简说《材料物理性能》课程教学方法探析论文
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(即“为什么”)和性能测试分析技术(即“如何做”),其桥梁为具体的材料,所涉及的理论深、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。
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