简说《材料物理性能》课程教学方法探析

1 引言

《材料物理性能》课程的主要内容是物理性能,而内容的载体是材料,包括金属、无机非金属和高聚物三大类。随着工业经济的高度发展,过去单一性材料往往难于满足社会需求,导致材料已经向复合化、多功能化、低维化,甚至智能化方向发展[1,2]。因此材料物理性能的研究也随之日益复杂化和精细化。另外《材料物理性能》课程包括材料科学与工程两部分内容:性能的物理本质和性能测试分析技术,其桥梁为具体的材料,所涉及웃的理论深、知识面广,对刚刚进入专业课程的学生而言内容抽象,学习起来比较困难。因此,作者在教学实践中,就如何调动学生的学习积极性和主动性,如何使学生学好这门比较深奥、抽象的专业基础课,总结了如下教学经验。

2 紧密联系实际,培养学生学习兴趣

教育家第斯多惠说教学成功的艺卐术就在于使学生对你所教的东西感到有趣[3]。巧妙的开讲,会使学生产生浓厚的兴趣,并怀着一种期待的心情,渴望新课的到来。兴趣是调动学生探索科学的关键,有了兴趣学习就不再是负担,而成为学生执著的追求[4]。

每次上课伊始对本讲内容的概述十分重要,是对学生学习兴趣的引导和启发。例如:讲材料光学性能之前,由浅及深地提出几个日常所见的问题:同学们穿的衣服为什么五颜六色,玻璃为什么是透明的,金属为什么具有光泽性。让学生带着问题去听课,讲授课堂知识之后,运用所学内容解释课前提出的这些问题。这样不仅可以激发学生的浓厚兴趣、产生进一步学习的愿望,同时还加深印象、理解透彻,并做到学以致用,让学生产生学习的成就感。此外,这样的提问还可以锻炼和培养学生发现问题、思考问题的能力。

在课堂教学中,要灵活运用教学方法,让学生保持最佳学习状态,自始至终兴趣盎然。在教学中,如何不断诱发学生的兴趣?如何使⌛学生能持之以恒地学习?这就要求教师在讲解过程中要始终设法使学生能懂得所学内容,始终与实际生活紧密联系。比如讲解磁性材料,结合当前磁信息存储材料的发展历史、现状、存储能力等相关知识,让学生更进一步加深对材料磁性能的认知,同时提高他们的学习兴趣。这样的讲法比按部就班的讲法要形象、生动的多,也浅显易懂,容易接受,从而提高学习效率。

3 重视教学互动,发挥学生主体作用

教♂与学,是一对互动过程,不能只强调教的作用。在课堂教学中,必须创造机会使学生积极参与,调动学生的积极性,发挥学生的聪明才智。第一,课堂问题三步走。首先,上课开始让学生带着问题,以探究答案的心情听课。其次,课堂中有意识的给学生提出一些问题,引导他们进行分析。再次,课堂结束时针对所学内容,留一些课后思考题。这都要求教师备课时,要根据课程内容精心准备问题,应该是由易到难,由浅到深。此外,还可以通过课堂提问了解学生掌握的情况,对授课内容,深浅程度等做适时调整。第二,巧用自我评价。在进行课堂提问的时候,可以让学生对自己的答案进行自我打分,自我评价,如果评价偏颇的话,经常引来其他同学的不同意见,这样既能调动课堂气氛,也能通过利用角色转换的方式,让学生换位思考,对培养学生自主思考、学习的能力和调动学生积极性起到有效的促进作用。4 利用实物教具,利于学生理解知识鉴于学生对功能材料还不甚了解《, 材料物理性能》课程是以材料为载体讲授其性能的物理本质,因此准备一些典型的材料,在课堂给学生演示,有助于加强课程讲授的生动性和加深学生的理解性。此外,学生对工程材料可能还不甚了解,但可以用日常生活中常用的材料,以及当前社会上一些学生比较感兴趣的高科技产品来举例。比如以家用微波炉为例,讲述为什么微波炉可以用来加热食物,同时可以准备几个金属、玻璃、塑料杯子等,说明哪些容器可以放在微波炉内使用,哪些不可以,为什么?从而让学生理解微波与物质作用物理原理。

5 应用类比方法,促进学生掌握知识

在讲授过程中,有很多物理现象或理论发展规律都有类似性,这时就要充分重视和应用对比法,不仅可以加深印象,也有利于让学生理解、消化新知识。如电子理论的发展经历了三个阶段:经典自由电子学说,认为电子像理想气体一样完全自由地在晶体内部运动,服从M a x w e l l -Boltzmann 统计规律;量子自由电子学说,将量子力学的理论引入,认为完全自由的电子的状态服从Fermi-Dirac 的量子统计规律;现状能带理论则考虑了晶体原子的周期势场对电子运动的影响。而固体热容理论的发展也经历了类似的三个阶段:经典热容理论,直接将气体分子的热容理论应用于固体;爱因斯坦的量子热容理论,引入晶格振动能量量子化的概念,把每个原子看作独立的谐振子;德拜热容理论则将晶格中相邻原子的作用考虑进来,格波的频率存在差别。电子理论和热容理论发展的三个阶段,都是一步一步地由理想状态更加接近材料本身的真实情况,都是经历了由量子力学修正到晶体周期势场影响的过程。

6 补充更新知识,激发学生研究兴趣

材料的发展日新月异,为了即时刷新材料领域的新知识,需要跟踪关注材料方面的国际专业期刊上的发表文献。精选出典型的、具有代表性的、提出新概念、新技术、新理论的、或是有重大发现的优秀文献资料,选出一些较难理解的文献作为讲授部分的增补内容,在课堂上详细讲解,另外选一些较容易理解的文献作为学生的课外阅读学习材料,让学生自己阅读理解,并总结归纳,下次在课堂上向大家解读。这样不仅拓宽知识面,锻炼♋学生的自学、思考能力,同时逐渐培养他们的学习兴趣和从多方面摄取知识营养的习惯,此外也能调动他们的学习主动性、积极性和课堂的互动性。

7 结语

总之,在《材料物理性能》课程教学中,要根据教材内容的难易程度、学生认知水平、心理状况、教学环境的不同,灵活运用各种教学方法,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,才能达到最好的教学效果。应重视新内容的增补,特别是结合讲授课堂内容,将查阅课外文献、扩大知识面的方法传授给学生,这样可以提高学生的学习能力,如此教学方名副其实。