材料化學(xué)專業(yè)材料化學(xué)物理課程的定位與教學(xué)變革4400摘要：結(jié)合材料化學(xué)專業(yè)的專業(yè)特色及材料化學(xué)物理課程的特性與定位，以及社會發(fā)展及高等工程教育對材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求材料物理專業(yè)有哪些課程，對材料化學(xué)物理課程進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式的變革，取得了良好療效。材料化學(xué)專業(yè)是研究各類材料非常是各類先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料化學(xué)基礎(chǔ)、微觀結(jié)構(gòu)以及與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律，為各類高新技術(shù)材料發(fā)展提供科學(xué)根據(jù)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，是理工融合的學(xué)科[1，2]。材料化學(xué)是化學(xué)學(xué)與材料科學(xué)的一個(gè)交叉學(xué)科，主要通過各類化學(xué)技術(shù)和效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)材料的合成、制備、加工與應(yīng)用。主要研究范圍包括材料的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用;新型材料的設(shè)計(jì)以及材料的計(jì)算機(jī)模擬等[3]。材料化學(xué)將理科的知識傳授與文科的工程能力培養(yǎng)相結(jié)合，使傳統(tǒng)材料工藝學(xué)與以現(xiàn)代數(shù)學(xué)學(xué)為基礎(chǔ)的材料科學(xué)相融合，具有亦工亦理，理工相融的特性。材料化學(xué)物理是四川學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)大專生的學(xué)位選修課程，這門課程是從數(shù)學(xué)物理的角度研究材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論問題，從基礎(chǔ)的具有共性的原理及方式來闡述各類材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與合成、性能與應(yīng)用的互相關(guān)系。該門課程的教學(xué)目的在于提升中學(xué)生的專業(yè)知識水平，培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)的思維方法和獨(dú)立的創(chuàng)新能力，以及綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論來解決實(shí)際問題的能力。
材料化學(xué)物理是材料化學(xué)專業(yè)十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它以高等物理、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)等理論基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)。高等物理是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理的重要手段和工具，數(shù)學(xué)物理只有通過物理語言的抒發(fā)能夠成其為真正的科學(xué)。認(rèn)識到學(xué)院數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)物理中熱力學(xué)內(nèi)容的銜接，了解學(xué)院數(shù)學(xué)中原子結(jié)構(gòu)知識的介紹，協(xié)調(diào)好與學(xué)院物理中原子結(jié)構(gòu)部份內(nèi)容的關(guān)系，突出重點(diǎn)，防止重復(fù)，講清難點(diǎn)，是材料化學(xué)物理教學(xué)中值得注意和認(rèn)真對待的問題[4]。材料化學(xué)物理同時(shí)也是材料化學(xué)專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課程(材料腐蝕與防護(hù)等)的基礎(chǔ)課程。材料腐蝕與防護(hù)課程中的金屬與合金的低溫氧化的熱力學(xué)部份，就要運(yùn)用材料化學(xué)物理中眾多熱力學(xué)基本知識，如G-T平衡圖和克拉佩龍多項(xiàng)式等。材料化學(xué)物理就像一座橋梁，將材料化學(xué)專業(yè)的前期基礎(chǔ)課與后續(xù)專業(yè)課連接上去，以建立專業(yè)知識的系統(tǒng)與連貫性。同時(shí)，材料化學(xué)物理作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是許多高等高校研究生入學(xué)考試的必考課目。材料化學(xué)物理與材料科學(xué)與工程各專業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。新材料的設(shè)計(jì)、合成以及產(chǎn)物性能的提升與可控自由基聚合反應(yīng)中所用的新型催化劑和引起劑息息相關(guān)。在材料表面改性過程中，界面效應(yīng)是起理論指導(dǎo)作用的。電物理在材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，諸如：熔鹽電解法制取金屬鋁、多種稀土金屬及其合金，金屬在使用過程中的腐蝕及防護(hù)等，新型的物理傳感、燃料電板、鋰離子電瓶的研究和生四川要用到電物理理論。
而對于發(fā)展迅速的前沿材料納米材料，怎么制備具有規(guī)定規(guī)格和組成的納米顆粒、測量其性質(zhì)、了解它們的特殊性質(zhì)與顆粒規(guī)格的關(guān)系等很大程度上依賴于科學(xué)檢測手段和物理化工技術(shù)，這也離不開材料化學(xué)物理基本原理的指導(dǎo)。按照在往年的教學(xué)過程中的觀察與經(jīng)驗(yàn)，材料化學(xué)物理是一門老師難教、學(xué)生難學(xué)的課程。這首先是由于材料化學(xué)物理課程與物理化學(xué)聯(lián)系密切、抽象概念多、數(shù)理推論多、公式冗長等特性。許多中學(xué)生看到大段連篇的公式推論都會形成畏難心理，失去學(xué)好該課程的信心，之后就漸漸偏科甚至舍棄學(xué)習(xí)。再加上該門課程對于材料化學(xué)專業(yè)的中學(xué)生來說，課時(shí)相對較少，要在有限的學(xué)時(shí)中把握較多的內(nèi)容，致使往年的教學(xué)出現(xiàn)點(diǎn)到為止，認(rèn)識學(xué)習(xí)不夠深入的現(xiàn)象[5]。該門課程的講課對象是學(xué)院二年級念書期的中學(xué)生，處于這個(gè)時(shí)期的中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情處于整個(gè)學(xué)院的全盛時(shí)期，求知欲強(qiáng)，精力充裕。面對這樣的中學(xué)生，怎樣有效地借助她們的求知欲，迸發(fā)起學(xué)習(xí)該課程的興趣，并針對她們的缺點(diǎn)，擬定行之有效的方式及對策，使其通過該門課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)起運(yùn)用數(shù)學(xué)物理的方式進(jìn)行科學(xué)研究和解決實(shí)際問題的能力，是值得我們教學(xué)工作者值得思索并認(rèn)真對待的問題。針對上述問題，為增強(qiáng)材料化學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量，迸發(fā)中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)中學(xué)生能力，我們對材料化學(xué)物理課程教學(xué)進(jìn)行了多方面的變革。
(1)教學(xué)內(nèi)容與材料化學(xué)專業(yè)特色相結(jié)合。針對材料化學(xué)專業(yè)亦工亦理，理工相融的特性，材料化學(xué)物理的教學(xué)思想與內(nèi)容安排也要做到理工相融。既要把重點(diǎn)放到化學(xué)物理的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)技能的教育上，例如要對基本概念有比較深的理解，對重要公式就能熟練把握，對課程作業(yè)有嚴(yán)格的要求等，以強(qiáng)化中學(xué)生對理論知識的認(rèn)識和理解[6]。同時(shí)，班主任也要認(rèn)識到工程教育是材料化學(xué)專業(yè)中學(xué)生培養(yǎng)中不可缺乏的重要組成部份，要徹底改變傳統(tǒng)數(shù)學(xué)物理教學(xué)模式下工程教育處于從屬地位的狀況。我們既要指出數(shù)學(xué)物理學(xué)科的理論性和科學(xué)性，又要從工程需求的實(shí)際出發(fā)進(jìn)行考慮，不能重科學(xué)輕技術(shù)、重理論輕實(shí)踐，不能從理論到理論，而應(yīng)重視相關(guān)推論的數(shù)學(xué)意義、適用范圍，重視科學(xué)理論與工程問題的結(jié)合。(2)教學(xué)內(nèi)容與科研實(shí)踐相結(jié)合。材料化學(xué)物理課程應(yīng)積極提倡科研與教學(xué)資源共享，以科研推動(dòng)教學(xué)，適時(shí)地將最前沿的科研成果滲透到教材、教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中。將科研課題和教學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)科研對教學(xué)的拉動(dòng)作用。如能實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的互動(dòng)，這將為大專生完成，繼續(xù)讀研深造奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并能大大提升中學(xué)生剖析問題解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)操作能力以及計(jì)算機(jī)軟件的使用能力。同時(shí)將教學(xué)與班主任的科研實(shí)踐相結(jié)合，還有利于調(diào)動(dòng)中學(xué)生學(xué)習(xí)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的積極性及興趣，啟發(fā)中學(xué)生的思維，迸發(fā)其探求精神。
比如，可將材料化學(xué)系班主任的科研課題稀土氧化物納米顆粒的制備與相關(guān)物理熱力學(xué)和界面現(xiàn)象的知識相結(jié)合來進(jìn)行教學(xué)，將班主任課題激光熔覆制備生物陶瓷材料與相關(guān)的熱力學(xué)知識相結(jié)合，如反應(yīng)吉布斯自由能的估算及其作為反應(yīng)判據(jù)的應(yīng)用，等等。還可以鼓勵(lì)感興趣的中學(xué)生參與到班主任的科研實(shí)驗(yàn)中來，學(xué)因而用，強(qiáng)化知識點(diǎn)理解的同時(shí)，擴(kuò)寬視野，鍛練科研及動(dòng)手能力。(1)傳統(tǒng)與先進(jìn)教學(xué)手段相結(jié)合。傳統(tǒng)的教學(xué)手段板書因?yàn)槠鋯握{(diào)、枯燥的特征已不能完全適應(yīng)目前的教學(xué)要求，而多媒體輔助教學(xué)手段是圖、文、像、色集于一體的現(xiàn)代化教學(xué)手段，它的應(yīng)用使原先量大、抽象、復(fù)雜、枯燥無味的理論知識，通過形象、生動(dòng)、直觀的方式表現(xiàn)下來，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，以便中學(xué)生對知識的理解和把握。同時(shí)，也為班主任節(jié)約了大量板書繪圖的時(shí)間，推動(dòng)了講課進(jìn)度也減小了教學(xué)信息量[7]。例如相平衡與界面現(xiàn)象這兩章材料物理專業(yè)有哪些課程，借助多媒體手段能將各類相圖、亞穩(wěn)狀態(tài)及潤濕現(xiàn)象能內(nèi)容形象直觀地表現(xiàn)下來，配上動(dòng)漫療效，更易于中學(xué)生的認(rèn)識與理解。并且在整個(gè)教學(xué)過程當(dāng)中，多媒體也不是放之四海而皆準(zhǔn)的教學(xué)手段，在一些公式的推論演示以及課后習(xí)題的講解過程中，配以一定的板書，將會起到解釋充分、循循善誘的教學(xué)療效，使中學(xué)生有充足的時(shí)間理解消化相關(guān)重點(diǎn)及難點(diǎn)。
其實(shí)，不同方式的教學(xué)方式、教學(xué)手段須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生能力、教學(xué)需求等靈活應(yīng)用，才可較好處理有限的理論學(xué)時(shí)與教學(xué)內(nèi)容多、傳授知識與培養(yǎng)能力、主體與主導(dǎo)之間的關(guān)系，有效地提升中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、自學(xué)能力、綜合素養(yǎng)，取得良好的教學(xué)療效。(2)班主任指導(dǎo)與中學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。傳統(tǒng)的材料化學(xué)物理的教學(xué)模式是填鴨式教學(xué)，老師講，中學(xué)生聽，老師主動(dòng)教，中學(xué)生被動(dòng)學(xué)，這樣的教學(xué)模式使中學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到彰顯和發(fā)揮，因而導(dǎo)致事倍功半的教學(xué)療效。師者，傳道、授業(yè)、解惑也。班主任除了完成傳道授業(yè)的任務(wù)外，也要企圖將中學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能迸發(fā)下來，對此，我們采用了以下方式：在教學(xué)中采用重點(diǎn)難點(diǎn)班主任講授、簡單章節(jié)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式。中學(xué)生自主學(xué)習(xí)以后，采用課堂提問的形式以檢驗(yàn)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)成果。上面我們談到學(xué)習(xí)材料物理物理的大二中學(xué)生，具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣和能力，我們采用自主學(xué)習(xí)的方式將其能力迸發(fā)下來，使中學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動(dòng)為主動(dòng)，因而收到事半功倍的教學(xué)療效。采用模擬教學(xué)方法，進(jìn)行角色互換，促使中學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的同時(shí)，培養(yǎng)襯衣別人、尊重別人的人文品質(zhì)。對于個(gè)別難度較低便于理解的章節(jié)，例如新相生成與亞穩(wěn)狀態(tài)，可以讓中學(xué)生提早打算，之后走上講臺，與班主任互換角色，完成自主學(xué)習(xí)的同時(shí)，更親身感受班主任備課、授課的整個(gè)過程，從中感受不易，從而達(dá)到互換立場、尊重別人勞動(dòng)成果的品質(zhì)培養(yǎng)療效。
課堂練習(xí)和作業(yè)講解時(shí)，可采用分組討論的方式，以培養(yǎng)合作交流、互助學(xué)習(xí)的精神。在教學(xué)過程中不僅教書，我們更重視育人。中學(xué)生完成學(xué)業(yè)步入社會之后必定經(jīng)歷團(tuán)隊(duì)合作的過程，我們通過分組討論和學(xué)習(xí)的方式，將教學(xué)與育人相結(jié)合，以培養(yǎng)中學(xué)生適應(yīng)社會所必需的互助與合作交流能力。(3)短期教學(xué)與常年補(bǔ)習(xí)相結(jié)合。四川學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)的材料化學(xué)物理的教學(xué)只有80個(gè)學(xué)時(shí)，大二上的一個(gè)學(xué)期才能完成相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。但該門課程是一些中學(xué)材料類專業(yè)考研的必考科目，為了幫助中學(xué)生在完成選修的學(xué)分以后能夠更深入地學(xué)習(xí)該門課程，我們還為早已完成該門課程學(xué)習(xí)的中學(xué)生提供常年的補(bǔ)習(xí)，給學(xué)生提供答疑解惑的幫助，以助其完成進(jìn)一步的深造和學(xué)習(xí)。隨著高等教育變革的不斷變革和推進(jìn)，社會對新時(shí)代學(xué)院生的需求，以及材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展帶來的知識信息量的快速膨脹，要求中學(xué)生具備愈發(fā)牢靠的知識基礎(chǔ)，愈發(fā)靈活地運(yùn)用知識的能力。在材料化學(xué)物理課程的教學(xué)變革過程中，我們感受到，只有不斷地思索與變革，總結(jié)出一套迎合社會和學(xué)科發(fā)展的教學(xué)方式，才能提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)中學(xué)生的綜合能力，增強(qiáng)中學(xué)生的邏輯推理能力以及剖析問題和解決問題的能力，提高中學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐精神，因而適應(yīng)新世紀(jì)科技進(jìn)步與科學(xué)發(fā)展的須要。