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        新工科背景下《材料物理》課程的教學(xué)方法與策略探討

        2018-08-28 08:52:16劉景順劉慧敏劉軍
        中國(guó)校外教育(下旬) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:新工科實(shí)施策略教學(xué)方法

        劉景順 劉慧敏 劉軍

        【摘要】針對(duì)目前新工科背景下材料物理專業(yè)材料物理課程的教學(xué)現(xiàn)狀和諸多問(wèn)題,圍繞材料物理專業(yè)課程的特點(diǎn),探討了材料物理課程的教學(xué)方法改革的舉措,揭示新工科背景下材料物理課程教學(xué)實(shí)踐改革的必要性,并提出了改善材料物理本科專業(yè)材料物理課程教學(xué)水平的實(shí)施策略。

        【關(guān)鍵詞】新工科 材料物理 教學(xué)方法 實(shí)施策略

        一、材料物理專業(yè)材料物理課程的特點(diǎn)

        隨著材料科學(xué)與工程技術(shù)的快速發(fā)展,特別是新工科大背景,材料物理相關(guān)理論的應(yīng)用遍及材料工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域,探究材料科學(xué)與工程領(lǐng)域各種問(wèn)題的物理本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律,建立材料科學(xué)與物理學(xué)的聯(lián)系,顯得尤為迫切。材料物理課程正是在培養(yǎng)應(yīng)用型人才的工程背景下提出的,它作為材料物理專業(yè)必修的重要專業(yè)教育理論課程之一,在材料科學(xué)基礎(chǔ)系列課程中起到承上啟下的關(guān)鍵作用。本課程內(nèi)容涵蓋材料物理相關(guān)基礎(chǔ)理論,包括材料的電子理論、晶體缺陷理論、晶體的塑性變形理論、合金相理論、固態(tài)擴(kuò)散、固態(tài)相變理論和材料的磁學(xué)理論等。該課程的理論性較強(qiáng),通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),了解材料物理的前沿進(jìn)展及近代材料物理發(fā)展歷程,進(jìn)一步擴(kuò)展和鞏固材料物理專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域的廣度和深度。特別要在材料物理領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)用能力,鍛煉學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度和啟發(fā)的創(chuàng)新精神,并培養(yǎng)其基于上述基礎(chǔ)理論來(lái)解決材料工程應(yīng)用中實(shí)際問(wèn)題的綜合能力,為其獨(dú)立從事科研及其相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。

        二、材料物理專業(yè)材料物理課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在問(wèn)題

        1.材料物理課程設(shè)置時(shí)間不盡合理,一般設(shè)置在第七學(xué)期,與學(xué)生考研復(fù)習(xí)和求職面試有所沖突,普遍對(duì)課程的重視程度不夠。通常,學(xué)生在前期材料科學(xué)基礎(chǔ)類課程或固體物理類課程學(xué)習(xí)時(shí),相關(guān)理論知識(shí)有所積累,但普遍不扎實(shí),難以保證材料物理理論內(nèi)容的連續(xù)性和系統(tǒng)性。

        2.教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊、枯燥,難以圍繞新工科背景,不能及時(shí)捕捉科技前沿材料類和物理類交叉學(xué)科信息,對(duì)材料物理課程的專業(yè)任課教師獲取前沿知識(shí)的要求較高。目前,所采用的教學(xué)參考書僅局限在固定的傳統(tǒng)理論框架內(nèi)容,且教材內(nèi)容的理論性較強(qiáng),學(xué)生不易理解,更難激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn),缺乏教學(xué)信息的實(shí)效性和傳導(dǎo)性。

        3.教學(xué)方法與教學(xué)手段相對(duì)單一,多采用教師講授與課堂提問(wèn)的教學(xué)方法。實(shí)際專業(yè)課程教學(xué)中,借助多媒體教學(xué)手段或傳統(tǒng)板書手段,以教師為中心開展教學(xué)活動(dòng),缺乏經(jīng)典性或前沿性案例的引入,開展專題研討活動(dòng)較少,導(dǎo)致教學(xué)的趣味性和學(xué)生聽(tīng)課的主動(dòng)性亟待加強(qiáng)。

        4.課程考核環(huán)節(jié)不盡合理,缺乏對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的全面監(jiān)管。本校專業(yè)課采用“百分制”的閉卷考核方式,主要以卷面課考試成績(jī)來(lái)確定該課程的最終考核成績(jī),很少去考核學(xué)生對(duì)所學(xué)材料物理知識(shí)面的拓展,更會(huì)忽視學(xué)生運(yùn)用材料物理相關(guān)知識(shí)去解決問(wèn)題能力的訓(xùn)練和培養(yǎng),難達(dá)到客觀檢驗(yàn)材料物理課程教學(xué)效果的目的。

        三、材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)方法改進(jìn)的思考

        材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)目的應(yīng)圍繞新工科背景,來(lái)指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)掌握材料物理領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識(shí),并能在今后的實(shí)際工程實(shí)踐和科研工作中加以靈活運(yùn)用。因此,在材料物理教學(xué)改革過(guò)程中,應(yīng)針對(duì)材料物理專業(yè)學(xué)習(xí)特點(diǎn)、教學(xué)大綱要求和學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),運(yùn)用多元化的教學(xué)手段,并憑借靈活多變的教學(xué)方法,突破所選參考教材的框架束縛,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣點(diǎn)。

        材料物理課程的教學(xué)方法改革就是突破以教師為主體的傳統(tǒng)教學(xué)方法,執(zhí)行以學(xué)生為主體的分組討論、定向教學(xué)和案例教學(xué)等混合式、多類型結(jié)合的教學(xué)模式,并利用獲取的材料物理領(lǐng)域的前沿視頻資料來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,體會(huì)課程內(nèi)涵,達(dá)到學(xué)以致用的目的。

        (1)分組討論模式。該模式可作為“第二課堂”,用于日常某個(gè)章節(jié)內(nèi)容,如超導(dǎo)現(xiàn)象,分派4~5人為一個(gè)小組,并布置調(diào)研任務(wù),小組成員結(jié)合檢索文獻(xiàn)資料和調(diào)研情況匯總,充分交流與討論后形成文字報(bào)告,提供任課教師批閱;

        (2)定向教學(xué)模式。該模式用于以教師為主體的教學(xué)活動(dòng)外的嘗試性教學(xué)環(huán)節(jié),即適當(dāng)安排以學(xué)生為主體的定向式教學(xué)活動(dòng),其實(shí)施方法則按照材料物理課程教學(xué)內(nèi)容展開,如以諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者丁肇中發(fā)現(xiàn)粒子引出反物質(zhì)為切入點(diǎn),要求內(nèi)容前沿性和可控性強(qiáng)、信息量大,可以是一名學(xué)生亦可多名學(xué)生展開授課內(nèi)容的準(zhǔn)備,并做PPT報(bào)告,課上教師給予點(diǎn)評(píng),做報(bào)告的學(xué)生的最終課程成績(jī)考核時(shí)考慮一定分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì),這種方式有利于提高學(xué)生積極參與課堂教學(xué)的主動(dòng)性,一定程度上能夠提升學(xué)習(xí)質(zhì)量,是對(duì)階段性理論教學(xué)效果的有效檢驗(yàn)途徑之一。

        (3)案例教學(xué)模式。該模式針對(duì)材料物理課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行材料物理相關(guān)前沿應(yīng)用案例的視頻或圖片、文字性資料的搜集準(zhǔn)備工作,并將應(yīng)用實(shí)例分類和整合入課程講授PPT中,在實(shí)際課堂主體講授,可由分組討論學(xué)習(xí)小組完成課堂講解,亦可有授課教師完成。案例教學(xué)法實(shí)施后,應(yīng)進(jìn)行教學(xué)效果的問(wèn)卷調(diào)查,進(jìn)一步改進(jìn)和提升案例教學(xué)方式的授課模式和講授效果。

        四、材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)水平的實(shí)施策略探討

        1.明確新工科背景下材料物理專業(yè)材料物理教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo),教與學(xué)雙方重視材料物理的課程教學(xué)。教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)即以材料科學(xué)基礎(chǔ)和材料物理等專業(yè)知識(shí)的理論教學(xué)為依托,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立檢索和搜集前沿性和信息性的專業(yè)知識(shí)的能力,并鍛煉學(xué)生組織、交流和PPT匯報(bào)的能力。教師作為教學(xué)活動(dòng)的組織者,對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法與模式進(jìn)行全面改進(jìn),需日常關(guān)注和積累查閱大量材料物理領(lǐng)域前沿性經(jīng)典案例應(yīng)用于理論教學(xué)。學(xué)生應(yīng)正確認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)材料物理課程的積極意義,充分利用分組討論、定向教學(xué)和案例教學(xué)等活動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

        2.在2016版材料物理專業(yè)培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中,結(jié)合新工科背景的專業(yè)建設(shè)對(duì)材料物理課程在課程體系中的重新定位,并對(duì)講授內(nèi)容進(jìn)行合理有效調(diào)整,便于后期教學(xué)活動(dòng)的開展。通過(guò)上述分組討論、定向教學(xué)和案例教學(xué)活動(dòng)的開展來(lái)進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和綜合運(yùn)用能力。分組討論教學(xué)提高學(xué)生參與度和表達(dá)能力,定向教學(xué)來(lái)提高學(xué)生交流和綜合運(yùn)用能力,案例教學(xué)提高學(xué)生捕捉科研信息能力,以上三種教學(xué)模式是一個(gè)有機(jī)整體,可形成合力,同時(shí)發(fā)力,在實(shí)際課堂教學(xué)中穿插結(jié)合,能夠達(dá)到良好教學(xué)效果。

        3.結(jié)合定向式教學(xué)方法和分組討論,采用視頻教學(xué)和模擬實(shí)踐聯(lián)合方式開展“第二課堂”活動(dòng),能積極引導(dǎo)學(xué)生參與前沿材料物理類信息的捕獲,以理論授課環(huán)節(jié)為契機(jī),鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)和所學(xué)課程要有信心,實(shí)際前沿性科技成果也是從基礎(chǔ)研究開始,逐步升華的,讓學(xué)生更清楚經(jīng)典案例的榜樣和引導(dǎo)作用,告別單調(diào)和枯燥的課堂,使學(xué)生成為課堂講授的主體,學(xué)生才能樂(lè)在其中,進(jìn)而全面改善和提升材料物理課程的課堂講授效果。

        五、結(jié)束語(yǔ)

        上述為針對(duì)材料物理專業(yè)材料物理課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行教學(xué)方法改革的探討,故更應(yīng)明確培養(yǎng)目標(biāo),制定培養(yǎng)方案,調(diào)整教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn),活化教學(xué)模式,引入科研案例,強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果等策略,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)材料物理課程的積極性,提高課程的教學(xué)實(shí)效,以期滿足現(xiàn)階段材料物理領(lǐng)域創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實(shí)際需求。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]趙德剛,王琦.新工科建設(shè)背景下材料類專業(yè)綜合改革與實(shí)踐探索——以濟(jì)南大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)為例[J].教育教學(xué)論壇,2018,(13):205.

        [4]劉亞冰.材料物理課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法研究[J].長(zhǎng)春教育學(xué)院學(xué)報(bào),2015,(01) :74.

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