课程教育研究 Ｃｏｕｒｓｅ Ｅｄｕｃａｉｆｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ２０１５年８月 上旬刊 科学．自然 也有互补部分 内容的重叠表现在晶体结构、晶体结合和晶体 够形象。而应用多媒体教学具有形象生动、有声有色、节约时 缺陷为两门课程共有部分，但侧重点不同：互补表现为某一研 间等优点．可以利用Ｍａｔｅｒｉａ１ Ｓｍｄｉｏ等计算机软件制作晶体模 究问题的解决需要综合两门课程的知识点．并且固体化学中 型，增加一些动态元素，突出趣味性、形象性，把抽象的物理模 关于晶体衍射、固相反应等内容恰好是固体物理中倒易点阵、 型用文本、视频、动画等多种方式展示出来，增强课堂教学的 扩散等理论知识的实际应用 新开设的固体物理与化学将固 直观感染力。在课堂增加一些实物模型，比如讲晶体的结构， 体化学的知识有机融入固体物理．两门课程的内容“求同存 可提供一些球棍模型．让学生自己动手组装，使学生能直观感 异” 具体来说．将固体化学关于点缺陷的反应式纳入固体物 受晶体的结构．对理解晶体的对称性有很大的帮助。还可以制 理晶体缺陷章节：将振动光谱、波谱技术与晶格振动联系起 作一些ｃＡＩ课件 在学院网站建立固体物理与化学课程板块． 来；将晶体的热学性质与热重分析、差热分析联系起来：将金 将课件、模型、视频等资料作为网络课堂，为学生提供课下学 属键与能带理论相结合：固相反应与扩散理论相结合等等 删 习资源。 掉固体化学中的相图内容．此部分在材料科学基础课程中讲 （二）采用教学互动模式．激发学生学习兴趣 授。合并后的固体物理与化学学时为７２学时．少于原先两门 现代教学不是一个老师教、学生学的单一过程，更不是“填 课程的总学时 鸭式”的灌输过程，而是以学生为主体、老师为主导，相互参与 （二）重视知识体系构建．缩减理论学时 的过程。教师要鼓励学生发现和探索问题。学习每个章节．都要 固体物理是以热力学统计物理、理论物理、量子力学等课 探讨三个问题：这章的知识体系是什么．本质是什么，在课程中 程为基础的课程 固体物理的学习需要这些基础理论作保证． 的作用和地位是什么 通过这样启发 的问题．引导和鼓励学 但材料类专业的学生在这方面基础相对较薄弱 特别是固体物 生思考、讨论．能力的提高在于发现问题和寻找答案的过程，鼓 理中有很多新概念．通常需要建立复杂的物理模型和理论计算 励学生提出自己观点和见解，不怕出错。反复思考，对某一问题 得到。复杂的数学推导过程和物理假设使很多学生感到困惑． 深究到底．营造积极活泼的课堂学习气氛 在学习过程中也感到十分困难．造成部分学生失去兴趣。因此 三）创新作业形式．提高学生知识应用能力 不能一味追求推导过程，更多的是突出概念的本质和含义．重 在现有教学方式中。课后作业以习题形式为主。不利于发 点讲述物理假设和物理过程 物理模型的建立应简单易于理 挥学生积极主动性．有碍学生发现问题和解决问题能力的培 解，把复杂问题简单化，让学生学会用最简单的方式去解决复 养。因此需要改变传统作业形式，将作业以论文的形式呈现。地 杂的问题。比如倒格子概念抽象，是固体物理的一个知识难点 方本科院校的学生基础相对薄弱．需要采取循序渐进的方式进 在讲授倒格子时．尽量简化其推导过程．类比普通物理平面渡 行指导．使他们尽快适应新的学习方式。在前期．由教师选择涵 中波矢的概念。将倒格矢与波矢类比．建立抽象的概念与已有 盖课程知识点的中文期刊论文．学生自学并整理期刊论文内 的物理图像之间的联系．讲清楚为什么引入倒格子以及引入倒 容，制作做成ＰＰＴ课件，并在课堂上讲解自己制作的课件；到后 格子后对于我们解决问题的好处．让学生直观理解其背后的物 期．教师给出一些材料科学中与课程相关的研究热点问题．不 理意义．帮助学生在倒空间中思考问题 再具体指定论文．引导学生围绕主题发现问题，检索信息，解决 ）融入前沿科学．提高学生学习兴趣 问题．并且撰写小论文。这样不仅提高了学生的自学和解决问 很多新技术、新材料的发明离不开固体物理和固体化学知 题的能力．还开阔了学生的眼界．使他们对理论在实践中的应 识．在教学过程中要适当加入前沿科学和当今世界的研究热 用有更深刻的体会 点，使学生认识到课程内容的重要性和实用性，例如，在讲解固 三、改革考核方式 体分类的时候。就要介绍准晶体：在讲晶体结构的时候．可以介 考核是检验学生课程学习情况的重要途径．学术型学生的 绍石墨烯、碳纳米管 材料由于晶体结构的不同．其物理化学性 培养，主要以闭卷考试为主，但应用型学生的培养，应该以过程 质相差很大，在讲金刚石结构的时候，要提到另一种具有相同 考核为主 引入实例讨论环节并将其计入平时成绩，加强学生 结构的硅材料 还有超晶格与晶体结构、半导体与能带理论的 在此过程中的参与程度．在教学过程中将学生分成不同的课题 联系：材料的磁性与原子结构之间的关系：巨磁电阻效应等现 组．分配不同的课题给他们 因此．我们采取改变平时成绩计算 象 使学生了解固体物理理论在前沿科学中的应用．扩展学生 方法和在期末考试中设置开放性试题的办法．平时成绩设置起 的知识范围．提高学习兴趣 始分数，有积极表现的加分．比如课堂主动提出问题和回答问 （四）注重实践教学．提高学生实践能力 题、平时小论文写作、课堂做专题论文ＰＰＴ报告都可以加分．没 材料学是实践性很强的专业．需要在教学中加入实践内 按要求完成任务的则扣分。在期末考试中设置开放性试题考察 容．在每章最后专门设置一个小节内容作为本章应用举例．可 学生对于学科知识体系的理解．开放性试题不设标准答案 通 以更好地帮助学生理解课本上的理论．更重要的是把理论知识 过考核方式的改变，引导学生改变不良的学习习惯．培养积极 应用到实践中．理论与实践结合，培养学生独立思考问题的能 主动的学习方式。 力。例如，在讲解Ｘ射线衍射的时候。可以用某物质的ＸＲＤ图 四、结语 谱作为例子．简单教学生使用Ｊａｄｅ分析ＸＲＤ图谱如何确定衍 根据培养高素质应用型本科人才的培养目标．需要增加实 射峰的晶面指数，如何根据衍射峰来计算晶面间距．结合材料 践性应用性的课程，较少理论性课程和学时，在这样的背景下， 的晶体结构，从而确定材料的晶格常数．这样就把晶体结构这 通过内容优化整合．将固体物理和固体化学合并成一门课程， 一章的知识全部串联起来。在讲晶体对称性的时候．可以列举 即缩减了总学时．又不减少知识点，同时还加大了实践技能的 相关材料．例如晶体的铁电性与对称中心的关系 教学．达到了人才培养的目标 （五）增加科普知识，引入情感教学 参考文献： 在教学内容中增加科普知识，有助于增强学生的认同感． Ⅲ１黄昆，韩汝琦．固体物理学『Ｍ１．北京：高等教育出版社， 提高学生的科学素质。在讲授某个学科知识点的时候．增加其 １９９７ 发展的历史故事．有助于学生更好地理解这门学科和这个理 ｆ２１王矜奉罔体物理教程ｆＭ１．济南：山东大学出版社，２０１０． 论。科学家是科学发展的主体。也是某一学科知识的缔造者。介 【３１朱建国，郑文琛，郑家贵，等．固体物理学【Ｍ１．北京：科学 绍相关科学家对某知识点的贡献和科学家的生平故事．可以有 出版社．２００５． 效提高学生学习的兴趣 能带理论是固体物理中的一个重要理 『４１庞震罔体化学『Ｍ１．北京：化学工业出版社，２００８． 论，通过对固体电导理论发展史的讲授．使学生更好地理解这 『５１赵军伟。赵觅．材料类专业固体物理课程创新教学改革与 个理论和实际应用 实践初探【丌．轻工科技，２０１２，１５８（１）：１３４－１３５． 二、改革教学方法 作者简介： （一）多媒体教学和模型教学，建设网络课程资源 冷森林（１９８１一），男，汉族，江西宜春人，博士，副教授。主要 传统的理论教学以板书为主．其优点是有利于学生理解 从事固体物理、固体化学的教学工作 理论推导过程。但不足在于耗费时间、且有些图形动画板书不 ・１２７．