時(shí)間：2022-04-20 02:02:02
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇材料物理專(zhuān)業(yè)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：材料物理；人才培養(yǎng)；課程設(shè)置
中圖分類(lèi)號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）07-0058-02
一、材料物理專(zhuān)業(yè)簡(jiǎn)介
材料物理專(zhuān)業(yè)各高校定義不一，縱觀各大高校的描述，認(rèn)為南京郵電大學(xué)[1]描述比較全面：材料物理專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)掌握材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)，掌握現(xiàn)代材料科學(xué)研究方法，掌握材料性能與各層次微觀結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的基本規(guī)律，能從事各種材料應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究，傳統(tǒng)材料的性能改進(jìn)與新型材料開(kāi)發(fā)與研制，材料的合理使用和材料的檢測(cè)分析等工作的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。能在材料科學(xué)與工程和相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域從事科研、教學(xué)、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)或管理工作的具有理科素質(zhì)及工科意識(shí)的理工復(fù)合型專(zhuān)門(mén)人才。本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具有以下幾方面的能力和素質(zhì)：具備寬厚的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)，較好的計(jì)算機(jī)和電子科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)，人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)和外語(yǔ)綜合能力；系統(tǒng)掌握物理和材料物理基礎(chǔ)理論，基本實(shí)驗(yàn)方法和技能；本專(zhuān)業(yè)學(xué)生繼續(xù)深造的方向有材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、材料加工工程、微電子學(xué)與固體電子學(xué)、凝聚態(tài)物理、物理電子學(xué)、光學(xué)和半導(dǎo)體物理學(xué)等。本專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)后可以在材料、能源、電子、信息等諸多領(lǐng)域和交叉學(xué)科從事教學(xué)、科研、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和管理工作。主要研究方向有：固體微結(jié)構(gòu)分析與信息功能材料，位移式相變與形狀記憶和超彈性材料，復(fù)合功能材料與智能結(jié)構(gòu)，生物醫(yī)學(xué)材料及應(yīng)用以及界面化學(xué)與功能陶瓷等。
二、材料物理人才培養(yǎng)的瓶頸
材料物理專(zhuān)業(yè)，一般屬于理學(xué)院或者材料工程學(xué)院下轄的專(zhuān)業(yè)之一，所涉及到的方面主要是材料的宏觀及微觀結(jié)構(gòu)，尤其是微觀結(jié)構(gòu)，材料的物理性能基本參數(shù)以及這些參數(shù)的物理本質(zhì)。畢業(yè)生可能面臨的另外一個(gè)問(wèn)題是，由于很多高校建立材料專(zhuān)業(yè)的背景不同，兼之材料科學(xué)作為專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)提出來(lái)，又不是很長(zhǎng)時(shí)間的事情，造成很多用人單位不了解這個(gè)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生究竟是做什么的。這也是導(dǎo)致這幾年材料物理專(zhuān)業(yè)越來(lái)越多的畢業(yè)生畢業(yè)后待業(yè)的一個(gè)重要的原因。眾多的因素阻礙著材料物理學(xué)生的發(fā)展，但是最主要的還是學(xué)生的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置，不同的教學(xué)安排會(huì)培養(yǎng)出完全不同的學(xué)生，最終的結(jié)果也會(huì)大不相同。
三、材料物理人才培養(yǎng)的趨勢(shì)
材料物理專(zhuān)業(yè)是材料科學(xué)不可或缺的重要組成部分。猶如支撐萬(wàn)丈高樓的基石，材料支撐著人類(lèi)文明。雖然材料物理專(zhuān)業(yè)目前遇到了很多的問(wèn)題，但是幸運(yùn)的是這些問(wèn)題被教育者意識(shí)到了，現(xiàn)在很多學(xué)者都在探討材料物理專(zhuān)業(yè)以后的培養(yǎng)模式和方向。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料正朝著微型化、功能化、智能化的方向發(fā)展。這也就意味著材料行業(yè)將迎來(lái)一次大的變革，相應(yīng)的材料產(chǎn)物也會(huì)隨著變化。現(xiàn)在頗為流行的納米材料、環(huán)境材料、電子材料、信息材料，大部分都是材料的物理性能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。社會(huì)對(duì)人才的要求是各大高校培養(yǎng)學(xué)生的一個(gè)重要依據(jù)，雖然各個(gè)學(xué)校有自己的特色，但是面對(duì)瞬息萬(wàn)變的局勢(shì)，各大高校還是打破框架，尋求發(fā)展。很多學(xué)校與時(shí)俱進(jìn)，將材料學(xué)的重心由傳統(tǒng)材料開(kāi)始偏向于新型材料，如：納米材料、復(fù)合材料、環(huán)保材料、電子材料等。從目前來(lái)看，在短時(shí)間內(nèi)，各大高校的培養(yǎng)趨勢(shì)將會(huì)繼續(xù)朝著微型化、功能化、智能化材料方向發(fā)展，未來(lái)也會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，跟上前沿科技，不斷更新培養(yǎng)計(jì)劃，培養(yǎng)出21世紀(jì)綜合型的人才。
四、武漢科技大學(xué)材料物理專(zhuān)業(yè)簡(jiǎn)介
武漢科技大學(xué)理學(xué)院材料物理專(zhuān)業(yè)開(kāi)辦于2001年，是一門(mén)材料學(xué)與物理學(xué)相交叉的學(xué)科，迄今已有6屆畢業(yè)生，材料物理專(zhuān)業(yè)在探索中發(fā)展。武漢科技大學(xué)材料物理專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要，具有遠(yuǎn)大理想和良好思想品德，具有較深厚的數(shù)學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)，掌握材料科學(xué)基本理論和現(xiàn)代材料科學(xué)研究與測(cè)試的基本方法，能在科學(xué)研究、科技服務(wù)、教育、工業(yè)、事業(yè)、社會(huì)服務(wù)等方面從事材料及其相關(guān)領(lǐng)域的研究設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、質(zhì)量管理等方面工作的應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。然而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程教育的擴(kuò)大，材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育進(jìn)行了改革。武漢科技大學(xué)材料物理專(zhuān)業(yè)自2004年以來(lái)，也對(duì)教學(xué)進(jìn)行了初步調(diào)整，但特色仍不明顯。2008年金融危機(jī)以來(lái)，大學(xué)生就業(yè)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，材料物理專(zhuān)業(yè)的發(fā)展也因此面臨著新的挑戰(zhàn)，對(duì)未來(lái)科學(xué)和教育趨勢(shì)面臨著新的思考。武漢科技大學(xué)材料物理專(zhuān)業(yè)就業(yè)率有降低趨勢(shì)，加入鋼鐵相關(guān)企業(yè)的畢業(yè)生也逐年減少，選擇考研的同學(xué)占大多數(shù)。
五、材料物理專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置的特點(diǎn)
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)多所名校的調(diào)研，給出了以下結(jié)論：名校的課程都由基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課、必修課、選修課和實(shí)踐課組成。名校的課程設(shè)置都是緊密結(jié)合本校的特色，充分依托學(xué)校這個(gè)平臺(tái)，使專(zhuān)業(yè)的發(fā)展平臺(tái)更加寬廣同時(shí)有底氣。名校在設(shè)置課程的時(shí)候也會(huì)均衡各個(gè)學(xué)期學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生的接受程度，盡量做到循序漸進(jìn)，由淺入深，由易到難。所有的高校都步伐統(tǒng)一的把專(zhuān)業(yè)課放在了第五、第六和第七學(xué)期。但是調(diào)查表明學(xué)生并不希望太晚上專(zhuān)業(yè)課，特別是第七學(xué)期，大家都希望可以提前一些時(shí)間上專(zhuān)業(yè)課，使專(zhuān)業(yè)課上課時(shí)間同學(xué)生考研和找工作的時(shí)間分開(kāi)。武漢科技大學(xué)材料物理專(zhuān)業(yè)的主要課程有普通物理、理論物理、固體物理、數(shù)學(xué)物理方法、物理化學(xué)、材料物理導(dǎo)論、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料研究方法、材料合成與制備、普通物理實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)、材料物理專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)等。我校材料物理由于成立得比較晚，所以成立的時(shí)候大量的借鑒了其他高校的課程安排。雖然這樣的借鑒可以幫助我們少走彎路，但是過(guò)多的借鑒使我校的材料物理專(zhuān)業(yè)缺乏特色。我校的材料物理專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課就是一些最基本的知識(shí)，我有人有，人有我無(wú)。不過(guò)有一點(diǎn)也是值得欣慰的，就是我們的物理基礎(chǔ)比較牢靠。我們的專(zhuān)業(yè)選修課雖然很多，但是不受重視，安排的時(shí)間太晚。我們的專(zhuān)業(yè)課比較少，而且都是些入門(mén)的基礎(chǔ)知識(shí)，實(shí)用性不強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)很多，但是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)比較少，都是些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，且在考核方式上要進(jìn)行合理的改善。實(shí)踐課程安排得很好，這是我校的亮點(diǎn)。總體來(lái)說(shuō)，我校的材料物理專(zhuān)業(yè)的課程偏理論，應(yīng)用型的課很少，課程間的交叉太多，這樣造成我們的課程多而雜，缺乏特色，就業(yè)口徑窄。換句話說(shuō)，我校的材料物理專(zhuān)業(yè)的整體設(shè)計(jì)顯得太過(guò)中規(guī)中矩，這樣的設(shè)置不會(huì)出錯(cuò)，但是也缺少特色，缺乏亮點(diǎn)，所以我們的課程設(shè)置有必要進(jìn)行一些改進(jìn)。如何更好更有效地改進(jìn)材料物理專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)置將是我們下一步重點(diǎn)研究和討論的課題。
參考文獻(xiàn)：
[1]南京郵電大學(xué).材料科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)介紹[EB/OL].http：///s/73/t/164/a/7915/info.jspy，2010-01-01.
[2]石敏，陳翌慶，許育東，等.論材料物理專(zhuān)業(yè)教學(xué)的改革[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009，（19）：73-74.
[3]劉強(qiáng)春，袁廣宇，戴建明.材料物理專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與實(shí)踐[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，70（1）：65-66.
材料物理實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用物理學(xué) 教學(xué)改革
一、引言
2006年，中國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)提出：2020年前使我國(guó)進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列。因此，為國(guó)家培養(yǎng)大批自主創(chuàng)新型人才成為社會(huì)發(fā)展的迫切需要。據(jù)此，許多高等院校將人才培養(yǎng)定位為培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，而高級(jí)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)不能離開(kāi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)這一教學(xué)體系重要組成部分，實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力、分析和解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新精神等方面具有不可替代的作用。
為適應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才需求，湖南工業(yè)大學(xué)構(gòu)建了以“三實(shí)一創(chuàng)”（實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、創(chuàng)新）為核心的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)新體系。《材料物理實(shí)驗(yàn)》課是理學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)材料物理方向一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的必修課，其教學(xué)目的是讓學(xué)生熟悉科研全部過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)中逐步了解科學(xué)研究方法，課程在培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，提升學(xué)生科學(xué)思維方法以及綜合科研素質(zhì)方面有舉足輕重的作用。
二、《材料物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)內(nèi)容改革
湖南工業(yè)大學(xué)理學(xué)院材料物理實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)新理念指導(dǎo)下，充分了解和貫徹實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)工作和培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才中的重要地位，按照培養(yǎng)目標(biāo)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi)、歸納、更新與整合，并遵循由淺入深、由簡(jiǎn)到繁、由單純模仿到學(xué)生獨(dú)自綜合創(chuàng)新的順序，逐步推進(jìn)，分層次按階段履行的原則，把《材料物理實(shí)驗(yàn)》課劃分為下面三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
1.材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
此基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)材料物理專(zhuān)業(yè)方向課程要求學(xué)生學(xué)會(huì)的材料科學(xué)方面基本實(shí)驗(yàn)技能所開(kāi)設(shè)的，規(guī)定每個(gè)學(xué)生都會(huì)動(dòng)手操作且分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如金相試樣的制備、金相顯微鏡的使用、金屬和非金屬材料的拉伸、壓縮與彎曲實(shí)驗(yàn)等。
2.材料分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)
以材料表征和材料性能測(cè)試為目的，讓學(xué)生了解材料研究前沿所需的新型材料合成與測(cè)試方法，拓寬學(xué)生知識(shí)面。有針對(duì)性地設(shè)置了以下實(shí)驗(yàn)：材料的紫外光譜測(cè)試、薄膜厚度、折射率及消光系數(shù)測(cè)試、功能薄膜特性測(cè)試、材料熱重/差熱分析、電化學(xué)工作站的使用等，這些實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)材料表征的基本方法和材料性能測(cè)試的一般技巧，激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維。
3.綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，目的是促進(jìn)學(xué)生提出疑問(wèn)-綜合研究-解決問(wèn)題的能力，所以，實(shí)驗(yàn)選題主要注重發(fā)展創(chuàng)新。在學(xué)生業(yè)已掌握相關(guān)材料領(lǐng)域知識(shí)前提下，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生自我發(fā)展創(chuàng)新，督促學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，幫助學(xué)生探索和了解新知識(shí)、新方法，根據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求，提出可行實(shí)驗(yàn)方案，按照既定目標(biāo)，選擇實(shí)驗(yàn)配方和實(shí)驗(yàn)條件，制備出符合實(shí)驗(yàn)性能要求材料，對(duì)材料進(jìn)行合理表征，完成性能測(cè)試，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探索材料體系結(jié)構(gòu)-制備方法-物質(zhì)特性的相互關(guān)系，判斷較好的配方和制備技術(shù)，在學(xué)生自主選擇中培養(yǎng)創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)包括溶膠凝膠法制備納米材料及其結(jié)構(gòu)測(cè)試、陶瓷材料的成型和燒結(jié)、稱(chēng)重法測(cè)量材料腐蝕速率等。
三、《材料物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)方法改革
教學(xué)方法直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，教師選擇合理的教學(xué)方法是關(guān)鍵。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常采用填灌式、驗(yàn)證式的教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)時(shí)老師先講述實(shí)驗(yàn)原理、方法等，然后要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義給出的固定實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械式完成實(shí)驗(yàn)，儀器、實(shí)驗(yàn)藥品等都是教師事先準(zhǔn)備好的，最后學(xué)生再按照教師要求的固定形式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中僅僅是個(gè)被動(dòng)參與者，有很多學(xué)生在上課時(shí)依葫蘆畫(huà)瓢地照搬別人的實(shí)驗(yàn)做法，在完成實(shí)驗(yàn)后還不知道為什么要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，這種教法削弱了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣和創(chuàng)作激情，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力沒(méi)能得到應(yīng)有的訓(xùn)練，自然難以保證好的教學(xué)效果。材料物理實(shí)驗(yàn)室通過(guò)以下方式改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：
1.開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)
將傳統(tǒng)的“教師講授-演示實(shí)驗(yàn)-學(xué)生實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法改為“學(xué)生預(yù)習(xí)-自己查閱資料-提問(wèn)與集體討論-儀器操作-教師指導(dǎo)-綜合評(píng)價(jià)”形式，教師首先給出命題，學(xué)生據(jù)此查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，通過(guò)提問(wèn)與討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，然后自己選擇實(shí)驗(yàn)裝置、手段及實(shí)驗(yàn)工序，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，必須自己經(jīng)過(guò)思考，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)規(guī)律，給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)導(dǎo)師制
一般的材料物理實(shí)驗(yàn)室只在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中才對(duì)學(xué)生開(kāi)放，既造成實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的浪費(fèi)，也無(wú)法滿足現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與能力培養(yǎng)的要求。采用導(dǎo)師制可以克服這個(gè)弊端，學(xué)生自主選擇導(dǎo)師，充分利用實(shí)驗(yàn)室的資源優(yōu)勢(shì)，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，自行設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，參與科研型開(kāi)放實(shí)驗(yàn)或自選課題實(shí)驗(yàn)等，方便教師和學(xué)生開(kāi)展科研活動(dòng)。
四、《材料物理實(shí)驗(yàn)》考核方法改革
為了建立全面、客觀、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能掌握程度、科學(xué)態(tài)度與綜合素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)課程考核體系，材料物理實(shí)驗(yàn)室從學(xué)習(xí)態(tài)度、理論測(cè)試、實(shí)際操作能力（包括動(dòng)手能力、調(diào)試能力和創(chuàng)新能力）以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合的辦法全面考評(píng)學(xué)生成績(jī)。對(duì)于基礎(chǔ)性與材料測(cè)試實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)考查學(xué)生的基本理論和基本動(dòng)手實(shí)踐能力，其中平時(shí)成績(jī)（包括預(yù)習(xí)報(bào)告、平時(shí)實(shí)驗(yàn)中獨(dú)立操作能力及實(shí)驗(yàn)報(bào)告）占50%，操作考試成績(jī)占50%。對(duì)于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，考核方式分為方案設(shè)計(jì)（合理性、完整性、經(jīng)濟(jì)性）、綜合操作能力（獨(dú)立、熟練、創(chuàng)新）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（清楚、規(guī)范、完整）和答辯幾個(gè)部分來(lái)全面評(píng)測(cè)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和分析應(yīng)用能力。這種多元化的考核方式，從不同角度綜合考查學(xué)生綜合能力，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)和探索的積極性。
五、結(jié)語(yǔ)
我們提出了一個(gè)比較符合湖南工業(yè)大學(xué)理學(xué)院實(shí)際的材料物理專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)改革方案，通過(guò)對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等不同角度進(jìn)行探討和改革，改變傳統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)課附屬于理論課的教育方法。經(jīng)過(guò)3年的教學(xué)實(shí)踐，證實(shí)教學(xué)改革卓有成效，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力明顯改善，學(xué)生對(duì)于科研活動(dòng)越來(lái)越感興趣，多名學(xué)生在學(xué)校舉辦的大學(xué)生創(chuàng)新杯競(jìng)賽中取得良好成績(jī)。《材料物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革，將是注重學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新和充分發(fā)揮學(xué)生自主探索研究的一種嶄新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。
參考文獻(xiàn)：
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[2]郭永利，梁工英，盧學(xué)剛.在材料物理專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（37）.
21 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，材料的發(fā)展和應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。新材料的發(fā)展與應(yīng)用，依賴(lài)于材料的物理性能的應(yīng)用，因此要深入掌握材料的物理性能。材料物理性能課程是無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)平臺(tái)重要的基礎(chǔ)課，它從材料的組成、結(jié)構(gòu)的角度闡述材料的物理性能及本質(zhì)，包括力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等性能，這些性能基本上都是各個(gè)領(lǐng)域在研制和應(yīng)用無(wú)機(jī)非金屬材料中對(duì)材料提出的基本技術(shù)要求，在實(shí)際工作中具有重要的意義 [1 ]。通過(guò)教學(xué)，讓學(xué)生掌握無(wú)機(jī)非金屬材料的關(guān)鍵物理性能及本質(zhì)，以及無(wú)機(jī)材料物理性能的研究方法。對(duì)于這門(mén)課，學(xué)生普遍認(rèn)為內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)，難于理解掌握，作為教師授課難度較大。本文結(jié)合筆者多年的教學(xué)實(shí)踐及經(jīng)驗(yàn)，就如何提高無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)材料物理性能教學(xué)效果而采用微課教學(xué)進(jìn)行了探索。
對(duì)于微課的發(fā)展，首先發(fā)起于國(guó)外，微課程（ Micro-lecture） 的雛形最早見(jiàn)于英國(guó)納皮爾大學(xué)T.P.Kee 提出的一分鐘演講（The One Minute Lecture，簡(jiǎn)稱(chēng)OML ）和美國(guó)北愛(ài)荷華大學(xué)LeRoy A. McGrew 教授所提出的60秒課程（ 60-Second Course） [2 ]。美國(guó)理查德?沃曼在1984 年發(fā)起創(chuàng)辦了TED（指technology、entertainment、design在英語(yǔ)中的縮寫(xiě)，即技術(shù)、娛樂(lè)、設(shè)計(jì)），該機(jī)構(gòu)為私有非盈利機(jī)構(gòu)。特別從2006年起，TED演講視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)上，短短幾年時(shí)間就獲取了大量的點(diǎn)擊率 [3 ]。在國(guó)內(nèi)，2011年佛山市教育局胡鐵生率先提出了以微視頻為中心的新型教學(xué)資源“微課”。他認(rèn)為，“微課”是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求，以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過(guò)程中針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開(kāi)展教與學(xué)活動(dòng)的各種教學(xué)資源的組合 [2，4 ]。因此基于微課的平臺(tái)，本文探討了針對(duì)材料物理性能微課教學(xué)的探討。
1 材料物理性能微課選題
材料物理性能“微課”主要針相應(yīng)的教學(xué)大綱展開(kāi)教學(xué)，所以在“微課”的選題上嚴(yán)格扣住教學(xué)重點(diǎn)，并致力于將重要知識(shí)點(diǎn)分解清晰。
1.1 材料物理性能微課編寫(xiě)
材料物理性能“微課”不是簡(jiǎn)單的一段段的視頻，還應(yīng)包括材料物理性能教案、教學(xué)課件等其他資源要素，所以在選好題后，著手電子教案的編寫(xiě)。材料物理性能教案編寫(xiě)一般包括本門(mén)課教學(xué)背景、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)總結(jié)等方面內(nèi)容。
1.2 材料物理性能課件制作
材料物理性能“微課”課件通常采用PPT聯(lián)合視頻等多媒體格式，針對(duì)選定的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)PPT。而多媒體技術(shù)是利用各種多媒體軟件對(duì)文本、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等信息進(jìn)行綜合處理。而多媒體的制作通常采用PowerPoint、Moviemaker、屏幕錄像專(zhuān)家等軟件，即操作方便，電腦操作系統(tǒng)一般自帶PowerPoint、Moviemaker軟件，另外軟件屏幕錄像專(zhuān)家也非常容易操作。
1.3 材料物理性能微視頻制作
對(duì)于材料物理性能課程的視頻制作，主要是針對(duì)于課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和性能及設(shè)備的演示。由于在課堂上的板書(shū)信息量有限，必須借助這些視頻等手段來(lái)增加信息量，如在電子理論部分講解電子的導(dǎo)電、熱運(yùn)動(dòng)以及費(fèi)米面的特征等等。理論上講解非常抽象，采用這些微視頻手段就容易講解清楚。微視頻的制作主要采用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的錄制、網(wǎng)絡(luò)資源下載等等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2 創(chuàng)新材料物理性能微課教學(xué)方法和手段
材料物理性能課程屬于理論性較強(qiáng)的課程，要想讓學(xué)生主動(dòng)地認(rèn)真地聽(tīng)講，不僅作為老師要努力的做好充分的備課，更要?jiǎng)?chuàng)新微課教學(xué)的方法和手段。作為多媒體的手段，不僅僅體現(xiàn)在PPT的制作上，更應(yīng)該穿插更多的符合教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)視頻及動(dòng)畫(huà)等內(nèi)容，把學(xué)生的注意力牢牢的控制在屏幕上，達(dá)到事半功倍的效果。
2.1理論與實(shí)踐相結(jié)合
材料物理性能在理論上對(duì)于材料的性能的分析較深入，因此相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)也具有重要的地位。在理論學(xué)時(shí)極為有限的狀態(tài)下，仍然開(kāi)設(shè)了一定量的實(shí)驗(yàn)課程，主要是針對(duì)于設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)課。例如在材料的磁性這段內(nèi)容里，開(kāi)設(shè)了一個(gè)居里點(diǎn)的測(cè)定。學(xué)生在學(xué)生磁性材料這段內(nèi)容時(shí)，總是感覺(jué)磁性性質(zhì)直觀性不強(qiáng)，對(duì)于居里點(diǎn)的概念也停留在概念上。采用實(shí)驗(yàn)設(shè)備居里點(diǎn)測(cè)定儀，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)聯(lián)合教材的磁能內(nèi)容，能夠理解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本原理及測(cè)試方法，并結(jié)合磁性的一個(gè)重要參數(shù)χ與溫度關(guān)系曲線能夠用數(shù)學(xué)的理論判斷出居里點(diǎn)，這樣使學(xué)生不僅僅懂得怎樣測(cè)定居里點(diǎn)，更懂得居里點(diǎn)的真正的物理意義。
2.2 理論與實(shí)際相結(jié)合
材料物理性能內(nèi)容范圍較寬，相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)較多，與實(shí)際上情況聯(lián)系緊密。如在熱膨脹的部分，課堂上會(huì)引申出什么是熱力管路的膨脹節(jié)，它的功能是什么？在提出這個(gè)問(wèn)題后，讓學(xué)生思考一下，給予討論的時(shí)間，學(xué)生們也能夠積極的回答，極大地活躍了教學(xué)氣氛。
2.3啟發(fā)互動(dòng)式教學(xué)
材料物理性能課程內(nèi)容較深，所以完全把書(shū)本上的內(nèi)容在課堂上講完，在學(xué)時(shí)上也是完成不了的。為了能夠使學(xué)生能夠把相關(guān)內(nèi)容都學(xué)習(xí)完整，在本課程內(nèi)容偏重于擴(kuò)張方面的知識(shí)，讓學(xué)生課下自己來(lái)完成。例如我們?cè)谥v解磁性方面的知識(shí)時(shí)，聯(lián)系到地球的大磁場(chǎng)，讓學(xué)生分析為什么地球的南北極能夠產(chǎn)生極光，并分析極光對(duì)于我們?nèi)祟?lèi)的作用。
3 充實(shí)材料物理性能微課教學(xué)內(nèi)容
材料物理性能課程體系也是隨著科技的快速發(fā)展而更新其內(nèi)容，以滿足不斷發(fā)展的社會(huì)要求。對(duì)于21世紀(jì)快速發(fā)展的科技時(shí)代來(lái)說(shuō)，材料物理性能微課教學(xué)內(nèi)容體系在保持原有的內(nèi)容體系上，也要緊跟時(shí)代的發(fā)展。并根據(jù)內(nèi)容的需要適當(dāng)調(diào)整課程的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)，增添學(xué)科的前沿知識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)拓了學(xué)生的視野。
因此作為教師本身就要搜索大量的材料物理性能的前沿信息，使學(xué)生在學(xué)習(xí)材料物理性能的理論的同時(shí)，也能了解材料物理性能發(fā)展的前沿，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提高，知識(shí)面也大大拓寬，從而為將來(lái)從事的研究工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4 更新材料物理性能微課實(shí)踐方法
材料物理性能微課是通過(guò)材料物理性能的相關(guān)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)的，對(duì)某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及實(shí)施的其教學(xué)活動(dòng)的總和。但這還不能體現(xiàn)“材料物理性能微課”的獨(dú)特之處和完整內(nèi)涵， 因?yàn)椴牧衔锢硇阅芪⒄n的核心資源或最重要的載體是“材料物理性能微視頻”（不是一般的文本、PPT 課件或圖片等其它媒體資源）， 而材料物理性能視頻是所有資源類(lèi)型中情境最真實(shí)、信息量最豐富的一種資源，因?yàn)橐曨l是直觀形象的。材料物理性能微課應(yīng)該是以“材料物理性能微型視頻”為主要內(nèi)容和呈現(xiàn)方式的一種新型微型網(wǎng)絡(luò)課程――“材料物理性能微型視頻網(wǎng)絡(luò)課程”。
關(guān)鍵詞 固體物理學(xué) 教學(xué)改革 教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.01.031
Solid State Physics Teaching Reform and Practice Adapt to Materials
Physics and Electronic Science and Technology Needs
LI Zijiong， SU Yuling， WANG Yongqiang， GONG Gaoshang
（School of Physics & Electronic Engineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）
Abstract Solid State Physics is physics and electronic material science and technology important professional courses， according to the needs of both professional features in the teaching content， teaching methods and capacity-building and improving other aspects of solid state physics curriculum reform and practice.
Key words solid state physics; teaching reform; teaching methods
0 引言
隨著人才需求的不斷變化和學(xué)科的發(fā)展，不同專(zhuān)業(yè)的課程體系和人才培養(yǎng)模式應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)地作相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，不斷完善和發(fā)展以適應(yīng)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和新形勢(shì)下需求的培養(yǎng)目標(biāo)。①②固體物理學(xué)課程主要研究固體（晶體）的微觀結(jié)構(gòu)特征、相互作用及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并闡述其用途的學(xué)科。固體物理學(xué)課程是物理、材料、化學(xué)和電子等專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程。③但受傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和有限課時(shí)等的影響，不少學(xué)生缺少對(duì)該課程在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)中的重要作用的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)重視程度不夠，缺乏學(xué)習(xí)積極性。因此，有必要根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)方向特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核體系等方面對(duì)固體物理學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革。
材料物理和電子科學(xué)技術(shù)是鄭州輕工業(yè)學(xué)院物理與電子工程學(xué)院的兩個(gè)專(zhuān)業(yè)，我們?cè)谶@兩個(gè)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了固體物理學(xué)課程，分別制定了課程標(biāo)準(zhǔn)和課程教學(xué)目標(biāo)。針對(duì)固體物理教學(xué)課程自身的特點(diǎn)，結(jié)合材料物理和電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)模式和需要，根據(jù)多年對(duì)固體物理學(xué)在兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)實(shí)踐，提出了關(guān)于固體物理課程教學(xué)根據(jù)專(zhuān)業(yè)不同需求的優(yōu)化與調(diào)整方案，并在教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了一定的效果。
1 根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和優(yōu)化
固體物理學(xué)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程，除了需要量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理、大學(xué)物理等方面的基礎(chǔ)知識(shí)外，在傳統(tǒng)的內(nèi)容上也是增加了很多現(xiàn)代科技前沿的內(nèi)容。由于不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的背景和培養(yǎng)目標(biāo)的差異，在授課內(nèi)容方面首先要進(jìn)行一定的調(diào)整和優(yōu)化。
材料物理專(zhuān)業(yè)是我校較早開(kāi)設(shè)的傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)，其目的是培養(yǎng)較系統(tǒng)地掌握材料科學(xué)的基本理論與方法，具備材料物理相關(guān)的基本技能和基本知識(shí)，能在材料科學(xué)與工程及與其相關(guān)的領(lǐng)域從事教學(xué)、研究、教學(xué)科技開(kāi)發(fā)教學(xué)及相關(guān)管理工作的材料物理高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。由于學(xué)生的材料和物理背景較好，考慮到該專(zhuān)業(yè)與固體物理學(xué)聯(lián)系較緊密的特點(diǎn)，需要對(duì)傳統(tǒng)固體物理學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化和延伸。
如在講解晶體結(jié)構(gòu)一章時(shí)，在讓學(xué)生深刻理解晶體結(jié)構(gòu)平移性和對(duì)稱(chēng)性特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我們適當(dāng)增加了材料結(jié)構(gòu)分析方面的內(nèi)容，除了晶體結(jié)構(gòu)詳細(xì)講解外，對(duì)非晶體、準(zhǔn)晶等也要做一定的介紹，并結(jié)合科研工作中常見(jiàn)的晶體缺陷問(wèn)題，對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行分析，增加了如何利用X射線衍射分析晶體結(jié)構(gòu)，并安排學(xué)生動(dòng)手制備一些新材料，學(xué)習(xí)應(yīng)用掃描電子顯微鏡、投射電子顯微鏡、XRD等工具對(duì)所制備材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，從而加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，獲得了對(duì)固體物理課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和針對(duì)性。
在講述晶體結(jié)合一章，增加了氫鍵結(jié)合形成不同晶體的特點(diǎn)及規(guī)律，將共價(jià)性結(jié)合和金屬結(jié)合的特點(diǎn)和規(guī)律采用第一性原理進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果進(jìn)行課堂視頻展示;在講述金屬、半導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)章節(jié)中，有意識(shí)地增加了態(tài)密度、摻雜、能帶調(diào)控等概念，在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)分析一下半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)對(duì)其電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的影響，有意識(shí)地加強(qiáng)材料物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力。結(jié)合當(dāng)前材料科學(xué)研究的新材料如石墨烯、二硫化鉬等納米材料、金屬氧化物量子點(diǎn)等，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和潛在應(yīng)用的分析，對(duì)拓寬學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、開(kāi)闊視野和提高學(xué)習(xí)興趣起到了積極作用。
在講解能帶理論一章時(shí)，注重問(wèn)題提出和解決的思路方法，將復(fù)雜的材料問(wèn)題運(yùn)用合理的物理近似處理方法，使材料物理專(zhuān)業(yè)能夠把所學(xué)的物理知識(shí)和材料有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)實(shí)踐，收到較好效果。
針對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生從事與光電子器件應(yīng)用與光電工程技術(shù)等工作，需要實(shí)際與理論相結(jié)合，并且能夠把理論知識(shí)能夠運(yùn)用在生產(chǎn)與工作當(dāng)中的要求，在講述固體物理傳統(tǒng)內(nèi)容時(shí)，抓住物理過(guò)程的主要方面，構(gòu)造簡(jiǎn)化的模型，進(jìn)行有效的數(shù)學(xué)處理。教學(xué)過(guò)程緊扣物理模型和思想，適當(dāng)降低知識(shí)難度，而且還要適當(dāng)減少傳統(tǒng)固體物理內(nèi)容與電子科學(xué)和技術(shù)專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)不大的問(wèn)題。將與電子科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的能帶理論、晶體缺陷、半導(dǎo)體電子倫和金屬電子論等章節(jié)作為重點(diǎn)講授的內(nèi)容，同時(shí)也盡量保持知識(shí)的連慣性和系統(tǒng)性。
科技發(fā)展日新月異，不斷出現(xiàn)的新技術(shù)和新發(fā)現(xiàn)為固體物理學(xué)課程內(nèi)容的延伸不斷開(kāi)拓出新的研究領(lǐng)域。在教學(xué)實(shí)踐中，我們將傳統(tǒng)的固體物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容與日新月異的物理前沿內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，例如，與能帶理論有關(guān)的LED、與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的C60、太陽(yáng)能光伏電池的研究進(jìn)展和應(yīng)用、以及固體激光器等與光電技術(shù)相關(guān)的前言知識(shí)穿插在教學(xué)當(dāng)中，強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、明確學(xué)生的專(zhuān)業(yè)方向，拓寬學(xué)生的視野。
2 根據(jù)專(zhuān)業(yè)特色調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)方法
針對(duì)材料物理和電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的不同特點(diǎn)，除了進(jìn)行固體物理教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化調(diào)整外，在教學(xué)方法也要進(jìn)行改革，以適應(yīng)這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)需要。
首先改變傳統(tǒng)教師課堂一言堂的教學(xué)方法，將課堂主體交給學(xué)生，增加師生互動(dòng)環(huán)節(jié)。課堂上老師把要講授的內(nèi)容以提出問(wèn)題的形式展出，鼓勵(lì)學(xué)生解答這些問(wèn)題，充分發(fā)揮了學(xué)生的積極主動(dòng)性。對(duì)于學(xué)生普遍不好理解和難懂的問(wèn)題，教師再進(jìn)行細(xì)致講解，這樣做到重點(diǎn)突出，有的放矢，充分實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生的課題互動(dòng)，極大地提高了學(xué)生的積極性。同時(shí)加強(qiáng)習(xí)題課環(huán)節(jié)，任課教師事先將要講的習(xí)題給學(xué)生，并安排學(xué)生分組討論。課堂上，學(xué)生積極主動(dòng)上臺(tái)講解習(xí)題的不同解答方法，并可對(duì)不同解答提出質(zhì)議，這樣既增強(qiáng)了學(xué)生理解和解決問(wèn)題的能力，又極大提高了課堂效率。對(duì)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生，除了教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)不同以外，在教學(xué)方式方法上也體現(xiàn)出差別。如對(duì)材料物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生，教學(xué)時(shí)要注重課堂教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系，強(qiáng)化對(duì)概念和規(guī)律的理解、記憶，對(duì)于與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的理論，要求學(xué)生能夠理論推導(dǎo)。而對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，提出“聯(lián)想式教學(xué)法”，例如，從大學(xué)物理中的光和機(jī)械波傳播的干涉和衍射現(xiàn)象引入倒格矢的概念，把抽象難懂的倒格子與光的波動(dòng)性聯(lián)系起來(lái)，從而聯(lián)想到對(duì)微觀粒子波動(dòng)性的空間描述;從大學(xué)物理中聲波和電磁場(chǎng)的耦合激化現(xiàn)象引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)聲學(xué)波和光學(xué)波的異同點(diǎn);從光伏太陽(yáng)能電池的原理入手聯(lián)想到能帶理論等等，從而加深對(duì)固體物理圖像及物理本質(zhì)認(rèn)識(shí)，而不是僅僅停留在對(duì)概念和規(guī)律的推導(dǎo)和理解上。
其次是將生動(dòng)直觀的物理演示模型引入課堂教學(xué)實(shí)踐中，提高課堂效率。我們將固體物理學(xué)課程中的相關(guān)難懂知識(shí)點(diǎn)，做成一系列教學(xué)模型，通過(guò)課堂演示，加深對(duì)學(xué)生對(duì)固體物理知識(shí)的理解和掌握。如講解不同晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，我們分別演示了Si、Cu和NaCl等的不同晶體結(jié)構(gòu)的原子排列模型;講解晶體的對(duì)稱(chēng)性時(shí)，我們分別演示立方體、圓柱體、錐體等的模型，引導(dǎo)學(xué)生分析不同模型的對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)，同時(shí)采用3D MAX 動(dòng)畫(huà)制作軟件，將不同晶體結(jié)構(gòu)制作成三維圖像及視頻，既形象又生動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對(duì)于固體物理的能帶理論一章，推導(dǎo)復(fù)雜，學(xué)生理解有一定的困難，針對(duì)理論推導(dǎo)不作重點(diǎn)要求的電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，我們重點(diǎn)通過(guò)講解模型建立和合理簡(jiǎn)化處理問(wèn)題的物理思想，通過(guò)引入不同能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料在LED、太陽(yáng)能電池的應(yīng)用，講解晶體能帶的特點(diǎn)和調(diào)控方法，加深了學(xué)生對(duì)這部分的重視和理解。
最后是重視課后反饋，增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力的提高。對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，我們結(jié)合院系的科研條件，安排一部分學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室，協(xié)助老師做些科研工作，結(jié)合課堂所學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用指導(dǎo)。我們將MS、CASTEP等計(jì)算軟件對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行了培訓(xùn)使用指導(dǎo)，使學(xué)生能夠利用計(jì)算軟件建立基本模型，并進(jìn)行能帶、光電性質(zhì)的計(jì)算， 進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)該相關(guān)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力的提高。利用課下時(shí)間，我們還引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用不同數(shù)據(jù)庫(kù)查閱相關(guān)外文文獻(xiàn)，教會(huì)學(xué)生如何快速閱讀文獻(xiàn)，找到自己想要知道的信息，促進(jìn)學(xué)生了解前沿課題研究的概況，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和解決問(wèn)題的能力起到了積極作用。
3 根據(jù)專(zhuān)業(yè)特色調(diào)整和優(yōu)化考核體系
針對(duì)固體物理學(xué)課程在材料物理和電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的不同，對(duì)這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生制定出相應(yīng)的考核體系。平時(shí)成績(jī)的計(jì)算上，除了傳統(tǒng)的考勤、作業(yè)分以外還設(shè)置課堂獎(jiǎng)勵(lì)分，主要是對(duì)于課堂上任課教師提出的問(wèn)題和安排的課題能夠認(rèn)真、積極準(zhǔn)備，完成或回答較好的，可給予一定的分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì)，以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課程學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和主動(dòng)性。
對(duì)于電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，主要采用平時(shí)成績(jī)與期末考查相結(jié)合的評(píng)價(jià)形式，平時(shí)成績(jī)和期末考查各占50%。平時(shí)成績(jī)主要包含學(xué)生的考勤、作業(yè)、課堂回答問(wèn)題、課下參加課題研究的情況，各部分所占比例也進(jìn)行了細(xì)分，這有助于客觀公正地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)固體物理學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。期末考查一般采用小論文的形式，小論文的題目涉及到本課程相關(guān)的前沿內(nèi)容和本課程基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索分析學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)和應(yīng)用領(lǐng)域，提高學(xué)生的綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有利于學(xué)生充分發(fā)表自己的見(jiàn)解，展現(xiàn)自己的能力，發(fā)揮自己的水平。
總之，隨著科技發(fā)展的日新月異，傳統(tǒng)固體物理學(xué)課程的教學(xué)已經(jīng)不能很好地適應(yīng)材料物理和電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)等不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的需要，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核體系針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，對(duì)培養(yǎng)不同專(zhuān)業(yè)的創(chuàng)新型人才具有非常重要的作用。
注釋
① 付殿玲，郭文躍，趙聯(lián)明.“固體物理”課程教學(xué)內(nèi)容和方法的改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2014.21：72-73.
關(guān)鍵詞：固體物理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)改革；教學(xué)方法；雙語(yǔ)教學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）21-0072-02
自20世紀(jì)50年代以來(lái)，以固體物理的能帶理論為基礎(chǔ)，固體物理學(xué)得到了飛速發(fā)展。科學(xué)家在磁學(xué)半導(dǎo)體、超導(dǎo)、激光等現(xiàn)代科學(xué)研究領(lǐng)域獲得了重大進(jìn)展，相關(guān)研究成果已經(jīng)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際生產(chǎn)力，并帶動(dòng)了相關(guān)信息科學(xué)技術(shù)群的高速發(fā)展。在20世紀(jì)50年代末，“固體物理”被采納為我國(guó)物理專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課，是在物理專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置上最為顯著的一項(xiàng)改革。[1]
固體物理學(xué)通過(guò)研究固體的結(jié)構(gòu)，及組成固體的粒子之間相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)闡明其性能和用途。固體物理學(xué)涉及的內(nèi)容包括固體中的原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)合規(guī)律、固體電子運(yùn)動(dòng)方程及能帶結(jié)構(gòu)、金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制、半導(dǎo)體的基本原理、超導(dǎo)性的基本規(guī)律等，因此，“固體物理”已成為物理學(xué)科和材料學(xué)科的專(zhuān)業(yè)主干課之一。中國(guó)石油大學(xué)（華東）為教育部直屬的行業(yè)特色鮮明的工科重點(diǎn)大學(xué)，目前“固體物理”課程已在材料物理、材料科學(xué)與工程、光信息科學(xué)與技術(shù)三個(gè)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)，并擬在應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)。
本文從中國(guó)石油大學(xué)（華東）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）目前的固體物理本科教學(xué)實(shí)際情況出發(fā)，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)對(duì)固體物理知識(shí)需求的不同，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，并結(jié)合現(xiàn)代多媒體技術(shù)對(duì)教學(xué)手段和方法提出合理改革措施并在授課過(guò)程中進(jìn)行了實(shí)踐。
一、教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐―― “一個(gè)平臺(tái)，三個(gè)知識(shí)模塊”教學(xué)模式的建立
“固體物理”課程內(nèi)容豐富，體系龐大，涉及到“普通物理”“理論力學(xué)”“量子力學(xué)”“熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理”等多門(mén)課程，而目前國(guó)內(nèi)各個(gè)高校“固體物理”課程的授課學(xué)時(shí)受到了總學(xué)時(shí)的限制。因此如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)把固體物理的精髓講授給學(xué)生，需要針對(duì)學(xué)生的不同專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和對(duì)固體物理的要求來(lái)精選授課內(nèi)容。
我校有三個(gè)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)“固體物理”課程，分別為材料物理專(zhuān)業(yè)（64學(xué)時(shí)專(zhuān)業(yè)必修課）、材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)（32學(xué)時(shí)專(zhuān)業(yè)限選課）、光信息科學(xué)與技術(shù)（32學(xué)時(shí)專(zhuān)業(yè)限選課）。由于各個(gè)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)及對(duì)固體物理的要求不同，因此在授課過(guò)程中授課內(nèi)容必定有所差異。
我校材料物理專(zhuān)業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后一部分在企事業(yè)單位從事材料分析與檢測(cè)或材料制備工作，一部分繼續(xù)讀研深造。學(xué)生在大學(xué)前兩年的學(xué)習(xí)中已系統(tǒng)學(xué)過(guò)“普通物理”“量子力學(xué)”“熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理”等課程，物理背景明顯，物理知識(shí)扎實(shí)，并且在以后的學(xué)習(xí)和工作中對(duì)固體物理要求較高。根據(jù)這一實(shí)際情況，筆者選用山東大學(xué)出版的物理基地班教材，在對(duì)材料物理專(zhuān)業(yè)講授時(shí)主要包含以下六部分內(nèi)容：一是晶體的結(jié)構(gòu)，在這部分中主要講授固體物理的基本概念，如晶體的共性、堆積模型、布拉菲點(diǎn)陣等內(nèi)容；二是晶體的結(jié)合類(lèi)型，主要從晶體結(jié)合的物理本質(zhì)出發(fā)闡述導(dǎo)致不同結(jié)合類(lèi)型的原因；三是晶格振動(dòng)與晶體熱學(xué)性質(zhì)，在該部分中主要有簡(jiǎn)單到復(fù)雜的講解一維晶格振動(dòng)、三位晶格振動(dòng)及晶格振動(dòng)的熱容理論；四是晶體的缺陷，主要講晶體缺陷的基本量類(lèi)型、性質(zhì)及缺陷的擴(kuò)散和缺陷的統(tǒng)計(jì)；五是晶體中的電子能帶理論，主要講布洛赫波、一維晶格中近自由電子的近似、能帶理論等，并由此講解導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體形成的本質(zhì)和差異；六是自由電子論和電子的輸運(yùn)性質(zhì)，主要講電子氣的費(fèi)米統(tǒng)計(jì)，利用費(fèi)米統(tǒng)計(jì)理論和能帶理論對(duì)金屬的電導(dǎo)、熱導(dǎo)等電子輸運(yùn)特性進(jìn)行系統(tǒng)分析。該六部分內(nèi)容基本包含了晶體物理學(xué)的主要內(nèi)容，就后期學(xué)生深造所需的表面物理、非晶態(tài)物理等很少涉及。該內(nèi)容已在材料物理專(zhuān)業(yè)2004～2008級(jí)5屆學(xué)生中講授過(guò)，學(xué)生反映良好。
針對(duì)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)“固體物理”課程，其為32學(xué)時(shí)專(zhuān)業(yè)限選課。考慮到該專(zhuān)業(yè)學(xué)生沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過(guò)“理論物理”“熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理”“量子力學(xué)”等課程，物理背景相對(duì)較弱，但在先修課程中已學(xué)過(guò)“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“材料工程基礎(chǔ)”“材料力學(xué)性能”等課程，因此筆者在講授“固體物理”課程時(shí)從學(xué)生實(shí)際知識(shí)背景和學(xué)時(shí)要求出發(fā)，弱化課程涉及到的具體理論推導(dǎo)，強(qiáng)化模型思想對(duì)部分推導(dǎo)直接得到結(jié)論。從學(xué)生本身知識(shí)背景考慮，在課程教授時(shí)主要講解以下三部分內(nèi)容：一是晶體的結(jié)合類(lèi)型，該部分內(nèi)容與材料物理專(zhuān)業(yè)一致；二是晶格振動(dòng)與晶體熱學(xué)性質(zhì)，在該部分中筆者弱化理論推導(dǎo)，而是通過(guò)近似的思想給出熱容的愛(ài)因斯坦模型和德拜模型；三是晶體中的電子能帶理論，講解內(nèi)容與材料物理專(zhuān)業(yè)一致，但在授課過(guò)程中涉及到量子力學(xué)的內(nèi)容直接給出結(jié)論而略掉具體推導(dǎo)過(guò)程。與材料物理專(zhuān)業(yè)相比，材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的授課內(nèi)容和授課學(xué)時(shí)均有所減少。比如對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)和晶體的缺陷等內(nèi)容直接略掉，這是由于學(xué)生在先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)中已經(jīng)講解過(guò)，這樣就避免了不同學(xué)院在授課過(guò)程中的內(nèi)容交叉。對(duì)于想繼續(xù)考研深造的學(xué)生，筆者一般建議跟隨材料物理專(zhuān)業(yè)學(xué)生上64學(xué)時(shí)課程。該部分內(nèi)容在2002～2008級(jí)7屆學(xué)生中講授過(guò)，學(xué)生反應(yīng)較好。
光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)隸屬中國(guó)石油大學(xué)（華東）理學(xué)院，該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的物理知識(shí)較材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生教深，其專(zhuān)業(yè)就業(yè)領(lǐng)域?yàn)楣怆娮赢a(chǎn)品與技術(shù)領(lǐng)域。光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)32學(xué)時(shí)“固體物理”專(zhuān)業(yè)限選課。與材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)相比，開(kāi)設(shè)課程學(xué)時(shí)雖然相同，但學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景和對(duì)固體物理的要求并不相同。該課程主要教授以下內(nèi)容：一是晶體的結(jié)構(gòu)，該部分內(nèi)容與材料物理專(zhuān)業(yè)一致；二是晶體的結(jié)合，主要講晶體結(jié)合的物理本質(zhì)，并因此而導(dǎo)致的不同晶體結(jié)合類(lèi)型，應(yīng)力和應(yīng)變的內(nèi)容因涉及到矩陣推導(dǎo)而去掉；三是晶格振動(dòng)與晶體熱學(xué)性質(zhì)，該部分內(nèi)容與材料專(zhuān)業(yè)大概一致，但弱化具體推導(dǎo)，比如晶格振動(dòng)的長(zhǎng)波近似等內(nèi)容，直接給出結(jié)論；四是晶體的缺陷，主要講晶體缺陷的基本量類(lèi)型、性質(zhì)，而缺陷的擴(kuò)散和缺陷的統(tǒng)計(jì)只做定性分析。與材料物理專(zhuān)業(yè)相比，受到客觀原因限制，光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的授課深度有所降低，授課內(nèi)容和授課學(xué)時(shí)均有所減少。該部分內(nèi)容已在光信息科學(xué)與技術(shù)2006～2011級(jí)6屆學(xué)生中講授過(guò)，學(xué)生反應(yīng)良好。
通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容的認(rèn)真分析，并針對(duì)我校三個(gè)不同專(zhuān)業(yè)的課程特點(diǎn)及對(duì)固體物理的需求，筆者在多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了“固體物理”教學(xué)“一個(gè)平臺(tái)，三個(gè)知識(shí)模塊”的教學(xué)模式，為其他相似課程的建設(shè)提供了一定的借鑒意義。
二、教學(xué)方法和手段的改革與實(shí)踐
“固體物理”課在授課過(guò)程中涉及到較多的理論推導(dǎo)，一般采用傳統(tǒng)的板書(shū)授課形式。板書(shū)授課可以保證學(xué)生與教師思維的同步，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。但板書(shū)在課堂教學(xué)過(guò)程中會(huì)占用相當(dāng)?shù)恼n堂時(shí)間，降低課堂學(xué)習(xí)效率和信息量，且長(zhǎng)時(shí)間板書(shū)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生課堂注意力下降，主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的積極性降低。從課程特點(diǎn)來(lái)看，某些教學(xué)內(nèi)容單靠板書(shū)學(xué)生理解難度較大，比如晶體周期性結(jié)構(gòu)、密堆積模型的六角密排和立方密排、倒格矢、倒格空間等。傳統(tǒng)的課堂板書(shū)教學(xué)方式在“固體物理”教學(xué)時(shí)遇到了極大的困難。鑒于此，傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)方法需要改革。
自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，多媒體技術(shù)已成為“固體物理”教學(xué)現(xiàn)代化教學(xué)手段的重要組成部分。在“固體物理”教學(xué)過(guò)程中晶格振動(dòng)、固體、能帶理論、電子輸運(yùn)等內(nèi)容，要用到量子理論、理論力學(xué)、熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理等知識(shí)，且要用到高度抽象的波矢空間，該部分知識(shí)點(diǎn)一直是教師上課的重點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)可以把圖片、文本、聲音、視頻等諸多要素集成在一起來(lái)改變教學(xué)信息的包裝形式，直觀地用動(dòng)態(tài)的畫(huà)面解釋晶體的微觀及宏觀結(jié)構(gòu)和有關(guān)的物理規(guī)律，從而提高教學(xué)內(nèi)容的表現(xiàn)力和增強(qiáng)教學(xué)過(guò)程中的直觀感染力。而且可以方便現(xiàn)在常用“固體物理”教學(xué)模式設(shè)計(jì)，提高現(xiàn)有教學(xué)模式的教學(xué)效率和質(zhì)量，以達(dá)到優(yōu)化固體物理教學(xué)的目的。[2]如在講到晶體的密堆積模型時(shí)，學(xué)生對(duì)六角密排和立方密排感到難以理解，筆者利用3DS MAX動(dòng)畫(huà)制作軟件及MS、CASTEP等計(jì)算軟件的繪圖功能制作了晶體結(jié)構(gòu)的三維圖像及視頻，從而充分向?qū)W生展示其堆積方式及堆積過(guò)程，學(xué)生反映良好，收到了較好的教學(xué)效果。
多媒體技術(shù)授課方式同傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)相比有其自身的先進(jìn)性，如教師提前制作多媒體課件可節(jié)省大量的板書(shū)時(shí)間，可提高課堂效率、增加課堂教學(xué)內(nèi)容的信息量；多媒體課件的直觀性、新穎性特點(diǎn)，可提高學(xué)生的課堂興趣。但“固體物理”課程理論性很強(qiáng)，如果課堂教學(xué)完全依賴(lài)多媒體課件會(huì)導(dǎo)致學(xué)生忽略課程內(nèi)容學(xué)習(xí)，而把注意力轉(zhuǎn)移到課件本身上去；多媒體課件可節(jié)省課堂板書(shū)時(shí)間，增加課堂內(nèi)容的信息量，但同時(shí)導(dǎo)致課堂進(jìn)度緊湊，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中思維緊張，沒(méi)有充分的時(shí)間對(duì)知識(shí)點(diǎn)深入理解和吸收。因此，通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)過(guò)程中筆者采用了課堂“板書(shū)教學(xué)+多媒體教學(xué)”相結(jié)合的教學(xué)模式。如在講解晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，筆者通過(guò)板書(shū)提示類(lèi)型，但具體結(jié)構(gòu)通過(guò)多媒體課件展示；對(duì)于晶體熱容的模型、能帶理論等內(nèi)容，通過(guò)多媒體課件給出主要推導(dǎo)步驟，但具體推導(dǎo)過(guò)程利用板書(shū)進(jìn)行，從而增加學(xué)生的理解時(shí)間等。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，筆者對(duì)課堂板書(shū)教學(xué)+多媒體課件教學(xué)的比例進(jìn)行了探討，但得出的結(jié)論是：由于專(zhuān)業(yè)的不同和面對(duì)學(xué)生的不同，其比例關(guān)系不能一概而論，教師仍為課堂教學(xué)的主導(dǎo)，應(yīng)根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)際情況來(lái)調(diào)整其比例關(guān)系，充分發(fā)揮板書(shū)和多媒體課件的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到最佳教學(xué)效果。
三、網(wǎng)絡(luò)資源及“課堂教學(xué)+網(wǎng)絡(luò)自學(xué)”立體化教學(xué)模式的研究與實(shí)踐
在多年的“固體物理”教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，由于專(zhuān)業(yè)課的性質(zhì)，課堂教學(xué)具有難以重復(fù)性，因此學(xué)生課堂聽(tīng)課的效果很大程度上決定了學(xué)生掌握知識(shí)的程度。借助中國(guó)石油大學(xué)（華東）“固體物理”校級(jí)精品課培育項(xiàng)目的進(jìn)行，筆者嘗試進(jìn)行網(wǎng)站建設(shè)，制定了“固體物理”教學(xué)資料的上網(wǎng)計(jì)劃。目前“固體物理”課程已具備教材、教學(xué)大綱、教案、講稿、試題庫(kù)等教學(xué)輔助資料。網(wǎng)站一旦運(yùn)行，即可形成“課堂教學(xué)+網(wǎng)上自學(xué)”的立體化教學(xué)模式，從而擺脫學(xué)生僅依賴(lài)課堂學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式。
四、結(jié)束語(yǔ)
隨著21世紀(jì)固體物理學(xué)科的發(fā)展及現(xiàn)代化技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)高等教育提出了巨大挑戰(zhàn)，“固體物理”教學(xué)的改革勢(shì)在必行。通過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐和研究，在我校的“固體物理”課程教學(xué)內(nèi)容中實(shí)現(xiàn)了“一個(gè)平臺(tái)+三個(gè)知識(shí)模塊”的教學(xué)模式，對(duì)“固體物理”的教學(xué)方法和手段的改革及新的學(xué)習(xí)模式進(jìn)行了一些有意義的探索和實(shí)踐，并取得了良好的效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]黃昆，韓汝琦.固體物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1997.
以下專(zhuān)業(yè)考研需要考量子力學(xué):
中科院的理論物理專(zhuān)業(yè)、凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)、光學(xué)專(zhuān)業(yè)、光學(xué)工程專(zhuān)業(yè)、材料工程專(zhuān)業(yè)、粒子物理與原子核物理專(zhuān)業(yè)、有機(jī)化學(xué)專(zhuān)業(yè)（化學(xué)研究所）、物理學(xué)專(zhuān)業(yè)、材料力學(xué)專(zhuān)業(yè)、量子力學(xué)專(zhuān)業(yè)、理論力學(xué)專(zhuān)業(yè)等。
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20世紀(jì)80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為各個(gè)材料領(lǐng)域研究專(zhuān)家的必備工具，并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和算法的發(fā)展，計(jì)算模擬方法也已經(jīng)成為材料研究新的重要手段．計(jì)算模擬技術(shù)以物理學(xué)、化學(xué)等相關(guān)的基本理論為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境下對(duì)宏觀、介觀以及微觀的不同尺度的材料進(jìn)行多層次的模擬研究，計(jì)算材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等多方面的物理性質(zhì)，并進(jìn)一步探求這些材料的組分、結(jié)構(gòu)和功能之間的本質(zhì)規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，為實(shí)驗(yàn)制備新材料提供理論支持，變盲目的材料合成為針對(duì)材料性能的某類(lèi)特定需求來(lái)主動(dòng)地、有意識(shí)地設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)．計(jì)算模擬在材料科學(xué)中的作用已經(jīng)不僅僅停留在計(jì)算機(jī)輔助和數(shù)據(jù)處理上，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到計(jì)算模擬已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)、理論研究一樣能夠發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)現(xiàn)象、新的科學(xué)概念，從而計(jì)算模擬已經(jīng)成為第三條科學(xué)發(fā)現(xiàn)的途徑．因此，現(xiàn)代材料科學(xué)已經(jīng)不再是單純的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，計(jì)算模擬方法已成為與理論研究和實(shí)驗(yàn)方法同樣重要的研究手段，實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算成為材料研究的3大支柱[4]．而且隨著計(jì)算材料科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算模擬方法在未來(lái)的材料研究中將顯示出越來(lái)越大的應(yīng)用潛力．因此，了解和掌握材料計(jì)算和模擬的基本知識(shí)已成為現(xiàn)代材料研究工作者必備的技能之一．
材料的計(jì)算模擬方法介紹
材料的計(jì)算模擬研究是近年來(lái)飛速發(fā)展的一門(mén)新興學(xué)科和交叉學(xué)科．它綜合凝聚態(tài)物理學(xué)、理論化學(xué)、材料物理學(xué)和計(jì)算機(jī)算法等多個(gè)相關(guān)學(xué)科．它的目的是利用現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)，模擬材料的各種物理化學(xué)性質(zhì)，深入理解材料從微觀到宏觀多個(gè)尺度的各類(lèi)現(xiàn)象與性能，并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和物性進(jìn)行理論預(yù)言，從而達(dá)到設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新材料的目的．材料的多尺度計(jì)算模擬方法主要有以下幾種:
(1)第一性原理計(jì)算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法是目前研究微觀電子結(jié)構(gòu)最主要的理論方法．第一性原理計(jì)算方法只用到普朗克常數(shù)(h)，玻爾茲曼常數(shù)(kB)，光速(c)，電子靜態(tài)質(zhì)量(m0)和電子電荷電量(e)這5個(gè)基本物理變量和研究體系的基本結(jié)構(gòu)．從量子力學(xué)出發(fā)，通過(guò)數(shù)值求解薛定諤方程，計(jì)算材料的物理性質(zhì)．在密度泛函理論，局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)框架下的計(jì)算已廣泛應(yīng)用于第一性原理的電子結(jié)構(gòu)研究中，并已經(jīng)取得很大的成功．結(jié)合一些能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法，對(duì)于半導(dǎo)體和一些金屬基態(tài)性質(zhì)，如晶格常數(shù)，晶體結(jié)合能，晶體力學(xué)性質(zhì)都能夠給出與實(shí)驗(yàn)符合得很好的結(jié)果，同時(shí)能夠比較精確地描述很多體系的電子結(jié)構(gòu)(如能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、電荷密度、差分電荷密度和鍵布局等)、光學(xué)性質(zhì)(介電函數(shù)、復(fù)折射率、光吸收系數(shù)、反射光譜及光電導(dǎo)等)和磁性質(zhì)，從微觀理論角度分析和揭示材料物理性質(zhì)的起源，使實(shí)驗(yàn)者主動(dòng)對(duì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的控制，以便按照需求制備新材料．
(2)分子動(dòng)力學(xué)方法(MolecularDynamicsMethods)分子動(dòng)力學(xué)是一種確定性方法，是按照該體系內(nèi)部的內(nèi)稟動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)確定位形的轉(zhuǎn)變，跟蹤系統(tǒng)中每個(gè)粒子的個(gè)體運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律，給出微觀量(分子的坐標(biāo)、速度)與宏觀可觀測(cè)量(壓力、溫度、比熱容、彈性模量等)的關(guān)系來(lái)研究材料性能的一種方法[5]．分子動(dòng)力學(xué)方法首先需要建立系統(tǒng)內(nèi)一組分子的運(yùn)動(dòng)方程，通過(guò)求解所有分子的運(yùn)動(dòng)方程，來(lái)研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過(guò)程．對(duì)于這種多體問(wèn)題的嚴(yán)格求解，需要建立并求解體系的薛定諤方程．根據(jù)波恩－奧本海默近似，將電子的運(yùn)動(dòng)與原子核的運(yùn)動(dòng)分開(kāi)來(lái)處理，電子的運(yùn)動(dòng)利用量子力學(xué)的方法處理，而原子核的運(yùn)動(dòng)則使用經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方法處理．此時(shí)原子核的運(yùn)動(dòng)滿足經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，用牛頓定律來(lái)描述，這對(duì)于大多數(shù)材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的近似．只有處理一些較輕的原子和分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)頻率γ滿足hγ＞kBT時(shí)，才需要考慮量子效應(yīng)．
(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在簡(jiǎn)單的理論準(zhǔn)則基礎(chǔ)上(如簡(jiǎn)單的物質(zhì)與物質(zhì)或者物質(zhì)與環(huán)境相互作用)，采用反復(fù)隨機(jī)抽樣的手段，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問(wèn)題．該方法采用隨機(jī)抽樣的手法，可以模擬對(duì)象的概率與統(tǒng)計(jì)的問(wèn)題．通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)母怕誓Ｐ停摲椒ㄟ€可以解決確定性問(wèn)題，如定積分等．隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，蒙特卡洛方法已在材料、固體物理、應(yīng)用物理、化學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]．蒙特卡洛方法可以通過(guò)隨機(jī)抽樣的方法模擬材料構(gòu)成基本粒子原子和分子的狀態(tài)，省去量子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，可以模擬很大的體系．結(jié)合統(tǒng)計(jì)物理的方法，蒙特卡洛方法能夠建立基本粒子的狀態(tài)與材料宏觀性能的關(guān)系，是研究材料性能及其影響因素的本質(zhì)的重要手段．
材料專(zhuān)業(yè)引入計(jì)算模擬教學(xué)的探索
材料計(jì)算的目的在于理解和發(fā)現(xiàn)新的材料性能及其物理本質(zhì)．計(jì)算已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)和形式理論一樣成為材料研究的3大支柱之一．為學(xué)生將來(lái)能夠有更高的起點(diǎn)研究材料科學(xué)，適應(yīng)新形勢(shì)下材料研究方法，培養(yǎng)具有寬廣材料科學(xué)基礎(chǔ)，掌握材料現(xiàn)代研究手段的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)人才．我們?cè)诒究平虒W(xué)階段就應(yīng)該有計(jì)劃的引入和加強(qiáng)計(jì)算模擬方法的教學(xué)．采用的教學(xué)形式可以結(jié)合實(shí)際情況，靈活的應(yīng)用．近年來(lái)我們采取的教學(xué)方式主要有以下3種方式:(1)開(kāi)設(shè)計(jì)算材料學(xué)類(lèi)課程在2006年物理與電子信息學(xué)院材料物理與化學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中已經(jīng)確定《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》課程為專(zhuān)業(yè)選修課程，學(xué)時(shí)分別為36學(xué)時(shí)和54學(xué)時(shí)．《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》課程偏重實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)上機(jī)操作學(xué)習(xí)計(jì)算軟件的基本原理和使用方法．主要教學(xué)內(nèi)容包括:材料學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用;材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型;材料科學(xué)研究中常用的數(shù)值分析方法;材料科學(xué)研究中主要物理場(chǎng)的數(shù)值模擬;材料科學(xué)與行為工藝的計(jì)算機(jī)模擬;材料數(shù)據(jù)庫(kù)和新材料、新合金的設(shè)計(jì);材料加工過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制;計(jì)算機(jī)在材料檢測(cè)中的應(yīng)用;材料研究科學(xué)中的數(shù)據(jù)和圖像處理;互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用等9部分內(nèi)容，基本涵蓋當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)研究中應(yīng)用的各個(gè)方面．《計(jì)算物理》課程則以理論教學(xué)為主，偏重物理基本原理的介紹．主要教學(xué)內(nèi)容包括:計(jì)算物理學(xué)發(fā)展的最新?tīng)顩r;蒙特卡洛方法及其若干應(yīng)用;有限差分方法;分子動(dòng)力學(xué)方法;密度泛函理論;計(jì)算機(jī)代數(shù);高性能計(jì)算和并行算法等8部分內(nèi)容．計(jì)算材料類(lèi)課程的開(kāi)設(shè)注重理論和實(shí)踐并重的原則，在講解基本原理的同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手上機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，因此，經(jīng)過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步具備利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行材料模擬的能力．部分選修計(jì)算材料類(lèi)課程的同學(xué)在學(xué)習(xí)中對(duì)計(jì)算模擬產(chǎn)生了極大的興趣，在大四時(shí)選擇材料計(jì)算相關(guān)課題作為本科畢業(yè)論文選題．例如，08屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnS摻雜Cu光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究》和《布朗運(yùn)動(dòng)的蒙特卡洛模擬》，09屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnO電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究》，11屆學(xué)生的畢業(yè)論文《晶格熱容的理論計(jì)算》和《簡(jiǎn)立方晶體結(jié)構(gòu)能量分布的理論模擬》等均為材料計(jì)算和模擬相關(guān)課題，并且有多人的畢業(yè)論文被評(píng)為優(yōu)秀畢業(yè)論文．個(gè)別優(yōu)秀的學(xué)生讀研后繼續(xù)從事材料的計(jì)算模擬相關(guān)研究．通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，計(jì)算材料相關(guān)課程的開(kāi)設(shè)對(duì)于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的理論分析能力有極大地幫助．(2)在材料相關(guān)的理論課程中加入計(jì)算模擬方法介紹雖然已經(jīng)在材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》等材料計(jì)算相關(guān)的課程，但這兩門(mén)課均為專(zhuān)業(yè)選修課，只有選修相關(guān)課程的學(xué)生才能得到相應(yīng)的計(jì)算模擬培訓(xùn)，受眾面還比較窄．因此，為使更多的學(xué)生了解到材料模擬計(jì)算的相關(guān)理論和知識(shí)，在材料專(zhuān)業(yè)主干課的教學(xué)中也適時(shí)地加入相關(guān)的計(jì)算模擬方法的介紹，從而擴(kuò)大計(jì)算模擬知識(shí)的普及面．例如，在《固體物理》課程中，當(dāng)講解到能帶理論一章時(shí)，我們會(huì)在本章結(jié)束時(shí)，加入一次課，著重介紹基于第一性原理的平面波贗勢(shì)計(jì)算方法計(jì)算材料的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度等以及第一性原理計(jì)算的常用軟件(CASTEP、VASP等)．一方面，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識(shí)加以直觀化和適度的擴(kuò)展，另一方面也進(jìn)一步普及第一性原理計(jì)算的相關(guān)知識(shí)．在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中講解到相平衡與相圖一章時(shí)，我們會(huì)在本章內(nèi)容結(jié)束后介紹相圖計(jì)算近年來(lái)的發(fā)展現(xiàn)狀，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)計(jì)算方法、熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的結(jié)合、第一性原理與相圖計(jì)算方法的結(jié)合，并簡(jiǎn)要介紹今后相圖計(jì)算可能的發(fā)展方向[7]．在晶體缺陷內(nèi)容的教學(xué)中，穿插介紹利用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算面心立方金屬空位和間隙原子點(diǎn)缺陷的形成能的方法．通過(guò)在課程教學(xué)中穿插入計(jì)算模擬方法的介紹，一方面也加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，另一方面開(kāi)闊了學(xué)生的眼界．(3)舉辦計(jì)算模擬相關(guān)的學(xué)術(shù)講座．自從2009年以來(lái)，物理與電子信息學(xué)院從事計(jì)算模擬研究的教師每學(xué)期都結(jié)合自身的科研情況舉辦面向全院學(xué)生的學(xué)術(shù)講座．例如在2011至2012學(xué)年第二學(xué)期，我們舉辦兩場(chǎng)學(xué)術(shù)講座，分別是《氧化鋅晶體及其摻雜的第一性原理研究》以及《可見(jiàn)光響應(yīng)半導(dǎo)體光催化材料的結(jié)構(gòu)和能帶設(shè)計(jì)》，教師在講座中介紹自己的科研情況，同時(shí)也使學(xué)生了解到如何把學(xué)到的計(jì)算模擬知識(shí)應(yīng)用到科研實(shí)踐中去，讓學(xué)生體會(huì)到如何利用計(jì)算模擬預(yù)測(cè)材料的物理性質(zhì)以及指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)的研究方式，提高學(xué)生自覺(jué)學(xué)習(xí)計(jì)算模擬方法的積極性．
結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算模擬方法在材料物理性質(zhì)預(yù)測(cè)、材料設(shè)計(jì)、合成和評(píng)價(jià)諸多方面有許多突破性的進(jìn)展，計(jì)算模擬已經(jīng)和實(shí)驗(yàn)、理論成為材料研究的3大支柱，掌握計(jì)算模擬方法成為現(xiàn)代材料科學(xué)研究的必備手段之一，因此在材料科學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)展計(jì)算模擬方法的教學(xué)是十分迫切的．經(jīng)過(guò)這幾年對(duì)材料相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)計(jì)算模擬表現(xiàn)出極大的興趣，教學(xué)上也取得相應(yīng)的教學(xué)成果．總之，在材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中引入計(jì)算模擬方法的教學(xué)是可行的，也是十分必要的，它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的思維和探索的能力具有重要的支持作用．
作者：劉建軍尹新國(guó)張金鋒路彥峰單位：淮北師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院
關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；工程實(shí)踐；綜合能力
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0025-02
我國(guó)已經(jīng)連續(xù)多年全球鋼鐵產(chǎn)銷(xiāo)第一，同時(shí)已連續(xù)7年穩(wěn)居全球汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)第一大國(guó)寶座，如今正在向鋼鐵強(qiáng)國(guó)和汽車(chē)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。由大變強(qiáng)的過(guò)程迫切需要“創(chuàng)新”，同時(shí)也需要培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人士的“工匠”精神，社會(huì)“創(chuàng)新”與“工匠”精神結(jié)合，可以使得我們的制造強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在課程教學(xué)中進(jìn)行這方面的探索我們工科老師責(zé)無(wú)旁貸。《金屬力學(xué)性能》、《熱處理工藝學(xué)》是金屬材料工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課。《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程是我校于2010年后開(kāi)設(shè)的本科生專(zhuān)業(yè)選修課。在工科學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程中，教學(xué)方法方面始終存在是否接地氣并有所創(chuàng)新、能否真正提高學(xué)生綜合素養(yǎng)的問(wèn)題[1，2]。本文總結(jié)《金屬力學(xué)性能》、《熱處理工藝學(xué)》和《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程的教學(xué)改革探索經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)案例教學(xué)結(jié)合實(shí)踐機(jī)會(huì)的鍛煉，有助于幫助學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，顯著提升金屬材料工程專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生的綜合能力，使得工科生有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。從2011年開(kāi)始我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)就探索結(jié)合教師自身應(yīng)用研究課題的成果和經(jīng)驗(yàn)，案例教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，以全新教學(xué)方式探索提升工科生綜合能力的教學(xué)改革嘗試。《金屬力學(xué)性能》、《熱處理工藝學(xué)》和《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程教學(xué)改革的嘗試正好契合了培養(yǎng)本科生在實(shí)踐中“創(chuàng)新”，并在細(xì)微處培養(yǎng)工科生“工匠”精神的目標(biāo)。
一、主要教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)
以《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程為例，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程檢測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代物理模擬作為一門(mén)新興技術(shù)已引起世界各國(guó)科學(xué)界和工程界的廣泛關(guān)注，應(yīng)用的范圍迅速擴(kuò)大，并已成為21世紀(jì)材料研究的主要方法和手段。課程主要介紹物理模擬技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)，綜述國(guó)際國(guó)內(nèi)在物理模擬試驗(yàn)裝置的發(fā)展歷程，以及全球在物理模擬技術(shù)應(yīng)用與交流方面所開(kāi)展的工作，并針對(duì)我國(guó)物理模擬技術(shù)領(lǐng)域存在的問(wèn)題，對(duì)今后研究發(fā)展的方向進(jìn)行展望和建議。課程建設(shè)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)注重理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，同時(shí)結(jié)合教師自身應(yīng)用研究課題的成果和經(jīng)驗(yàn)，將典型案例滲透進(jìn)課堂教學(xué)的各環(huán)節(jié)，并適當(dāng)給以學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生初步了解諸如材料高溫性能測(cè)試分析、鋼板連續(xù)退火模擬研發(fā)汽車(chē)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板新品種、材料高溫動(dòng)態(tài)相變特性研究、材料熱變形中的形變?cè)俳Y(jié)晶過(guò)程和組織演變規(guī)律研究、材料的高溫脆性和形成機(jī)理、材料的焊接模擬研究等物理模擬技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容等方方面面。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)各種金屬材料開(kāi)發(fā)過(guò)程和熱加工過(guò)程的物理模擬方法有所認(rèn)識(shí)，對(duì)物理模擬的主要手段、方法、途徑和效果由了解到理解，再到積極參與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，親自動(dòng)手完成方案，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理與總結(jié)，最終牢牢掌握2～3項(xiàng)最常用的經(jīng)典物理模擬技術(shù)和研究方法。
二、教學(xué)各環(huán)節(jié)的案例滲透
進(jìn)入21世紀(jì)，汽車(chē)鋼研發(fā)的工作主要集中在開(kāi)發(fā)新型的高強(qiáng)度鋼，為超輕型車(chē)身計(jì)劃配套的新型鋼板，如雙相鋼（DP）、相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP）、復(fù)相鋼（CP）、鐵素體貝氏體鋼（FB）、高擴(kuò)孔鋼（HE）、孿晶誘發(fā)塑性鋼（TWIP）、淬火配分（Q&P）鋼、馬氏體鋼（Mart）等。超高強(qiáng)度汽車(chē)板中的一些新品種，如Q&P、TWIP鋼、第三代汽車(chē)用鋼等，還正在不斷開(kāi)發(fā)、優(yōu)化和推廣應(yīng)用中。在象牙塔里的本科生對(duì)以上這些新品種鋼種卻缺乏關(guān)注或知之甚少。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，結(jié)合案例，讓學(xué)生耳目一新，興趣高漲，進(jìn)入一個(gè)主動(dòng)學(xué)習(xí)材料研究方法和應(yīng)用技術(shù)的狀態(tài)。
教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)注重理論實(shí)踐的緊密結(jié)合，可將如下案例引入教學(xué)中。
1.亞溫淬火案例與輕量化材料雙相鋼。《熱處理工藝學(xué)》之淬火章節(jié)，關(guān)于亞溫淬火技術(shù)，引入汽車(chē)輕量化的一大類(lèi)主導(dǎo)材料――雙相鋼。通過(guò)對(duì)新品種材料的組織設(shè)計(jì)，設(shè)定亞溫淬火工藝、實(shí)施，觀察材料組織，測(cè)定其力學(xué)性能，最終揭示材料、工藝、組織和性能的變化，分析其演變的規(guī)律。
2.動(dòng)態(tài)CCT案例與熱沖壓技術(shù)。《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程之材料高溫動(dòng)態(tài)相變特性（動(dòng)態(tài)CCT）研究章節(jié)，以汽車(chē)輕量化進(jìn)程中最熱點(diǎn)的熱沖壓鋼應(yīng)用技術(shù)研究為驅(qū)動(dòng)，研究熱沖壓鋼在高溫形變中的相變特性，將方案設(shè)計(jì)、實(shí)施和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析導(dǎo)入教學(xué)，讓學(xué)生了解形變影響材料相變特性的一些規(guī)律和注意點(diǎn)。
3.汽車(chē)碰撞案例與安全。《金屬力學(xué)性能》之金屬的沖擊性能章節(jié)，將汽車(chē)碰撞案例引入，結(jié)合汽車(chē)碰撞特性評(píng)價(jià)辦法和安全法規(guī)歷史沿革的介紹，讓學(xué)生在震撼人心的血淋淋的畫(huà)面引導(dǎo)下開(kāi)始學(xué)習(xí)碰撞相關(guān)的性能指標(biāo)、評(píng)價(jià)方法，并展開(kāi)思索。
4.焊接物理模擬案例。案例4：《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程材料的焊接模擬研究，結(jié)合汽車(chē)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼新品種在應(yīng)用中焊接特性研究的需求，通過(guò)應(yīng)用焊接物理模擬技術(shù)，對(duì)材料的焊接接頭可能存在的各溫度區(qū)域（熔融區(qū)、過(guò)熱區(qū)、重結(jié)晶區(qū)、部分重結(jié)晶區(qū)、兩相區(qū)、低溫?zé)嵊绊憛^(qū)、淬火鋼種中的回火區(qū)等）的組織演變和性能展開(kāi)深入的追蹤和分析，揭示接頭各區(qū)性能轉(zhuǎn)變的根本原因是組織演變，控制工藝可以有效控制組織，從而得到良好的接頭性能。
5.連續(xù)退火模擬技術(shù)案例與新鋼種開(kāi)發(fā)。案例5：《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程之鋼板連續(xù)退火模擬技術(shù)章節(jié)：介紹研發(fā)汽車(chē)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板新品種，結(jié)合作者所在課題組承擔(dān)的國(guó)家科技支撐、“973”和國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目的需求，研究開(kāi)發(fā)系列雙相鋼、系列相變塑性鋼、孿晶塑性鋼等新鋼種。一張張非常簡(jiǎn)單的熱處理工藝曲線圖加上一組組材料的金相組織圖片，讓學(xué)生體會(huì)到材料的組織決定性能，了解調(diào)控組織是制備高品質(zhì)材料的關(guān)鍵所在。“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（上海大學(xué)金屬材料工程專(zhuān)業(yè)）案例教學(xué)的實(shí)踐探索發(fā)現(xiàn)：典型案例的引入讓工學(xué)專(zhuān)業(yè)課程的課堂學(xué)習(xí)氣氛非常活躍，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力大了，課堂內(nèi)外師生之間、學(xué)生之間的互動(dòng)交流熱烈了，學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法和思路也在互動(dòng)與交流中得到極大拓展，將大學(xué)本科生卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃落到了實(shí)處。形成了學(xué)生課內(nèi)全神貫注、交流活躍，課外主動(dòng)花時(shí)間檢索資料、拓寬知識(shí)面的喜人局面。
三、案例教學(xué)與工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合――提升學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)高素質(zhì)工科人才
《金屬力學(xué)性能》、《熱處理工藝學(xué)》和《材料與熱加工物理模擬技術(shù)》課程以工程材料性能、熱處理工藝、材料制備工藝路線設(shè)計(jì)、連鑄連軋以及控軋控冷工藝的物理模擬等研究為主線，進(jìn)行材料專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教學(xué)。引入案例教學(xué)，在講清基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，從社會(huì)需求驅(qū)動(dòng)以及一個(gè)個(gè)鮮活的案例中引出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生探究、討論、交流互動(dòng)，再結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師的引導(dǎo)、分析，幫助學(xué)生深入理解基本理論、基本原理，有效提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)課程的相關(guān)原理和理論學(xué)習(xí)，結(jié)合一些生動(dòng)的工程應(yīng)用案例，學(xué)生掌握的專(zhuān)業(yè)知識(shí)更牢固，在將所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去時(shí)，也產(chǎn)生了非常明顯的效果。案例教學(xué)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)探索中的成功案例不少。例如，趙同學(xué)：在本科階段就樂(lè)于實(shí)踐，很早參與到導(dǎo)師所從事的物理模擬技術(shù)應(yīng)用方向的研究當(dāng)中，撰寫(xiě)的大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目設(shè)想獲得了市級(jí)科技創(chuàng)新項(xiàng)目的支持，主要目標(biāo)是研究新一代汽車(chē)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板的高溫塑和高溫脆性區(qū)的形成機(jī)理，研究含Nb鋼中微量鈦添加對(duì)改善新品鋼種高溫塑性的作用機(jī)制。發(fā)現(xiàn)微鈦的加入有利于阻止在原始奧氏體晶粒的晶界上形成對(duì)高溫塑性非常不利的微細(xì)析出相NbC，鋼種的析出相主要是以NbTiCN顆粒的形式析出，并存在于原始組織中的TiN顆粒上，彌散分布，顆粒的尺寸也相對(duì)較大。這種較大尺寸的彌散析出相對(duì)高溫塑性的不利影響顯著降低。顯示出其理論實(shí)踐兼顧的綜合能力。甘同學(xué)更是案例教學(xué)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)探索中的成功案例。本科階段就專(zhuān)注于超高強(qiáng)度汽車(chē)用鋼高溫壓縮變形行為研究的他，在實(shí)踐中將物理模擬技術(shù)課程中的理論知識(shí)鞏固并拓展，工科生綜合能力提升的效果在他身上尤為顯著，自己申請(qǐng)獲批的大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目完成得很出色。該同學(xué)直升研究生，在獲知直升消息后，學(xué)習(xí)與實(shí)踐并重，挑起了助研的重任，不斷挑戰(zhàn)新課題和新任務(wù)，開(kāi)動(dòng)腦筋，思索和分析，動(dòng)腦動(dòng)手，率領(lǐng)一眾人馬解決了助研實(shí)踐當(dāng)中不斷遇到的一個(gè)又一個(gè)新問(wèn)題，成為了導(dǎo)師的最得力助手。這些學(xué)生的綜合素質(zhì)已經(jīng)完全符合卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃對(duì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，不辜負(fù)“卓越”二字。
通過(guò)案例教學(xué)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的探索發(fā)現(xiàn)，兩者有機(jī)結(jié)合對(duì)有效強(qiáng)化工科生綜合能力的效果非常好。在理論教學(xué)、案例教學(xué)、學(xué)生實(shí)際動(dòng)手參與工程實(shí)踐、理論實(shí)際緊密結(jié)合中，金屬材料工程本科學(xué)生的綜合素質(zhì)大為提高。
致謝：本文得到教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（上海大學(xué)金屬材料工程專(zhuān)業(yè)）以及“上海市教委”重點(diǎn)課程《金屬力學(xué)性能》“等項(xiàng)目的資助，在此表示感謝。
參考文獻(xiàn)：
1結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的知識(shí)培養(yǎng)目標(biāo)
物理當(dāng)中與機(jī)械聯(lián)系比較緊密的內(nèi)容包括：1）力學(xué)方面：農(nóng)業(yè)機(jī)械制造當(dāng)中在選擇材料的時(shí)候，其力學(xué)性能是我們考慮的最為重要的一個(gè)方面；農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在工作過(guò)程中，各零件的受力情況對(duì)于機(jī)械能否正常、安全工作是至關(guān)重要的；金屬切削過(guò)程中必須要考慮材料和刀具的受力問(wèn)題等等，這些內(nèi)容都跟力學(xué)內(nèi)容息息相關(guān)。2）壓力和壓強(qiáng)：液壓和氣壓傳動(dòng)是農(nóng)業(yè)機(jī)械當(dāng)中非常重要的一種傳動(dòng)形式，而在液壓和氣壓傳動(dòng)技術(shù)當(dāng)中，其基礎(chǔ)知識(shí)正是物理學(xué)當(dāng)中的壓力和壓強(qiáng)方面的內(nèi)容。如果在物理教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)聯(lián)系這方面的內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生更好的掌握液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)將會(huì)非常有幫助。3）運(yùn)動(dòng)學(xué)方面：在農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的核心課程《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》當(dāng)中，充斥著物理運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的相關(guān)概念和規(guī)律[2]，比如：位移、速度、加速度、角位移、角加速度、動(dòng)平衡、動(dòng)壓力、傳動(dòng)角、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等等，如果缺乏相關(guān)的物理學(xué)知識(shí)，在學(xué)習(xí)這些課程時(shí)的困難就可想而知。除此之外，物理與農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的聯(lián)系還有很多方面，我們?cè)谖锢斫虒W(xué)的過(guò)程中一定要注意這些聯(lián)系，并提前對(duì)學(xué)生指出，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)將更具針對(duì)性，不論是對(duì)物理還是與物理相關(guān)課程的學(xué)習(xí)將會(huì)起到極大地幫助。
2結(jié)合機(jī)械專(zhuān)業(yè)的能力培養(yǎng)目標(biāo)
農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)對(duì)于學(xué)生的能力培養(yǎng)目標(biāo)是多方面的，包括動(dòng)手實(shí)踐的操作能力、科學(xué)研究的能力、科技開(kāi)發(fā)的能力以及組織管理能力等，而其中最為核心的則是實(shí)踐動(dòng)手操作能力。而物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于對(duì)于學(xué)生動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)具有不可忽視的作用。同一個(gè)理論可以用不同的材料、不同的方法來(lái)加以驗(yàn)證，那么我們可以通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生盡可能地用農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的相關(guān)知識(shí)來(lái)加以驗(yàn)證，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己制造實(shí)驗(yàn)用具，自己分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣既可以最大限度的鍛煉同學(xué)們的動(dòng)手能力，又加深了物理和機(jī)械之間的聯(lián)系，可以極大地提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。
3結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)
農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)要求學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜茖W(xué)精神、大膽地創(chuàng)新精神以及用于嘗試和探索的精神。縱觀物理史，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)物理的發(fā)展正是這樣一些精神不斷發(fā)展的過(guò)程，沒(méi)有一批又一批的物理學(xué)家大膽地假設(shè)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜甲C，以及不斷質(zhì)疑和不斷求索，物理絕不會(huì)有今天這樣的發(fā)展結(jié)果，世界也絕不會(huì)是今天這個(gè)樣子。所以在物理教學(xué)過(guò)程中為滿足這種科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，在講到相關(guān)內(nèi)容的時(shí)候不妨適當(dāng)增加一些物理學(xué)史的內(nèi)容。
4結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的人文素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)
不論對(duì)于哪個(gè)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，學(xué)生人文素養(yǎng)的培養(yǎng)都應(yīng)該是其共同追求的目標(biāo)之一。人文素養(yǎng)的提高有利于人和自然、人和社會(huì)以及人和人之間的和諧相處，有利于社會(huì)的進(jìn)步和人類(lèi)的文明，有利于人自身幸福感的提升，從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，人文素養(yǎng)的培養(yǎng)對(duì)于學(xué)生的意義來(lái)說(shuō)極為重要。除了專(zhuān)門(mén)與人文素養(yǎng)有關(guān)的課程以外，物理也應(yīng)該成為提高人文素養(yǎng)的一門(mén)極為重要的課程，翻開(kāi)物理學(xué)的發(fā)展演變歷史，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它其實(shí)就是一部人類(lèi)社會(huì)精神文明與物質(zhì)文明的發(fā)展史。換句話說(shuō)物理學(xué)承載著人類(lèi)文明的歷程[3]。而人類(lèi)文明史正是人文精神的體現(xiàn)，人文素養(yǎng)又是人文精神的具體表現(xiàn)。物理學(xué)的思想方法對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)甚至理工科學(xué)生人生觀、價(jià)值觀的形成大有裨益。為了充分發(fā)揮物理在人文素養(yǎng)提高方面的作用，在物理教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該注重物理學(xué)基本概念的人文涵義，關(guān)注物理學(xué)與哲學(xué)的淵源及密切關(guān)系，在內(nèi)容設(shè)置上注意與物理學(xué)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題。對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，任何一門(mén)課程的學(xué)了課程自身的要求以外，更要盡可能考慮它與本專(zhuān)業(yè)的聯(lián)系，形成適合本專(zhuān)業(yè)的獨(dú)特的教學(xué)特點(diǎn)，應(yīng)該是所有課程教學(xué)改革中都應(yīng)該思考的一個(gè)方面。惟其如此，才能最大程度的發(fā)揮該課程在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方面的作用。物理作為農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程，那么首先它就應(yīng)該服從于本專(zhuān)業(yè)的對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，那么我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中就應(yīng)當(dāng)牢牢把握住這一點(diǎn)，結(jié)合物理自身的特點(diǎn)使物理教學(xué)真正成為一門(mén)農(nóng)業(yè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)課程。
作者：肖彬 單位：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究生院的專(zhuān)業(yè)各有特色。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究生院專(zhuān)業(yè)有計(jì)算數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)與控制論、物理學(xué)、理論物理、粒子物理與原子核物理、原子與分子物理、等離子體物理、凝聚態(tài)物理、聲學(xué)、光學(xué)、無(wú)線電物理、無(wú)機(jī)化學(xué)等專(zhuān)業(yè)。
哈工大研究生院國(guó)家重點(diǎn)培育學(xué)科2個(gè)；博士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科27個(gè)，碩士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科41個(gè)，博士專(zhuān)業(yè)學(xué)位授權(quán)點(diǎn)1個(gè)，碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位授權(quán)點(diǎn)10個(gè)，博士后科研流動(dòng)站24個(gè)。
在教育部第三輪學(xué)科評(píng)估中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究生院有10個(gè)一級(jí)學(xué)科排名位居全國(guó)前五位，其中力學(xué)學(xué)科排名全國(guó)第一。材料科學(xué)、工程學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境與生態(tài)學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)與生物化學(xué)等8個(gè)學(xué)科進(jìn)入ESI全球前百分之1的研究機(jī)構(gòu)行列，其中材料科學(xué)、工程學(xué)已進(jìn)入全球前千分之1的研究機(jī)構(gòu)行列。
碩士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科有哲學(xué)、理論經(jīng)濟(jì)學(xué)、應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、社會(huì)學(xué)、理論、物理學(xué)、化學(xué)、海洋科學(xué)、生物學(xué)、科學(xué)技術(shù)史、統(tǒng)計(jì)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械工程、光學(xué)工程等專(zhuān)業(yè)。
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關(guān)鍵詞：專(zhuān)業(yè)建設(shè)；“十三五”學(xué)科專(zhuān)業(yè)規(guī)劃；人才培養(yǎng)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）05-0014-02
一、“十二五”期間物理學(xué)科專(zhuān)業(yè)建設(shè)概況
新師大物理學(xué)專(zhuān)業(yè)經(jīng)過(guò)“十二五”期間的建設(shè)逐步形成了以本科生教育為基礎(chǔ)，研究生教育為抓手的人才培養(yǎng)機(jī)制。學(xué)院現(xiàn)有物理系、電子信息科學(xué)與技術(shù)系和綜合實(shí)驗(yàn)室三個(gè)部門(mén)，包含基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)室、近代物理實(shí)驗(yàn)室、物理教法實(shí)驗(yàn)室和電子與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室4大實(shí)驗(yàn)室15個(gè)實(shí)驗(yàn)分室，逐步形成了本科教育、研究生教育、成人教育、繼續(xù)教育、短期培訓(xùn)的綜合辦學(xué)體系。為響應(yīng)學(xué)校“十三五”規(guī)劃中的新能源新材料、信息技術(shù)應(yīng)用等重大發(fā)展戰(zhàn)略方向的需求，學(xué)院在物理學(xué)和電子信息科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上，新增應(yīng)用物理學(xué)本科非師范專(zhuān)業(yè)，這將為自治區(qū)“三化”建設(shè)所需要能源、材料、電力、郵電、廣播電視、通信、信息技術(shù)等行業(yè)培養(yǎng)合格人才。學(xué)院一方面積極培養(yǎng)及引進(jìn)物理及電子信息專(zhuān)業(yè)博士，另一方面在本科及研究生培養(yǎng)模式上加大改革力度，積極與內(nèi)地高校洽談聯(lián)合培養(yǎng)本科生及研究生的新模式和途徑。
碩士點(diǎn)建設(shè)方面，形成物理學(xué)一級(jí)學(xué)科為引領(lǐng)，三個(gè)二級(jí)學(xué)科及物理課程與教學(xué)論專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)共同發(fā)展的良好局面。現(xiàn)圍繞新疆礦物發(fā)光特性及機(jī)理、團(tuán)簇物理及碳納米材料、量子信息及理論、統(tǒng)計(jì)與凝聚態(tài)理論、激光光譜學(xué)、納米尺度物質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控及其物理化學(xué)性質(zhì)、發(fā)光物理與光電子理論為主要研究方向，逐步形成了自己的研究特色和優(yōu)勢(shì)。
十二五期間，物電學(xué)院各類(lèi)教學(xué)、科研平臺(tái)有了新的突破，在中央財(cái)政支持地方高校省部共建光學(xué)實(shí)驗(yàn)室和理論物理自治區(qū)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基礎(chǔ)上，申報(bào)立項(xiàng)了新疆礦物發(fā)光材料及其微結(jié)構(gòu)教育廳級(jí)實(shí)驗(yàn)室、物理教育專(zhuān)業(yè)校級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心、新型發(fā)光材料與納米微結(jié)構(gòu)校級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)生科技創(chuàng)新中心等教學(xué)科研平臺(tái)，為學(xué)院的學(xué)科專(zhuān)業(yè)發(fā)展，師資隊(duì)伍建設(shè)、本科及研究生培養(yǎng)提供了資金支持。
二、物理學(xué)科專(zhuān)業(yè)建設(shè)中存在的主要問(wèn)題
1.學(xué)科建設(shè)總體水平有待提高，合理的布局學(xué)科方向是關(guān)鍵。申報(bào)物理學(xué)一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)和電子信息一級(jí)碩士學(xué)位點(diǎn)申請(qǐng)一旦獲得立項(xiàng)建設(shè)，現(xiàn)有師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)及層次的優(yōu)化問(wèn)題會(huì)立刻顯現(xiàn)，如何把現(xiàn)有的團(tuán)隊(duì)快速、有效地發(fā)展成為各方面合理的高素質(zhì)團(tuán)隊(duì)，如何合理布局新的學(xué)科方向?qū)⑹莻€(gè)挑戰(zhàn)。
2.目前還沒(méi)有形成層次分明和獨(dú)樹(shù)一幟的特色專(zhuān)業(yè)。如何將現(xiàn)有的理論物理學(xué)科優(yōu)勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科技發(fā)展需要的新興學(xué)科、交叉學(xué)科還有待于進(jìn)一步明確思路，既要與區(qū)內(nèi)高校有所區(qū)別，建設(shè)出自己的特色，又要符合新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)需求，目前的學(xué)科方向在產(chǎn)學(xué)研方面結(jié)合得不是很緊密，缺乏思想上的解放，方向的轉(zhuǎn)變存在一定的困難。
3.教師隊(duì)伍、辦學(xué)空間和走出去工作有待于加強(qiáng)。面對(duì)民漢學(xué)生統(tǒng)一培養(yǎng)的新模式，如何培養(yǎng)出思想上先進(jìn)，專(zhuān)業(yè)上扎實(shí)的物理雙語(yǔ)師資的問(wèn)題上沒(méi)有進(jìn)行特別深入的調(diào)研和全方位的研究。另外，如何使我院相關(guān)學(xué)科走向國(guó)際化也亟待大膽探索。師資隊(duì)伍建設(shè)還不足以適應(yīng)十三五期間的發(fā)展要求。十二五期間，我院主要與三所國(guó)內(nèi)知名高校簽訂了委托培養(yǎng)本科生協(xié)議，有十多人次已經(jīng)派出，開(kāi)局很好，但與我院本科生總量相比明顯不足，學(xué)術(shù)交流偏少。
4.部分專(zhuān)業(yè)方向缺乏優(yōu)秀的學(xué)科帶頭人，學(xué)科方向有待于進(jìn)一步明確。教師的教學(xué)科研工作未能緊緊圍繞主攻方向展開(kāi)，科研力量分散，協(xié)同攻關(guān)能力較弱，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，y以爭(zhēng)取到國(guó)家甚至是國(guó)際級(jí)重大重點(diǎn)聯(lián)合科研項(xiàng)目。
5.教學(xué)科研成果含金量有待提高。目前學(xué)院獲得的省部級(jí)以上教學(xué)研究獎(jiǎng)勵(lì)、國(guó)家級(jí)重大重點(diǎn)科研項(xiàng)目、高學(xué)術(shù)價(jià)值論文、重大發(fā)明專(zhuān)利等方面比較缺乏，尤其是成果轉(zhuǎn)化方面有待于提高。更為緊迫的是，如何盡早實(shí)現(xiàn)服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和真正意義上推進(jìn)就業(yè)是亟待去解決的問(wèn)題。
6.對(duì)新的教育碩士學(xué)位點(diǎn)規(guī)劃有所欠缺。除了現(xiàn)有的教育碩士學(xué)位點(diǎn)以外，在專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位點(diǎn)建設(shè)方面，對(duì)新的實(shí)踐性研究生教育最佳切入點(diǎn)和詳細(xì)規(guī)劃方案上的探索尚為缺乏。研究生聯(lián)合培養(yǎng)的模式雖然有共享資源的優(yōu)勢(shì)，但缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)性，目前學(xué)院碩士生導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)還有待于加強(qiáng)，為做好內(nèi)部培養(yǎng)做準(zhǔn)備，另外研究生辦學(xué)規(guī)模也有待于加強(qiáng)。
7.專(zhuān)業(yè)建設(shè)各項(xiàng)支撐有待加強(qiáng)。學(xué)科專(zhuān)業(yè)建設(shè)中，缺乏多渠道籌措經(jīng)費(fèi)的能力；高層次學(xué)術(shù)交流活動(dòng)偏少；起支撐作用的新的實(shí)驗(yàn)基地缺乏，產(chǎn)學(xué)研合作基地和新的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)等條件建設(shè)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。
8.電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)科專(zhuān)業(yè)建設(shè)還很薄弱。物理學(xué)學(xué)科建設(shè)雖然已取得了較好的成績(jī)，但電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)沒(méi)有取得明顯的提升，僅有電子信息科學(xué)與技術(shù)一個(gè)本科專(zhuān)業(yè)，沒(méi)有相應(yīng)的學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，辦學(xué)規(guī)模、層次，以及辦學(xué)力量還很薄弱。作為一個(gè)發(fā)展前景廣闊、就業(yè)形勢(shì)良好的應(yīng)用類(lèi)學(xué)科，相應(yīng)的人才引進(jìn)激勵(lì)機(jī)制、政策鼓勵(lì)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入還有待繼續(xù)加強(qiáng)。
三、關(guān)于今后學(xué)科建設(shè)及人才培養(yǎng)的幾點(diǎn)思考
1.積極推進(jìn)學(xué)位點(diǎn)建設(shè)工作，提高辦學(xué)層次。充分發(fā)揮新疆師范大學(xué)服務(wù)地方教育事業(yè)的作用，實(shí)現(xiàn)物理本科辦學(xué)規(guī)模穩(wěn)中有升，落實(shí)應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)的本科招生，將醫(yī)學(xué)物理專(zhuān)業(yè)及應(yīng)用電子技術(shù)本科專(zhuān)業(yè)作為重點(diǎn)新增專(zhuān)業(yè)進(jìn)行申報(bào)。以現(xiàn)有的教育碩士招生學(xué)科――初高中物理為基礎(chǔ)，深化并大力推動(dòng)學(xué)校本科人才統(tǒng)一培養(yǎng)模式和雙語(yǔ)教育培養(yǎng)方案在我院的實(shí)施。加強(qiáng)理論物理一級(jí)碩士點(diǎn)的建設(shè)工作，積極申報(bào)理論物理一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位點(diǎn)及電子信息專(zhuān)業(yè)一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位點(diǎn)。
2.優(yōu)化學(xué)科結(jié)構(gòu)，提升學(xué)科專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍水平。充分用好國(guó)家和自治區(qū)對(duì)口援疆政策，特別是少數(shù)民族教育的各項(xiàng)優(yōu)惠政策，加快學(xué)術(shù)隊(duì)伍學(xué)歷提升速度，對(duì)現(xiàn)有教師進(jìn)行有計(jì)劃、高水平培養(yǎng)，重點(diǎn)建設(shè)發(fā)光物理與光電子理論、團(tuán)簇物理及碳納米材料、量子信息及理論、統(tǒng)計(jì)與凝聚態(tài)理論、激光光譜學(xué)、納米光學(xué)及理論等幾個(gè)研究方向。
3.發(fā)揮優(yōu)勢(shì)平臺(tái)的引領(lǐng)作用。合理配置資源，充分用好各項(xiàng)平臺(tái)建設(shè)經(jīng)費(fèi)，注重項(xiàng)目產(chǎn)出效益，推出一批標(biāo)志性成果，逐步使之向“物理學(xué)”一級(jí)學(xué)科的其他二級(jí)方向拓展，萌芽出服務(wù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的、特色鮮明的新方向。
4.提升教學(xué)、管理水平，有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。學(xué)院爭(zhēng)取十三五期間繼續(xù)建立與多個(gè)高校的本科生及研究生培養(yǎng)更深層次方面的合作意向，為本科生和研究生的就業(yè)和繼續(xù)深造提供較好的環(huán)境。
5.注重人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性、綜合性、實(shí)踐性、開(kāi)放性和選擇性。注重學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng)與提高，培養(yǎng)造就基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)、素質(zhì)高的創(chuàng)新復(fù)合型人才，依托對(duì)口支援學(xué)校，進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，為使他們將來(lái)能夠成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)秀人才奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。倡導(dǎo)研究性教學(xué)方法，學(xué)術(shù)講座與學(xué)術(shù)交流環(huán)節(jié)進(jìn)課堂；引進(jìn)國(guó)外大學(xué)優(yōu)質(zhì)教育資源，使用國(guó)外原版教材，在學(xué)術(shù)研究與創(chuàng)新等方面為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)良好的環(huán)境。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞 本科教育 課程改革 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?創(chuàng)新意識(shí)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
高分子材料以其質(zhì)輕、耐蝕、易加工等性能，正處于迅速發(fā)展時(shí)期，隨著新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，越來(lái)越多的企業(yè)迫切需要大量創(chuàng)新能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的高分子材料專(zhuān)業(yè)人才。建立面向市場(chǎng)和企業(yè)，適應(yīng)現(xiàn)代高分子材料發(fā)展要求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)的復(fù)合型專(zhuān)業(yè)人才，已成為現(xiàn)有高校高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)所面臨的重要問(wèn)題。①②③④本文結(jié)合我校高分子材料與工程近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，提出構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)驗(yàn)教學(xué)分層次、按模塊進(jìn)行，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、綜合性和創(chuàng)新性，增加實(shí)踐教學(xué)比重，改變實(shí)踐教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)科平臺(tái)建設(shè)，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。
1 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性
實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)不同于理論教學(xué)，在很長(zhǎng)時(shí)間里，實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)得不到應(yīng)有的重視，實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)附屬于理論教學(xué)，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中多是驗(yàn)證性和認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)式、設(shè)計(jì)性以及綜合性實(shí)驗(yàn)偏少，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和工程化能力的培養(yǎng)。高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)是一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，以塑料、橡膠、膠黏劑、纖維、涂料為代表的高分子材料已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，因此培養(yǎng)更多創(chuàng)新能力的從事高分子材料的合成、改性、共混復(fù)合、加工成型等方面的高素質(zhì)人才是社會(huì)發(fā)展的必然要求。
以高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)為核心，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，通過(guò)按模塊教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，增加以新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)為導(dǎo)向的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，兼顧趣味性和挑戰(zhàn)性，通過(guò)老師的引導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生如何分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，提高學(xué)生工程創(chuàng)新能力。我校高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)成立于1994年，2005年被批準(zhǔn)為湖北省立項(xiàng)建設(shè)本科品牌專(zhuān)業(yè)，并于2010年通過(guò)合格驗(yàn)收，同年被批準(zhǔn)為國(guó)家特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)，2012年被批準(zhǔn)為湖北省普通高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興（支柱）產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目，是我校首批在一本進(jìn)行招生的專(zhuān)業(yè)。高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)是與湖北省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展聯(lián)系緊密的應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)，在湖北省內(nèi)乃至中南地區(qū)具有較大影響，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)了大批高層次應(yīng)用人才，并提供了大量實(shí)用型科技成果。
2 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體措施
2.1 構(gòu)建創(chuàng)新性人才實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)方案，改革實(shí)驗(yàn)課程體系
制定創(chuàng)新性人才實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)方案。高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)是培養(yǎng)高分子材料及相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)，通過(guò)理論學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練，掌握材料的制備、加工、分析測(cè)試等基本方法，能從事高分子材料成型加工和改性以及聚合物合成與相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、研究、開(kāi)發(fā)和技術(shù)管理等工作的創(chuàng)新型高級(jí)工程技術(shù)人才。⑤堅(jiān)持“夯實(shí)理論基礎(chǔ)、拓寬專(zhuān)業(yè)口徑、增強(qiáng)工程和創(chuàng)新能力、提高科學(xué)素質(zhì)”的人才培養(yǎng)思路。⑥注重理論和實(shí)踐相統(tǒng)一，重視工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)對(duì)新材料相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)和人才需求研究，吸納相關(guān)產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和用人部門(mén)共同研究課程計(jì)劃，制定與生產(chǎn)實(shí)踐、社會(huì)發(fā)展需要相結(jié)合的培養(yǎng)方案。
改革實(shí)驗(yàn)課程體系。結(jié)合現(xiàn)代高分子材料發(fā)展?fàn)顩r，及時(shí)完善高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，補(bǔ)充高分子材料新技術(shù)、新工藝，參考國(guó)外知名大學(xué)的具體措施，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)課程體系與教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行全面的改革，建立有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)體系。根據(jù)學(xué)生認(rèn)知能力的不同階段和理論課程進(jìn)度計(jì)劃，按模塊化設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。形成了由“化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”、“高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”、 “高分子工程實(shí)驗(yàn)” 和“高分子綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)” 四個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成的高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。其中化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K不僅包括無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和物理化學(xué)四大基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且還涵蓋儀器分析和化工原理實(shí)驗(yàn)，在編制新的實(shí)驗(yàn)課程體系時(shí)，結(jié)合高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有目的的篩選、分類(lèi)、整合和更新，突出學(xué)生基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包含高分子物理和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅鞏固學(xué)生所學(xué)的高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理論，而且培養(yǎng)學(xué)生制備高分子材料、測(cè)試材料物理性能及高分子的結(jié)構(gòu)表征和測(cè)試等技能。高分子工程實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括橡膠、塑料、膠粘劑、涂料四大實(shí)驗(yàn)，從材料加工、成型、性能測(cè)試以及應(yīng)用，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。高分子綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K是教學(xué)的最高層次，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，有針對(duì)性選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，應(yīng)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)性、綜合性和創(chuàng)新性。
2.2 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)與改革，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力
