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簡說《無機材料物理性能》課程模塊化教學(xué)改革探索論文
1 引言
自二十一世紀(jì)以來，以電子、生物、航天和能源為應(yīng)用對象的材料科學(xué)已經(jīng)從過去的單一性金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料轉(zhuǎn)向以功能材料、復(fù)合材料、納米材料等高性能、多功能為主的發(fā)展趨勢，對材料科學(xué)人才也提出了新的、更高的要求�！稛o機材料物理性能》是材料科學(xué)與工程類學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，它從材料組成、結(jié)構(gòu)的角度闡述了無機材料的物理特性和本質(zhì)，包括力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能及其發(fā)展和應(yīng)用，同時介紹了各種重要物理性能的原理及微觀機制、性能的測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，為材料類專業(yè)學(xué)生在將來的科研和實際生產(chǎn)活動中正確選擇和靈活運用相關(guān)理論及工藝奠定基礎(chǔ)。
教學(xué)質(zhì)量是高校賴以生存和發(fā)展的重要保證，而加強課程教學(xué)改革是提高教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，為滿足我院應(yīng)用型人才的培養(yǎng)以及材料類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的需要，并與國內(nèi)外《材料科學(xué)與工程》學(xué)科發(fā)展接軌，合肥學(xué)院啟動了課程模塊化建設(shè)。
2 課程模塊化教學(xué)的優(yōu)化
2.1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
近20 年來，無機材料領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，特別是近年來新科技的發(fā)展，對無機材料提出了更高、更新的要求。本課程追蹤國際國內(nèi)在無機材料領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，將新型結(jié)構(gòu)材料、光電材料、磁光材料、薄膜及納米功能材料等內(nèi)容補充進來，擴展了課程領(lǐng)域。
我院是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的本科院校，課程的安排是從社會實際需求出發(fā)，與用人單位合作，以能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)來設(shè)計，同時也應(yīng)參考行業(yè)需求來進行課程設(shè)置。 本課程學(xué)時現(xiàn)已從48 學(xué)時壓縮到32學(xué)時，更應(yīng)加強應(yīng)用背景和理論概念講授，強調(diào)無機材料在社會生活及國家科技中的重要性，將應(yīng)用廣泛的新型電子陶瓷、新能源材料、光電材料與技術(shù)、電磁材料、納米材料與技術(shù)等新興領(lǐng)域研究的成果引入課堂，拓寬學(xué)生視野，擴大學(xué)生知識面。同時以壓電鐵電陶瓷、燃料電池為我系的學(xué)科特色，合理地與理論課程結(jié)合起來，確定課程中無機材料的光、電、磁學(xué)性能部分占75%的課時量，其他功能材料部分占25%。同時，教學(xué)內(nèi)容的革新主要在教材建設(shè)，其內(nèi)容的重構(gòu)是教學(xué)改革的重要組成部分，當(dāng)然也是教學(xué)思想與教學(xué)內(nèi)容的重要載體，是教學(xué)方法與實踐的結(jié)晶，保證了教學(xué)質(zhì)量的提高。因此，本課程教學(xué)小組在充分調(diào)研國內(nèi)外最新的同類教材基礎(chǔ)上，結(jié)合我院多年的教學(xué)研究與實踐，多樣化建設(shè)《無機材料物理性能》課程系列教材。一方面，教材建設(shè)按課程模塊框架進行系列化建設(shè)，要體現(xiàn)課程內(nèi)知識點間的內(nèi)在聯(lián)系以及課程模塊下各分課程的相互聯(lián)系；另一方面，按紙質(zhì)教材和電子教材等進行多樣化建設(shè)，要體現(xiàn)基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、時代性和先進性，正確處理經(jīng)典與現(xiàn)代的辯證關(guān)系。
2.2 教學(xué)方法的創(chuàng)新
《無機材料物理性能》課程內(nèi)容涉及到大量現(xiàn)代物理方面的內(nèi)容，對工科學(xué)生來說理解上有一定難度。為了提高教學(xué)效果，我們在教學(xué)方法上的改進也應(yīng)該同步進行。
�。�1）互動教學(xué)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法方式是以教師講授為主，學(xué)生處于被動接受知識的地位。我們在教學(xué)中注意提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，強調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，強調(diào)教學(xué)是教與學(xué)的雙邊互動。教師在教學(xué)過程中要經(jīng)常提出一些應(yīng)用性的問題，引導(dǎo)同學(xué)們思考和討論，同時注意啟發(fā)和鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。在一些章節(jié)講完之后還要提出后續(xù)和建設(shè)性問題，為學(xué)生留下思考和探索的空間。相信通過這些方法的運用，將增強學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和獨立思考的能力，提高課程模塊化的教學(xué)效果。
�。�2）撰寫小論文及設(shè)計。我院當(dāng)前開展了N+2模式的特色教學(xué)，材料的應(yīng)用無處不在，發(fā)展速度驚人，種類日新月異。因此，一方面，除了在課堂教學(xué)中不斷更新材料領(lǐng)域的知識外，同時在課外也應(yīng)要求學(xué)生自己查閱國際國內(nèi)專業(yè)期刊上發(fā)表的文獻資料，了解有關(guān)材料的發(fā)展情況，并寫出學(xué)習(xí)論文。在授課過程中讓學(xué)生做好讀書筆記，熟悉課程內(nèi)容，在一章課程結(jié)束后完成一篇論文，在全部課程結(jié)束時，要求每個學(xué)生至少完成1 篇小設(shè)計。設(shè)計主要是對電子陶瓷的制備和測試進行設(shè)計，這樣不僅拓寬知識面，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、思考能力以及創(chuàng)新能力，還培養(yǎng)他們從多方面攝取知識營養(yǎng)的習(xí)慣，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性。
�。�3）專題講座。材料的發(fā)展是科技進步的支柱之一，將教學(xué)內(nèi)容與科技發(fā)展以及生產(chǎn)應(yīng)用實際相結(jié)合，能有效地提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力。在教學(xué)過程中，結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)科技發(fā)展和實際應(yīng)用情況，可以邀請企業(yè)、研究所等單位專家針對熱點問題作專題講座。如結(jié)合壓電鐵電陶瓷的學(xué)習(xí)，作了新型無鉛壓電陶瓷的研究進展及應(yīng)用前景的專題講座。通過類似的活動調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對新事物的認(rèn)知性，培養(yǎng)他們認(rèn)識事物、探索知識和創(chuàng)新的能力。
（4）學(xué)生講授，集中討論的方式。對有些能引起學(xué)生興趣的內(nèi)容，采取學(xué)生講授、課堂討論的方式實現(xiàn)對知識的接受與消化吸收。比如關(guān)于鐵電物理的內(nèi)容，通過講解基本理論，讓學(xué)生通過查閱文獻資料來挖掘鐵電物理知識在我們生活中的應(yīng)用，而學(xué)生通過文獻資料，利用磁性物理知識講解了以“卡的世界”為題的關(guān)于存儲卡的相關(guān)原理和技術(shù)前沿、利用材料的壓電效應(yīng)講解了打火機的原理，從而加深了學(xué)生對知識的理解，調(diào)動起學(xué)生對鐵電物理知識的興趣。
�。�5）營造良好的教學(xué)的氛圍。課堂教學(xué)是教的過程和學(xué)的過程的統(tǒng)一，教師要注意學(xué)生的學(xué)法和教師的教法在教學(xué)過程中的最佳結(jié)合，要從學(xué)生的實際出發(fā)，精心設(shè)計各個教學(xué)環(huán)節(jié)和方法，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性，合理有效的調(diào)動學(xué)生自覺投入到學(xué)的活動中來，從而保證教法和學(xué)法的有機結(jié)合和同步進行，使教師和學(xué)生的積極性和主動性都能得到充分的發(fā)揮。教師在教學(xué)過程中把教學(xué)的重點放在揭示知識形成規(guī)律的過程上，讓學(xué)生在主動學(xué)習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)真理，掌握知識。啟之以需，說之以理，感之以美，動之以情，授之以法。用親切的笑容、從容的態(tài)度和誠懇的目光拉近師生間的距離，用活潑、幽默、風(fēng)趣的語言活躍課堂氣氛。
2.3 學(xué)習(xí)興趣與動機的培養(yǎng)
首先，興趣是最好的老師，只有調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的信心，該課程才能取得較好的教學(xué)效果。創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，可有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達到事半功倍的效果。課程教學(xué)必須通過吸引學(xué)生的注意力，引起學(xué)生的興趣，才可以獲得較好的教學(xué)效果。教材的每部分內(nèi)容基本都是從名詞、定義、定律等開始，伴隨著大量的公式和圖表，其內(nèi)容枯燥無味。要提高學(xué)生興趣，必須一改常規(guī)，讓學(xué)生在每部分內(nèi)容的教學(xué)開始時暢所欲言，把日常生活與相關(guān)物理性能聯(lián)系起來；并通過提問進一步引導(dǎo)，讓學(xué)生思考和討論這些事物的工作原理及其本質(zhì)。通過這些思考和討論，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)材料的物理性能與他們的日常生活息息相關(guān)，對課程內(nèi)容就會逐步產(chǎn)生興趣，增強求知欲，并且充分認(rèn)識到學(xué)習(xí)該課程的重要性。
其次，學(xué)習(xí)動機是增強大學(xué)生學(xué)習(xí)活動的外在因素之一，同時也是推動主體進行知識學(xué)習(xí)的內(nèi)部動力源泉。激發(fā)學(xué)習(xí)動機，首先要明確學(xué)習(xí)目的，學(xué)生進入大學(xué)后，擺脫了升學(xué)的束縛，但面對社會上“讀書無用論”和就業(yè)困難的輿論影響，有些學(xué)生盲目恍惚、無所適從，學(xué)習(xí)目的不明確。為此，需要對課堂教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)置，同時對學(xué)生要進行心理上的引導(dǎo)。
3 模塊下實驗教學(xué)的優(yōu)化
為適應(yīng)國家、社會對應(yīng)用型人才的需求，材料專業(yè)根據(jù)自身的專業(yè)特色和優(yōu)勢，積極構(gòu)建適應(yīng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的材料物理性能專業(yè)實驗?zāi)K，培養(yǎng)具有扎實理論功底、熟練實驗操作技能、具有較強的工程實踐能力和強烈的創(chuàng)新意識的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。我院構(gòu)建了一系列以訓(xùn)練實踐技能為目的的專業(yè)實踐教學(xué)新體系，除了配套相應(yīng)的專業(yè)實驗外，還有很多重要的實踐訓(xùn)練，如：認(rèn)知實習(xí)、創(chuàng)新訓(xùn)練、生產(chǎn)實習(xí)等。
3。1 實驗教學(xué)模塊的構(gòu)建
在實驗教學(xué)的設(shè)計環(huán)節(jié)，我們按照課堂教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置，設(shè)計了材料熱性能、材料力學(xué)性能、材料電性能、材料磁性能等幾個開放式實驗?zāi)K。為調(diào)動學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的動手實踐能力，在材料物理性能與應(yīng)用課程模塊內(nèi)，進行新的實驗體系的構(gòu)建，對原有課程的相關(guān)實驗進行整合，減少驗證性實驗，利用實驗室資源，適度開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，在實驗內(nèi)容上充分體現(xiàn)材料性能與應(yīng)用之間的聯(lián)系，使實驗項目能充分發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生動手操作和實踐能力培養(yǎng)方面的作用。課程模塊體系建設(shè)在滿足基本教學(xué)專業(yè)實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還為學(xué)生提供創(chuàng)新性實驗平臺。
3.2 實驗教學(xué)模塊的優(yōu)化
對于修完基礎(chǔ)素質(zhì)、工程技術(shù)公共理論知識及化學(xué)工程技術(shù)模塊的大學(xué)二年級學(xué)生，可以逐步開設(shè)一些創(chuàng)新性實驗，提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)�？梢葬槍Ω鞣N項目中的具體要求讓學(xué)生自主設(shè)計實驗、分析實驗結(jié)果，對存在的問題提出解決方案，最后得出實驗結(jié)論，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成論文或產(chǎn)品。為了取得良好的創(chuàng)新實踐教學(xué)效果，無機非金屬材料工程、粉體材料科學(xué)與工程的專業(yè)實驗設(shè)置采取的是集中實踐訓(xùn)練周的形式，合理地利用了學(xué)生有限的實驗時間， 保證了實驗的連貫性和完整性，使學(xué)生最大限度的熟悉和掌握專業(yè)知識，對材料的合成、制備技術(shù)及性能表征手段有了全面、系統(tǒng)地了解。伴隨著新材料的研發(fā)，涌現(xiàn)了一系列新工藝和新方法。 實驗內(nèi)容主要集中在材料合成與加工、材料性能測試兩大實驗體系，其設(shè)備依附學(xué)院材料學(xué)科先進的材料制備與合成設(shè)備、材料性能測試設(shè)備。
3.3 實驗教學(xué)模塊的建設(shè)
《無機材料物理性能》課程的理論性很強，盡管教材中輔以大量的圖表、數(shù)據(jù)對現(xiàn)象和理論進行闡述說明，但仍然不利于學(xué)生對知識的理解和接受。在模塊化教學(xué)之前，該課程沒有安排適時的實踐環(huán)節(jié)，在一定程度上影響了教學(xué)效果。因此，課程模塊增設(shè)了相關(guān)性能實驗課程，對于學(xué)生更深入地了解物理性能的現(xiàn)象和機理是十分必要的。當(dāng)前材料學(xué)科建設(shè)比較完備，實驗條件比較完善，完全可以滿足開設(shè)物理性能實驗的要求。將物理性能實驗與測試分析課程實驗相結(jié)合，可以讓學(xué)生了解基本的物理性能現(xiàn)象、儀器工作原理及相關(guān)基礎(chǔ)理論，加強學(xué)生對知識點的理解和應(yīng)用。由于學(xué)生在各個環(huán)節(jié)都親身體驗并積極動腦分析，鍛煉了他們的動手能力，培養(yǎng)了他們分析問題和解決問題的能力；同時，通過動手學(xué)生可以論證教材上的理論公式，將枯燥的公式轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦拥膶嶒灁?shù)據(jù)，也極大地提高了他們的學(xué)習(xí)興趣。
4 結(jié)束語
根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》的要求，結(jié)合我院應(yīng)用型的特點。教學(xué)工作應(yīng)注意提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。我們從《無機材料物理性能》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗環(huán)節(jié)等方面進行了針對性的研究和嘗試，獲得了富有成效的經(jīng)驗。這些方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)了學(xué)生良好的思維習(xí)慣、增強了學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，同時也在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。然而，要真正跟上當(dāng)今材料科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的要求，培養(yǎng)出高素質(zhì)復(fù)合型、應(yīng)用型人才，還需要不斷的努力和探索。作者經(jīng)過近十年的教學(xué)實踐，初步達到了課程模塊化教改的預(yù)期目的。但是，當(dāng)前我院乃至我國材料學(xué)科課程模塊化教學(xué)教育改革的還在起步階段，不斷加強實踐與探索，推動課程模塊化教學(xué)向更好的方向發(fā)展，培養(yǎng)應(yīng)用型的高素質(zhì)復(fù)合型人才，是我們努力的目標(biāo)。
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