陶洪 趙洪陽 付萍

[摘 要] “材料物理化學”是材料類專業(yè)較新的一門學科基礎課，針對“材料物理化學”的教學內容和教學體系的構建，結合自身的授課經驗，從課程教材、課程內容和教學實踐三個方面對材料類專業(yè)“材料物理化學”課程教學展開了一系列探索和實踐。

[關鍵詞] 材料物理化學;教學內容;教學實踐

一、引言

在全國教育大會上，習近平總書記提出“推進產學研協(xié)同創(chuàng)新，積極投身實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，著重培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型、應用型人才”。黨的十八大以來，習近平總書記有關高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一系列重要講話揭示了高校教育和高科技人才的培養(yǎng)對民族偉大復興的重要性。在新時代環(huán)境下，一流創(chuàng)新人才及高科技人才的培養(yǎng)是高校教育的基本要求。材料類專業(yè)是培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型、應用型人才的重要方向，而專業(yè)基礎知識的教授是專業(yè)科技人才培養(yǎng)的第一步。大學生在大學期間會接觸很多課程，包括學科基礎課、專業(yè)主干課以及專業(yè)方向課等。課程及其教學內容的安排對學生的培養(yǎng)與發(fā)展至關重要?！安牧衔锢砘瘜W”課程是材料物理專業(yè)課程改革后新添入的一門學科基礎課程。在這之前，“物理化學”課程是材料類專業(yè)學生必學的一門學科基礎課。

二、課程教材的選擇

課程教材的選擇對教學內容的安排起到至關重要的作用。材料學科是一門歷史并不悠長的新型學科，而材料物理化學課程更是顯得尤為年輕。我們首先選擇了化學工業(yè)出版社出版的“材料物理化學”教材。這本教材的特點是以材料的結構以及材料結構的形成為主線，從物理化學的角度講解材料科學與工程的基礎理論問題。課程內容包括：材料的結構（晶體結構、晶體結構缺陷、熔體和玻璃體、顯微結構）;熱力學在凝聚態(tài)體系的應用;固體表面與界面;相平衡與相變;擴散與固相反應;燒結。針對材料物理專業(yè)，在教學內容安排過程中，我們發(fā)現(xiàn)了如下問題：第一，“材料的結構”和“相平衡與相變”這兩部分內容與“材料科學基礎”的課程內容出現(xiàn)了重復，而這兩部分內容是這本教材的主體部分;第二，熱力學應用這一塊的知識的論述是建立在扎實的熱力學基礎之上的，而學生在大學物理基礎課上學習的熱力學知識有限，這無疑加大了本專業(yè)學生學習這一部分內容的難度;第三，其他章節(jié)內容安排較少，局限了本專業(yè)相關課程內容的選擇。每本教材都有自己的特色，所選教材固然好，但無法適應本專業(yè)學生的專業(yè)知識需求。

第二個我們選擇的教材是國防工業(yè)出版社出版的普通高等教育材料科學與工程“十二五”規(guī)劃教材“材料物理化學”。這本教材調整研究對象，從學習對象和過程兩個角度突出“材料”二字。在材料研究領域，大部分研究對象都是凝聚態(tài)（固體和液體），而關于氣體的研究比較少見，這是“材料物理化學”區(qū)別于“物理化學”的一個重要特征。“材料物理化學”的核心基礎知識仍然是在經典“物理化學”課程內容的范疇，因此，在課程內容改革過程中，“物理化學”課程的經典核心內容是不能放棄的。

三、課程內容的選擇

我們系統(tǒng)地對比研究了所選的“材料物理化學”教材和高等教育出版社出版的“物理化學簡明教程”教材內容。主體內容上，它們都包含熱力學、化學平衡及化學動力學、相圖、表面現(xiàn)象以及電化學等方面的知識點。它們的區(qū)別則主要體現(xiàn)在以下幾點：第一，“材料物理化學”教材額外引入物質狀態(tài)的介紹，提出凝聚態(tài)以及“2+2”的概念，以便材料類的學生在課程伊始就把握住課程學習的對象;第二，化學平衡及化學動力學等純化學化工知識適當簡化;第三，相圖的知識以凝聚態(tài)為重點學習對象;第四，在表面現(xiàn)象這一部分內容中，著重強調界面的概念和應用;第五，鑒于材料學科的交叉性，引入了材料學科研究過程中經常涉及的膠體化學內容。通過上述對比，我們發(fā)現(xiàn)“材料物理化學”課程的基本性質依舊是基礎理論，只是在課程知識體系構建上需要牢牢把握“材料”的特點。

課程改革后，“材料物理化學”課程采用32個課時的課堂教學，這遠遠低于“物理化學”課程的教學課時。課時的精簡也對課程內容的安排提出了更高的要求。首先，在熱力學部分，我們以理想氣體為切入點，將相關概念過渡到凝聚態(tài)，簡化公式推導與計算、注重概念的講解，這樣可極大地避免因煩瑣計算推導導致的時間浪費問題;其次，我們簡化了化學平衡及化學動力學部分的內容，只著重介紹材料研究中會應用到的相關概念。

四、課程教學實踐

教學內容和教學方案則需要在教學實踐過程中不斷完善。

（一）更新教學內容

在第一年講授“材料物理化學”的過程中，我發(fā)現(xiàn)了許多問題。其中，最關鍵的兩個問題是學生的基礎薄弱以及教學課時的受限，而如何兼顧“材料”的專業(yè)知識和“物理化學”的基礎知識也是課程教學過程中面臨的一個難點。在第一年的課堂上，熱力學部分花費的時間較多，直接導致后續(xù)課程講解不深入，很多需要深入分析講解的內容只是浮于表面，教學效果也不甚如意。因此，第二年課程開始之前，我對教學內容進行了系統(tǒng)的調整，精簡熱力學部分的基礎知識，強化與材料相關的專業(yè)知識。首先，以“物質的狀態(tài)和表征”為課程的切入點，引入材料結構的基本知識，為后續(xù)課程打基礎;其次，系統(tǒng)講授“材料物理化學”的核心知識點，包括不同物質狀態(tài)下的熱力學分析、與材料制備研究過程相關的化學理論基礎知識（化學平衡與化學反應動力學）;然后，深入從物理化學的角度講解與材料相關的表面/界面理論知識;最后，系統(tǒng)講授對材料研究至關重要的電化學相關內容。在授課過程中，也盡量做到知識點的覆蓋和各章節(jié)內容的銜接。

（二）改進教學方法

如果把課程教學比作構筑建筑，教學內容可以看作是框架，而教學方法和手段就是一門課程的主體。信息化時代，傳統(tǒng)的教學方法已經不能激發(fā)學生的學習興趣，如果不進行積極的引導，很可能導致學生因不解和困難而失去學習興趣。剛入職的時候，我接受了大量與教學有關的培訓，培訓老師都在強調改變教學觀念的重要性。在教師和學生的關系上，我們應當建立“以教師為主導，學生為主體”的新觀念。在新的教學觀念的指導下，我針對“材料物理化學”課程進行了一些教學方法的改革。

1.為了培養(yǎng)高素質復合型創(chuàng)新人才，在更新教學內容和課程體系之余，更重要的是要重視學生創(chuàng)新思維方法和自主學習能力的培養(yǎng)[1]，這也是課時精簡的最終目的。因此，針對部分難度較低的課程內容，我們將翻轉課堂應用到“材料物理化學”的教學中，要求學生提前完成知識的學習，把課堂教學從講授變成互動，提高學生的自主學習能力，從而達到提高學生學習積極性和加強學生理論知識體系構建的目的。

2.從教學過程中學生反饋的信息可以發(fā)現(xiàn)，課堂的教學氛圍對學生的學習效果影響很大，師生互動是組成課堂教學的必要因素。教學過程中要更突出啟發(fā)式的教學思想，從面面俱到的傳授轉變?yōu)辄c到為止的引導，充分調動學生的主觀能動性和學習積極性[2，3]。每堂課開始，我都會引導學生進行復習，在復習的過程中加強與學生的互動，幫助我更好地了解學生對知識點的掌握情況，也能幫助同學們更快地進入課堂。

3.“材料物理化學”課程內容較多、課時較少，這就對學生的課后學習質量提出了要求。因此，我利用微助教幫助學生在課下進行復習、預習以及知識梳理。微助教相當于我們的第二課堂，我將課程PPT和課程重難點羅列在上面，方便學生隨時隨地進行學習;構建討論組，以便他們在學習過程中遇到問題可以及時提出;針對每章節(jié)內容，我都會在微助教上面編輯一些練習題來幫助學生鞏固已經學到的知識。

五、結語

要想上好一門專業(yè)課，教師扎實的知識水平、與時俱進的教學方法，不斷完善的教學內容和合理的教學方案設計這三者缺一不可。通過“材料物理化學”這一新課程的建設，我從中受益匪淺，新課程建設依舊任重道遠。

參考文獻

[1]黃治同.面向“新工科”復合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學模式綜合改革與實踐[J].教育教學論壇，2019（16）：224-225.

[2]趙彬.材料力學全英文教學的一體化建設模式探索[J].教育教學論壇，2019（30）：131-133.

[3]邱小雷，姚霞，曹強.高等教育國際化背景下全英文課程建設探索[J].高校實驗室工作研究，2017（4）：128-131.