鄭贛鴻　戴振翔　馬永青

摘要：《材料物理性能》是材料與工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。針對(duì)該課程教學(xué)中的內(nèi)容多且抽象的特點(diǎn)，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行了改革。探討了本門課程教學(xué)過程中如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，將科研成果與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，提高整體教學(xué)效率的可行措施。

關(guān)鍵詞：材料物理性能；教學(xué)方法；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）29-0110-02

《材料物理性能》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是物理理論基礎(chǔ)與材料性能相結(jié)合為主的一門課程，旨在利用物理學(xué)理論闡述材料的性能及規(guī)律，與《高等數(shù)學(xué)》《量子力學(xué)》《固體物理》《物理化學(xué)》《材料科學(xué)基礎(chǔ)》等課程內(nèi)容交叉較多。

一、《材料物理性能》課程的內(nèi)容

《材料物理性能》闡述了材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能的原理、性能的測(cè)定以及控制和改善性能的措施等，并且明確了材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系以及各性能之間的相互制約與變化規(guī)律。

我們選用的是北京航空航天大學(xué)出版社出版的田蒔主編的《材料物理性能》。本書首先介紹固體中電子能量結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的三個(gè)理論即經(jīng)典自由電子學(xué)說、金屬的費(fèi)密-索末菲電子理論、晶體能帶理論的基本知識(shí)，然后，依次介紹電、介電、光、熱、磁以及彈性和內(nèi)耗性能。

二、《材料物理性能》課程的特點(diǎn)

（一）知識(shí)點(diǎn)多且覆蓋面廣

如上所述，《材料物理性能》主要講授了電、介電、光、熱、磁、彈性和內(nèi)耗的基本參數(shù)的物理意義及本質(zhì)；材料物理性能參數(shù)與成分、結(jié)構(gòu)的關(guān)系及影響因素；材料物理性能的測(cè)量方法及其在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用。學(xué)生需要先學(xué)習(xí)一些前期的課程，比如《高等數(shù)學(xué)》《量子力學(xué)》《固體物理》，才能夠?qū)W好這門課程，理順本課程的知識(shí)體系。

（二）公式推導(dǎo)與計(jì)算內(nèi)容乏味

公式多是《材料物理性能》課程的第二個(gè)特點(diǎn)，特別是彈性和內(nèi)耗部分的理論知識(shí)，推導(dǎo)過程非常繁瑣，計(jì)算量也大，因此很多教材中經(jīng)常是直接給出結(jié)論的。我們?cè)谑谡n過程中，也不可能一一講解，或者是給學(xué)生一點(diǎn)一點(diǎn)推導(dǎo)，很多的時(shí)候是以課件等形式教學(xué)，這就導(dǎo)致學(xué)生理解困難。

（三）與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合不夠密切

《材料物理性能》中的制備過程、工藝等知識(shí)內(nèi)容都是以文字的形式敘述的，缺乏直觀的感受，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就不會(huì)很高。

基于以上問題，我們教師必須提出針對(duì)性的改革，改變現(xiàn)有的課堂狀態(tài)，改善課堂教學(xué)，加強(qiáng)與學(xué)生互動(dòng)，積極應(yīng)對(duì)學(xué)生的反饋，注重理論聯(lián)系實(shí)際，提高課堂教學(xué)效果。

三、教學(xué)改革措施及效果

（一）教學(xué)手段的改革——多媒體授課與板書相結(jié)合

因?yàn)槲覀兊摹恫牧衔锢硇阅堋钒▽?dǎo)電、介電、光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、彈性及內(nèi)耗等性能，教學(xué)內(nèi)容可以說是非常多的。并且，教學(xué)內(nèi)容也十分抽象，有些學(xué)生很難理解。因此，我們一方面采用文字、圖表或動(dòng)畫等多媒體技術(shù)，將原本枯燥和抽象的物理知識(shí)形象化，使得學(xué)生易于理解和掌握；另一方面，我們將工藝和產(chǎn)品采用視頻和實(shí)物向?qū)W生展示，使枯燥無味的教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)形象，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣。當(dāng)然，對(duì)于有些必要的公式我們也會(huì)進(jìn)行一定的板書推導(dǎo)。

（二）教學(xué)內(nèi)容的改革——突出重點(diǎn)，知識(shí)的融會(huì)貫通

對(duì)于材料專業(yè)的學(xué)生來說，學(xué)會(huì)材料的應(yīng)用要比公式的理論推導(dǎo)更為重要，所以我們?cè)谑谡n過程中會(huì)適當(dāng)簡化繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，將物理性能的概念和物理模型以及物理性能表征參數(shù)的物理意義重點(diǎn)突出講。此外，也適當(dāng)補(bǔ)充了物理性能的測(cè)試方法、測(cè)試影響因素等內(nèi)容，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c應(yīng)用結(jié)合起來。比如，同樣的一種材料，研究其力學(xué)性能時(shí)我們要對(duì)其施加拉力；研究其光（電）學(xué)性能時(shí)，我們要對(duì)其施加光（電）激勵(lì)使其呈現(xiàn)出光學(xué)性能。其實(shí)，這些不同的物理性能只不過是同一材料在不同激勵(lì)下做出的不同反應(yīng)而已。但是，我們知道物質(zhì)是由原子和分子構(gòu)成的，分子和原子的種類及結(jié)構(gòu)不但決定了不同材料的性能，還決定了不同性能之間的關(guān)系。因此，在研究材料的過程中，改善材料的一種性能，必須考慮到是否影響到其他性能，其他性能是否超出了應(yīng)用的最低要求。比如，我們上面提高的力、光和電的性能。

（三）教學(xué)與實(shí)踐科研相結(jié)合

傳統(tǒng)的材料物理性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)方面的實(shí)驗(yàn)較少。然而，材料物理性能是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，因此，學(xué)生的科研能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)也是非常重要的，可以幫助學(xué)生鞏固和加深課堂所學(xué)的理論知識(shí)，掌握各種材料物理性能的測(cè)試方法和在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用。

為此，我們對(duì)該門課程的實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行了改革。一方面，在授課的時(shí)候可以結(jié)合自己的科研工作，比如在講授材料的磁性能的時(shí)候，向同學(xué)介紹我們研究的磁性體系的性能、應(yīng)用以及制備和測(cè)試方法。講授電輸運(yùn)性質(zhì)的時(shí)候，可以和目前的催化材料結(jié)合起來。我們也會(huì)在每次講授結(jié)束以后，布置合適的作業(yè)讓學(xué)生練習(xí)，鞏固課上所學(xué)的知識(shí)，布置小論文，讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)和撰寫論文的能力。另一方面，我們打算提供一定的實(shí)驗(yàn)課程作為教學(xué)實(shí)踐的一個(gè)補(bǔ)充。比如，在電阻測(cè)試的章節(jié)中，讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，測(cè)試各種情況下的電阻，并分析原因。在發(fā)光性能的研究中，讓學(xué)生自己動(dòng)手制備發(fā)光樣品，然后測(cè)試各種燒結(jié)溫度處理后的發(fā)光樣品的強(qiáng)度，從而得出發(fā)光樣品的發(fā)光強(qiáng)度和燒結(jié)溫度之間的關(guān)系并分析原因。

四、結(jié)論

《材料物理性能》課程內(nèi)容非常多而且很抽象，同時(shí)也是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合的課程，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難。我們通過在教學(xué)過程中豐富教學(xué)手段、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)等措施，對(duì)本課程教學(xué)進(jìn)行了改革。希望通過教學(xué)改革，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)的主動(dòng)性得到明顯提高，學(xué)習(xí)效果得到有效改善。當(dāng)然，在今后的教學(xué)過程中我們還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的鉆研，不斷探索課程教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制，進(jìn)一步提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。

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