《材料物理化學》課程教學的幾點探討

白佳海,杜慶洋 ,李國昌, 唐竹興, 趙云霞

(山東理工大學 材料學院， 山東 淄博 255000)

《材料物理化學》課程是目前部分高等院校材料科學與工程類專業(yè)所設(shè)置的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程教學內(nèi)容的設(shè)置也因各個高等學校的專業(yè)方向設(shè)置的不同而有所不同。例如，南京理工大學的偏金屬專業(yè)方向的《材料物理化學》課程，主要內(nèi)容大多屬于《物理化學》的基礎(chǔ)理論知識范疇，而張志杰編寫的《材料物理化學》教材則是與《無機材料科學基礎(chǔ)》的授課內(nèi)容基本一致。因此，在《材料物理化學》課程的教學內(nèi)容的設(shè)置、選擇和優(yōu)化上，不同學校的不同專業(yè)會有所不同。其實，《無機材料科學基礎(chǔ)》與《材料物理化學》具有一定的承繼性，即《無機材料科學基礎(chǔ)》較早的課程名稱為《硅酸鹽物理化學》，而后來又改名為《(無機)材料物理化學》等。

山東理工大學材料科學與工程學院在部分本科專業(yè)開設(shè)了《材料科學基礎(chǔ)》課程，主要講授晶體的結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)缺陷、非晶固體、表面與界面、相平衡、擴散、相變及燒結(jié)等方面的基本概念和基礎(chǔ)理論；在碩士研究生的培養(yǎng)方案中，開設(shè)了《材料物理化學》課程，屬于專業(yè)基礎(chǔ)核心課程?；趦砷T課程教學內(nèi)容具有一定的相似性，所以在教學內(nèi)容的設(shè)置、教學模式和教學方法等方面，需要有所突破。盡管兩門課部分內(nèi)容有所重復(fù)，但《材料物理化學》課程應(yīng)該具有新高度、新知識和高能力等特點，即課程教學既要讓碩士研究生對本科階段所學的基礎(chǔ)理論與基本概念有進一步的深入理解與掌握，又要在提高能力方面(如分析問題解決問題的能力等)有所突破，而不是簡單的重復(fù)性教學。

1 知識背景調(diào)研

從《材料物理化學》的授課者角度看，由于山東理工大學材料學院的碩士研究生在本科階段經(jīng)過系統(tǒng)的專業(yè)學習和考研復(fù)習，與他們的本科階段相比，具有較深厚的專業(yè)知識背景，并且具備較強的自主學習能力。但是，由于這些碩士研究生來自于不同的學校，甚至是不同的專業(yè)，以往所學的關(guān)于《材料科學基礎(chǔ)》的內(nèi)容差異較大，個別的甚至沒有學習過相關(guān)的知識。因此，這對于《材料物理化學》課程的教學內(nèi)容、教學模式和教學方法來說是一個較大的挑戰(zhàn)。因此，教學之初，對學生進行必要的專業(yè)背景和知識背景的調(diào)研就顯得比較重要。通過調(diào)研，了解學生的知識背景和學習意愿，在教學大綱規(guī)定的范圍內(nèi)，對教學內(nèi)容進行適當?shù)恼{(diào)整，讓每個學生在課程的學習中都學有所獲。

2 教學內(nèi)容

通過學情問卷調(diào)查，了解學生對教學內(nèi)容的看法及學習意愿，并根據(jù)教學大綱確定教學內(nèi)容?；诙嗄甑牧私?，并根據(jù)各位導師的研究方向，我們在《材料物理化學》課程教學內(nèi)容方面，確定了材料的結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)缺陷、界面、相平衡、相變、擴散和相變等作為基本的教學內(nèi)容。但是，教學內(nèi)容過程中，為了照管不同基礎(chǔ)的碩士研究生，我們強化了基本概念和基礎(chǔ)理論的講授，同時注重拓展知識的廣度和深度，力爭每位選課同學都能有所收獲。

材料科學的核心問題是材料的結(jié)構(gòu)與性能及其相互關(guān)系，因此在授課內(nèi)容方面，除了強化基礎(chǔ)理論和基本概念的教學外，更重要的是強化了結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系方面的講解，力爭在對基礎(chǔ)理論的講授過程中，通過案例分析的方法較系統(tǒng)講解結(jié)構(gòu)對性能的影響關(guān)系，極大豐富了授課內(nèi)容，強化了學生對結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系的認識，有利于學生深入地理解和掌握所學的基礎(chǔ)理論，同時也有利于學生在將來的畢業(yè)論文以及小論文的撰寫中，有意識地把材料的結(jié)構(gòu)和性能聯(lián)系起來，提高論文的科學性與理論性。例如，在講授晶體結(jié)構(gòu)缺陷這部分內(nèi)容時，通過講授點缺陷對半導體材料能帶結(jié)構(gòu)與導電性能的影響，把晶體的點缺陷結(jié)構(gòu)與材料的性能緊密聯(lián)系起來，鞏固對點缺陷的理解和掌握，同時更有利于強化對結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系的認識。

3 教學方式和方法

在學情調(diào)研、分析的基礎(chǔ)上，精簡了對基本理論和基礎(chǔ)概念等部分教學內(nèi)容的課堂講授，強化學生對課程內(nèi)容的自主學習，采用了課堂討論、翻轉(zhuǎn)課堂以及案例教學等教學方式和方法，力爭做到內(nèi)容豐富多彩、形式生動活潑。此外，材料科學是一門應(yīng)用基礎(chǔ)學科，其中很多基礎(chǔ)理論都在某些材料的結(jié)構(gòu)與性能、材料的制備與應(yīng)用中有所體現(xiàn)，因此《材料物理化學》對于提高碩士研究生對基礎(chǔ)理論知識的運用能力、分析問題和解決問題的能力等方面具有非常重要意義。

課堂討論主要是針對某些前沿熱點問題，運用《材料物理化學》的相關(guān)基礎(chǔ)理論進行分析討論，引導大家積極參與，并發(fā)表各自的見解。當然，這些分析和討論可能不夠全面、詳細，但是有利于提高對理論知識的運用能力、分析問題和解決問題的能力。例如：在講解材料的表面與界面等相關(guān)的知識后，讓學生課后查閱資料，并運用所學的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識，討論、分析超細粉體發(fā)生團聚的原因以及降低團聚程度的方法等，從而能鞏固知識與提高能力。

翻轉(zhuǎn)課堂也是一種能有效地促進學生自主學習的教學方法。在教學過程中，我們是把翻轉(zhuǎn)課堂與案例教學緊密聯(lián)系在一起。首先，根據(jù)教學內(nèi)容，給學生提供一個案例，然后運用所學基礎(chǔ)理論對案例進行全面分析，或者是分析案例中所體現(xiàn)的基礎(chǔ)理論知識，從而進一步理解和掌握所學的基礎(chǔ)理論知識，并能促進對基礎(chǔ)理論知識的運用。例如，在講授相圖后，給學生提供一些較復(fù)雜的相圖，然后根據(jù)判讀相圖方法進行相圖分析和結(jié)晶路線分析，既鞏固了相平衡的有關(guān)知識，也提高了運用相關(guān)知識判讀相圖的能力。

4 結(jié)束語

作者在《材料物理化學》授課過程中，在學生知識背景、學習意愿等學情分析的基礎(chǔ)上，相對穩(wěn)定地確定了課程的教學內(nèi)

容、教學方式和教學方法，把知識傳授和能力提高有機的結(jié)合起來，在學習基礎(chǔ)理論和基本概念的基礎(chǔ)上，更加注重提高學生的知識運用能力以及分析問題和解決問題的能力。當然，由于課程教學的復(fù)雜性，本文所談?wù)摰膯栴}也可能存在某些瑕疵，這需要作者在以后的教學過程中不斷學習和進步，也希望有關(guān)的專家不惜賜教。