，博士，目前主要從事金屬材料教學工作和研究。）

（責編：賈偉）