1、課程改革

1.1教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

根據(jù)材料專業(yè)特點(diǎn)，本著理論夠用的教學(xué)原則，結(jié)合材料學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，嘗試將專業(yè)必需的物理知識(shí)進(jìn)行優(yōu)選重組、整合，作為金屬材料工程專業(yè)和材料物理專業(yè)的學(xué)生必須學(xué)習(xí)掌握的共同內(nèi)容，目的是使材料專業(yè)的學(xué)生掌握較扎實(shí)的物理基礎(chǔ)理論知識(shí)及基本分析應(yīng)用能力．

1）力學(xué)篇

力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是材料學(xué)專業(yè)許多重要課程的基礎(chǔ)，例如材料力學(xué)、材料成型與控制、金屬力學(xué)性能等等．在講述力學(xué)知識(shí)的時(shí)候，特別強(qiáng)調(diào)物理概念的產(chǎn)生、嚴(yán)格定義和使用范圍．此外，重視一些重要的思想，例如矢量疊加原理、取微元再積分的思想等等，幫助同學(xué)們通過(guò)建立合適的物理模型和一些重要的數(shù)學(xué)思想來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題．而狹義相對(duì)論與材料學(xué)關(guān)系不大且難以理解，可略去不講．

2）熱學(xué)篇

材料的許多物理性質(zhì)都與熱有關(guān)，例如熱膨脹、熱傳導(dǎo)、熱穩(wěn)定性、熱電等等．研究熱現(xiàn)象，熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理是兩條重要的途徑．目前所使用的教材中，熱學(xué)知識(shí)不夠豐富，因此在給材料類專業(yè)的同學(xué)上課時(shí)，需要補(bǔ)充額外的知識(shí)．在介紹統(tǒng)計(jì)物理時(shí)，幫助學(xué)生理解概率統(tǒng)計(jì)在材料科學(xué)研究領(lǐng)域的作用．在介紹熱力學(xué)第一定律時(shí)補(bǔ)充焓的概念，在介紹熱力學(xué)第二定律時(shí)補(bǔ)充熵的概念，因?yàn)殪嘏c焓都是材料學(xué)中常用的表征材料特性的物理量．

3）電磁學(xué)篇

電磁學(xué)包括靜電場(chǎng)、導(dǎo)體和電介質(zhì)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)和電磁場(chǎng)，知識(shí)體系相對(duì)完整和龐大．如果全部講解，至少需要半個(gè)學(xué)期的時(shí)間，而且這部分內(nèi)容整體上與材料學(xué)關(guān)系不太密切，可以略講．在講解時(shí)要避免上成數(shù)學(xué)課，重視實(shí)驗(yàn)（在課堂上用多媒體演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程），強(qiáng)調(diào)重大物理理論產(chǎn)生的過(guò)程．這部分教學(xué)內(nèi)容與物質(zhì)的導(dǎo)電性和磁性密切相關(guān)，因此可以適當(dāng)介紹超導(dǎo)材料的概念和發(fā)展情況．

4）光學(xué)篇

對(duì)材料類專業(yè)的學(xué)生，光學(xué)部分應(yīng)著重介紹光譜分析與應(yīng)用方面，例如Ｘ射線衍射．此外，通過(guò)適當(dāng)介紹一些重要的光學(xué)材料，例如隱身材料，增透抗反射材料、防偽材料等，來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力．

5）量子物理篇

對(duì)于金屬材料工程專業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，量子物理知識(shí)與其后續(xù)課程關(guān)系不大，可以推薦一些科普書籍，讓他們自學(xué)．而對(duì)于材料物理專業(yè)的同學(xué)，后續(xù)還要繼續(xù)學(xué)習(xí)“理論物理”、“固體物理”等課程，但是量子物理知識(shí)復(fù)雜，故可僅介紹量子力學(xué)及原子物理初步的知識(shí)，適當(dāng)補(bǔ)充納米材料的概念，以豐富學(xué)生對(duì)物質(zhì)層次的認(rèn)識(shí)．

1.2教學(xué)模式改革

改革現(xiàn)行的以多媒體教學(xué)為主的教學(xué)模式，試行“黑板板書＋多媒體演示＋知識(shí)拓展”的復(fù)合教學(xué)模式．黑板板書是重要的教學(xué)方式，許多國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)的大學(xué)物理的教學(xué)依然是通過(guò)板書的方式，例如耶魯大學(xué)和麻省理工學(xué)院．通過(guò)板書可以突出關(guān)鍵性的內(nèi)容和難點(diǎn)，而且學(xué)生也可以跟得上老師的思維，而這正是多媒體教學(xué)的軟肋．因此在教學(xué)實(shí)踐中，也仍然以板書傳授知識(shí)的教學(xué)模式為主．多媒體教學(xué)也有自身的優(yōu)勢(shì)．物理學(xué)是一門重視實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)是最好的學(xué)習(xí)方式．但是由于教學(xué)硬件有限，不能在課堂上演示實(shí)驗(yàn)．因此通過(guò)借助現(xiàn)代化教學(xué)的工具———多媒體，為學(xué)生演示一些模擬實(shí)驗(yàn)，以引起學(xué)生的注意和激起他們的好奇心．此外，互聯(lián)網(wǎng)上有大量豐富多彩的資源，適當(dāng)引入課堂教學(xué)，可以起到“畫龍點(diǎn)睛”的效果．例如將網(wǎng)易公開課上的優(yōu)秀資源引入課堂、利用中央電視臺(tái)科教頻道的一些錄像片和資料等，達(dá)到了豐富教學(xué)內(nèi)容、開闊學(xué)生視野的目的．為了讓學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題，以及將物理理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，引入了知識(shí)拓展這個(gè)模塊．每一次課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)都包含這個(gè)環(huán)節(jié)，時(shí)間不長(zhǎng)，但是通過(guò)這個(gè)模塊能夠引發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，在提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)也提高了教師自身的知識(shí)水平．可以適當(dāng)引入與該知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的科技發(fā)展前沿理論或者未知問(wèn)題，例如在講到圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，可讓學(xué)生談?wù)剬?duì)能夠產(chǎn)生人造重力的未來(lái)空間站的看法和想法．也可以適當(dāng)引入與材料學(xué)專業(yè)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，例如在講到物質(zhì)的磁性時(shí)，可讓學(xué)生談?wù)剬?duì)磁記錄材料的認(rèn)識(shí)；在講到功和能時(shí)，介紹一些新能源材料，并讓學(xué)生談一談對(duì)解決能源危機(jī)的看法和思考．

2、實(shí)踐與效果

自２０１２年開始，西南大學(xué)材料與能源學(xué)部的大學(xué)物理課程組依據(jù)材料專業(yè)自身的特點(diǎn)，合理修訂教學(xué)大綱，適度調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以及采用“黑板板書＋多媒體演示＋知識(shí)拓展”的復(fù)合教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也達(dá)到了利用最少的課時(shí)講解更多的教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)目的和教學(xué)效果．經(jīng)過(guò)這兩年的教學(xué)改革探索，已經(jīng)取得了較好的成效．通過(guò)對(duì)２０１１級(jí)和２０１２級(jí)的金屬材料工程和材料物理兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果顯示同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的興趣和積極性提高，而且９７％的同學(xué)希望能夠在大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)介紹和材料學(xué)相關(guān)的概念．當(dāng)然，大學(xué)物理教學(xué)方法和教學(xué)體系的改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，還需要長(zhǎng)期不懈的努力和積極的教學(xué)實(shí)踐才能完成．

作者：滿玉紅 程南璞 覃禮釗 單位：西南大學(xué)