胡磊

摘要：本文針對(duì)應(yīng)用型大學(xué)材料物理化學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)的公式概念難理解，學(xué)時(shí)少，學(xué)生基礎(chǔ)差等問題進(jìn)行教學(xué)改革。教學(xué)改革后學(xué)生學(xué)習(xí)積極性增強(qiáng)，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

關(guān)鍵詞：材料物理化學(xué)；應(yīng)用型大學(xué)；教學(xué)改革

材料物理化學(xué)是材料類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它與材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料物理性能共同構(gòu)成材料類專業(yè)最重要的三門專業(yè)基礎(chǔ)課。材料物理化學(xué)與物理化學(xué)最大的區(qū)別是前者主要研究凝聚態(tài)物質(zhì)，凝聚態(tài)物質(zhì)對(duì)常壓不太敏感，故在材料物理化學(xué)中通常忽略壓強(qiáng)的影響。筆者在講授該課程時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在一些問題，并采取了一些相應(yīng)的教學(xué)改革措施。

1存在問題

1.物理公式多，概念難理解

在上課時(shí)學(xué)生普遍反映該課程概念難理解，公式多，難記憶，對(duì)公式的適用條件把握不準(zhǔn)。有部分學(xué)生對(duì)該課程學(xué)習(xí)出現(xiàn)畏難情緒，上課注意力不集中，學(xué)習(xí)效率低，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。

2.教學(xué)學(xué)時(shí)少，教學(xué)進(jìn)度快

最近幾年，一些應(yīng)用型高校在制定人才培養(yǎng)方案時(shí)不斷壓縮學(xué)分，增加實(shí)踐課學(xué)時(shí)，縮減理論課學(xué)時(shí)，強(qiáng)調(diào)理論夠用就行。在縮減理論課學(xué)時(shí)的大背景下，材料物理化學(xué)這門理論性強(qiáng)、內(nèi)容多的課程學(xué)時(shí)也大幅下降，這就要求任課教師盡可能加快教學(xué)進(jìn)度才能講授更多知識(shí)。而教學(xué)進(jìn)度加快后難免造成部分學(xué)生難以消化所學(xué)知識(shí)，上課聽不懂。

3.學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)壓力大

由于廣西高招在2015年二本和三本合并招生，再加上擴(kuò)招的影響，廣西二本線從2014年的407分降為2015年的320分，這就造成2014年之后的二本分?jǐn)?shù)線大幅下降。筆者所在的高校2015年錄取分?jǐn)?shù)線也比2014年下降了大約50分。授課時(shí)發(fā)現(xiàn)2015年入學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差一些，接受新知識(shí)要比之前的學(xué)生略微困難些，學(xué)習(xí)壓力也更大些。

2改革措施

為提高材料物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)存在的問題我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革：

1.注重概念講解和公式的推導(dǎo)

針對(duì)物理公式多、概念難理解的問題，上課時(shí)應(yīng)注重基本概念的講解和基本公式的推導(dǎo)。在講解理想氣體和實(shí)際氣體區(qū)別時(shí)特別強(qiáng)調(diào)理想氣體分子間距較大，可以忽略分子間勢(shì)能，故理想氣體的內(nèi)能只是溫度T的函數(shù)；而實(shí)際氣體存在分子間相互作用力，分子勢(shì)能不能忽略不計(jì)，故實(shí)際氣體內(nèi)能是溫度T和壓強(qiáng)p的函數(shù)。又如在講解焓概念時(shí)強(qiáng)調(diào)焓是狀態(tài)函數(shù)，在節(jié)流過程中焓不變。在講解講解pVT過程、相變、和化學(xué)反應(yīng)上用實(shí)例來比較三種變化的熱效應(yīng)，讓學(xué)生對(duì)以上三種變化在熱量上有深刻理解。公式最多的章節(jié)是熱力學(xué)部分，在大學(xué)物理課程中已經(jīng)簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)過熱力學(xué)三大定律，但教學(xué)中發(fā)現(xiàn)把這三大定律應(yīng)用在材料物理化中時(shí)學(xué)生普遍出現(xiàn)了困難。學(xué)生對(duì)公式的推導(dǎo)證明感到吃力，甚至有部分學(xué)生認(rèn)為這么多公式根本記不住。熱力學(xué)中內(nèi)能U、焓H、自由能A、吉布斯函數(shù)G、外界對(duì)系統(tǒng)做的功W、熵S、溫度T、壓強(qiáng)p、體積V滿足如下幾個(gè)公式：

公式（9）-（12）給出了在特定條件下求T、p、V、S的方程，這四個(gè)方程在以后的計(jì)算證明中作用很大。公式（5）-（12）是由最基本公式（1）-（4）進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算得到的。課堂教學(xué)時(shí)應(yīng)讓學(xué)生懂得公式重在理解，不能死記硬背，對(duì)公式多推導(dǎo)幾遍就能慢慢理解。在教學(xué)中還發(fā)現(xiàn)個(gè)別學(xué)生不明確公式的適用條件就盲目套用公式計(jì)算，如公式（9）只有在體積V不變的情況下溫度T才等于內(nèi)能U對(duì)熵S求偏導(dǎo)，忽略了體積V不變這個(gè)條件得到的也是錯(cuò)誤的結(jié)果，因此在課堂教學(xué)時(shí)要時(shí)時(shí)強(qiáng)調(diào)公式的適用條件。針對(duì)學(xué)生高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的問題，在上課時(shí)補(bǔ)充一些數(shù)學(xué)知識(shí)，這樣可以減少公式推導(dǎo)時(shí)遇到的困難而加深對(duì)公式的理解。我們?cè)谕茖?dǎo)相平衡理論時(shí)補(bǔ)充多元函數(shù)的泰勒展開公式，函數(shù)極大值和極小值的條件等數(shù)學(xué)知識(shí)。學(xué)生具備了充足的數(shù)學(xué)知識(shí)后普遍反映公式容易推導(dǎo)和理解。在講解本課程概念和公式時(shí)與材料物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)和后續(xù)課程相聯(lián)系，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)的掌握，使學(xué)生明白該課程的重要性，學(xué)習(xí)也會(huì)更加認(rèn)真。

2.調(diào)整章節(jié)內(nèi)容

針對(duì)學(xué)時(shí)少的問題，對(duì)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整修改，避免上課趕進(jìn)度。該課程在我校金屬材料工程專業(yè)中主要講授熱力學(xué)三大定律、化學(xué)勢(shì)、相平衡、電化學(xué)和表面與界面。與物理化學(xué)主要關(guān)注氣體和化學(xué)變化不同，材料物理化學(xué)更加重視凝聚態(tài)物質(zhì)相變過程，尤其是金屬材料相變。針對(duì)這種情況筆者剔除了金屬材料工程專業(yè)幾乎用不到的化學(xué)平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、膠體化學(xué)等章節(jié)，這樣就可以把有限的學(xué)時(shí)用在熱力學(xué)和固體相變理論的學(xué)習(xí)上。相圖是金屬材料工程專業(yè)最重要的理論基礎(chǔ)，對(duì)研究鋼鐵、鋁合金、鎂合金等金屬材料性質(zhì)尤其重要，為了突出重點(diǎn)在上課時(shí)應(yīng)對(duì)該章節(jié)重點(diǎn)講授。為了充分利用上課學(xué)時(shí)，我們采用傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體相結(jié)合的教學(xué)方法。對(duì)一些文字比較長(zhǎng)的概念、案例、圖表等采用多媒體教學(xué)，這樣就可以節(jié)省板書時(shí)間，而對(duì)重要公式的推導(dǎo)則采用黑板板書的方式，這樣就可以重點(diǎn)突出推導(dǎo)過程，加深學(xué)生對(duì)公式的理解。學(xué)時(shí)減少不可避免造成教學(xué)進(jìn)度有所加快，我們要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)和課后作業(yè)，對(duì)預(yù)習(xí)和課后作業(yè)的完成情況計(jì)入期末平時(shí)成績(jī)。另外，對(duì)在大學(xué)物理課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)章節(jié)減少學(xué)時(shí)，以此爭(zhēng)取更多的學(xué)時(shí)對(duì)重點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行講解。

3.修改人才培養(yǎng)計(jì)劃

針對(duì)2015年入學(xué)的學(xué)生基礎(chǔ)薄弱這一情況，我們?cè)?015年修改了人才培養(yǎng)計(jì)劃，在滿足專業(yè)要求的前提下適當(dāng)降低本課程的難度，突出本課程最重要的內(nèi)容及其在本專業(yè)中的應(yīng)用。精心選擇學(xué)習(xí)的章節(jié)，授課時(shí)的講解更加詳細(xì)，公式推導(dǎo)更加完備。要求學(xué)生課前做好預(yù)習(xí)，課后加強(qiáng)復(fù)習(xí)。課堂教學(xué)時(shí)多和學(xué)生互動(dòng)，以便隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生理解困難的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的講解。自習(xí)課上加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的輔導(dǎo)。課后作業(yè)和期末考試也適當(dāng)降低難度，避免出現(xiàn)偏題和怪題，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。

3改革效果

通過以上教學(xué)改革的措施，教學(xué)效果明顯改善，學(xué)生普遍反映材料物理化學(xué)這門理論性強(qiáng)的課程不再那么難學(xué)，學(xué)習(xí)的積極性提高了。通過教師的講解，對(duì)于這門課程中的公式，學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來推導(dǎo)，從而發(fā)現(xiàn)公式不再需要刻意記憶，對(duì)于課本中的概念理解也更加深刻。教師修改人才培養(yǎng)計(jì)劃，上課時(shí)忽略重復(fù)內(nèi)容，突出講授重點(diǎn)章節(jié)，避免趕進(jìn)度，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力普遍減小，學(xué)習(xí)更加輕松，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣和自信心。

總之，材料物理化學(xué)作為一門理論性強(qiáng)、內(nèi)容多、公式概念多的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)于金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)而言具有重要的意義。作為教師要不斷在教學(xué)中進(jìn)行改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生學(xué)好并能用好課程中的理論知識(shí)，從而為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。endprint