材料物理专业精选(九篇)
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第1篇：材料物理专业范文
一、教学改革存在的问题
近几年来，我国材料物理专业教学改革迅速发展，许多高等院校的材料物理专业进行了综合改革，但存在的主要问题是：（1）课程的内容比较陈旧，目前主要讲解传统的结构材料，但在传授高新材料知识方面，特别是在光电子和信息功能材料等方面存在不足。（2）各高校普遍重视基础理论知识的传授，但在将理论应用于实际的能力、学生动手能力和创新能力培养方面存在不足，使材料物理专业的毕业生竞争能力和创新能力较差，这也在一定程度上影响了该专业学生的就业。为满足 21 世纪对材料物理专业人才（尤其是光电子和信息功能材料人才）的要求，我们需要对材料物理专业教学进行综合改革和建设。
二、对教学方法与手段的改革
传统的教学方法是以教师为主体，以课堂为中心的灌输式或填鸭式教学法，学生只能机械地、被动地接受知识。这种教学方法忽视了以学生为中心、以人为本的教育理念， 忽视了学生的主动性、积极性和创造性的发挥，未能体现学生的主体作用，不利于学生自主学习和创新能力的培养，这种教学模式往往难以达到理想的教学效果，更难以培养出具有创新能力的人才。
为适应 21 世纪对创新型人才的培养要求，落实培养创新型人才的教学理念，我们对教学方法在传统教学基础上进行了相应改进。我们强调以学生为主体，发挥教师的启发和引导作用，在传授知识的同时，注重学生能力的培养，改变传统的教师课堂灌输被称为“填鸭式”的教学法，积极采用启发、引导、互动式的教学方法，引导学生主动学习，培养学生的创新能力。讲课主要是讲重点、讲难点、讲基础理论在实际中的应用，讲思路、讲方法。采用启发式教学方式，通过创设问题情境，引导学生独立思考，分析得出正确结论，以培养学生自主学习、独立思维和创新能力。每次上课前对学生进行提问，要求学生提前准备，学生回答问题的情况作为平时成绩的一部分。这种新的教学方式打破了传统的单向灌输教学模式，使原来的“教师教”为主的学生被动学习方式转变为“学生学”为主的主动学习方式，实现了师生互动的教学。这不仅能充分调动了学生学习的积极性与主动性，而且可达到教学相长的目的。
三、教学内容的改革
我们的做法是：（1）减少传统的结构材料部分的内容，结合课程的相关内容，引入高新材料特别是光电子和信息功能材料方面的相关知识，以满足 21 世纪对光电子和信息功能材料人才的要求。（2）在课堂教学过程中，不断引入相关研究的前沿知识，尽量安排一定的学时介绍本课程涉及相关理论的最新发展动态，使学生了解材料科学进展及前沿，这样不仅提高了学生的兴趣、激发了学生的创新意识，而且为学生今后进一步深造和从事科研工作打下良好的基础。（3）授课内容与授课教师的科学研究工作紧密结合，融教学与科研为一体。 授课教师结合自己的科研工作讲授课程，不仅使课程讲解更透彻，而且使学生更容易理解，因而提高学生对该课程的学习兴趣；同时在教学中发现的问题，可成为教师的科研课题。这种做法不仅可使科研成果及时转化为教学内容，真正做到科研和教学的相互促进实现教学与科研的良性互动。
四、课程教学改革的思考
一个好的高校教师，不应只满足于传授知识，而应着重培养学生如何提出问题、思考问题和解决问题，因此，启发式教学必将是材料物理专业导论课程未来的发展方向。在现在的基础之上如何进一步贯彻启发式教学，提高学生的科学素质和创新能力。第一，再现课程内容发展历史，在历史发展进程中进行思考和学习。只有通过对历史的了解，让学生对相关物理概念和原理所产生的历史背景有充分的认识和理解，才能让学生在现实条件下对历史进行新的思考和学习，发现问题，提出新的解决方案，推动科学认识向前发展，对课程内容辩证地进行认识，从而提高创新能力。第二，结合材料物理专业特点，鼓励学生在实践中发展理论。导论课程是材料物理专业的一门专业必修课，是进一步学习固体物理和材料物理性能等课程的重要基础。在学生掌握了量子力学与统计物理最基本的物理概念和基本原理、学会了处理有关物理问题的基本方法后，课程应当积极引导学生学会把实验现象抽象为理论，把理论再用于实践，在实践中接受检验，不断发展，并且不断地指导材料设计，研发出性能优异的新材料，为科学和社会发展服务。
第2篇：材料物理专业范文
关键词 量子力学 教学内容 教学方法
中图分类号：G420 文献标识码：A
Teaching Methods and Practice of Quantum Mechanics of
Materials Physics Professional
FU Ping
(College of Materials Science and Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430073)
Abstract For the difficulties faced by students in Materials professional to learn quantum mechanics physics course, by a summary of teaching practice in recent years, from the teaching content, teaching methods and means of exploration and practice, students mobilize the enthusiasm and initiative, and achieved good teaching results.
Key words quantum mechanics; teaching content; teaching methods
0 引言
量子力学是研究微观粒子（如原子、分子、原子核和基本粒子等）运动规律的物理学分支学科，它和相对论是矗立在20世纪之初的两座科学丰碑，一起构成了现代物理学的两块理论基石。相对论和量子力学彻底改变了经典物理学的世界观，并且深化了人类对自然界的认识，改造了人类的宇宙观和思想方法，它使人们对物质存在的方式及其运动形态等的认识产生了一个质的飞跃。
量子力学是材料物理专业一门承前启后的专业基础必修课：量子力学的教学必须以数学为基础，包括线性代数、概率论、高等数学、数理方法等，其又是后续课程材料科学基础、固体物理、材料物理、纳米材料等的理论基础。可见，量子力学课程在材料物理专业的课程体系中占有非常重要的地位，学生掌握的程度直接影响后续专业课程的学习。作者近年来一直从事量子力学的教学工作，针对量子力学课程教学过程中存在的现象和问题，进行了较深入细致的思考与探讨，在实际教学过程中对本课程的教学方法进行了探索与实践，收到了较好的教学效果。
1 量子力学教学面临的难点
量子力学研究的是微观粒子的运动规律，微观粒子同宏观粒子不同，看不见，摸不着，只有借助于探测器才能察觉它的存在和属性。材料物理专业学生之前学习的基本上是经典物理，而量子力学理论无法用经典理论进行解释，学生对此感到难于理解。因此，经典物理的传统观念对学生思想的束缚，构成了学生学习量子力学的思想障碍；量子力学可以说无处不“数学”， 由于材料物理专业学生在数学基础方面与物理专业学生相比较为薄弱，在学习过程中普遍感到数学计算繁难，对大段的数学推导表现出畏难情绪。可见，量子力学对数学的精彩诠释却构成了学生学习量子力学的心理障碍。这两大障碍势必会影响量子力学和后续课程的学习。在这种情况下，我们应当怎样开展量子力学教学从而使学生重视并努力学好该课程就成了一个严峻的挑战。
2 明确教学重点和难点、有的放矢
要讲授一门课程，首先应该对课程内容有一个清晰的认识。量子力学的内容可以包括三个方面：一是介绍产生新概念的历史背景及一些重要实验；二是提出一系列不同于经典物理学的基本概念与原理，如波函数、算符等概念和相关原理，是该课程的核心；三是给出解决具体实际问题的方法。三部分内容相互联系，层层推进，形成完整的知识体系。作为引导者，教师应在这三部分内容的教学过程中帮助学生成功地突破两大束缚。第一部分内容教师应考虑如何引导学生入门，从习惯古典概念转而接受量子概念。在讲授这部分内容时要将重点放在“经典”向“量子”的过渡上，引出量子力学与经典力学在研究方法上的显著不同：经典力学是将其研究对象作为连续的不间断的整体对待，而量子力学将其研究对象看成的间断的、不连续的。学生在学习这部分时应仔细“品尝”其中的“滋味”，以便启发自己的思维自然地产生一个飞跃，完成思想的突破。第二、三部分是量子力学学习的重点与难点，并且涉及大量的数学推导，教师应采取适当的教学手段，突出重点，强调难点。在物理学研究中，数学只是用来表达物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，不能将物理内容淹没在复杂的数学形式当中。通过数学推导才能得到的结论，只需告诉学生，从数学上可以得到这样的结果就可以了，无需将重点放在繁难的数学推导上，否则会使学生本末倒置，忽略了对量子力学思想的理解。这样的教学可以帮助学生突破心理障碍，不会一提量子力学就想到复杂的数学推导，从而产生抵触情绪。成功地突破这两大障碍，是学习量子力学的关键。
3 教学方法的改革
3.1 利用现代技术改进教学手段
传统的板书教学能够形成系统性的知识框架，教师在板书推导的过程中，学生有时间反应和思考，紧跟教师的思路，从而可以详细、循序渐进地吸收所学知识，并培养了良好的思维习惯。但全程板书会导致上课节奏慢，授课内容有限。目前随着高校教学改革的推进，授课学时相继减少，对于传统教学方式来讲，要完成教学任务比较困难。这就要借助现代科技手段进行教学改革，包括多媒体课件的使用和网络教学。但是在量子力学教学中，一些繁杂公式的推导，如果使用多媒体课件，节奏会较快，导致学生目不暇接，来不及做笔记，更来不及思考，不利于讲授内容的消化吸收。鉴于此，对于量子力学课程，教学过程应采用板书和多媒体技术相结合的方式，充分发挥二者的优势，调动学生的学习积极性。
3.2 建设习题库
量子力学课程理论抽象，要深入理解这些理论，在熟练掌握教材基本知识的基础上，需要通过大量习题的演练，循序渐近，才能检验自己理解的程度，真正学好这门课程。因此在教学过程中，强调做习题的重要性。有针对性地根据材料物理专业量子力学的教学大纲和教学内容，参考多本量子力学教材和习题集，利用计算机技术建设量子力学习题库，题型包括选择、填空、证明、简答和计算题等，内容涵盖各知识点，从简到繁、由浅至深。题库操作方便，学生可自行操作，并对所做结果进行实时检查，从而清楚自己掌握本课程的程度。这一方式在近几年的教学中取得了良好的教学效果。
3.3 加强与学生互动，调动学生的学习积极性
教学是一个师生互动的过程，应让学生始终处于主动学习的位置而不是被动的接受。量子力学课程的学习更应积极调动学生的积极性，因此教师应在教学过程中加强与学生的互动。增设课前提问、课后讨论环节，认真批改作业，积极发现学生学习过程中存在的问题，并及时对问题进行深入讲解，解决问题。另外，由于量子力学是建立在一系列基本假定基础之上的，抽象难懂，鉴于学生难接受的情况，在授课时注意理论联系实际，尽可能进行知识的渗透和迁移，将量子力学在实际中的应用穿插于教学之中，丰富教学内容，开拓学生视野，从而调动学生的学习兴趣和积极性。
4 结语
通过近年来教学经验的总结和探索，形成了一套适合材料物理专业量子力学课程教学的方法，该方法教学效果良好。在近几年的研究生入学考试中，学生量子力学课程的成绩优秀，说明采用这样的教学方法是成功的。
资助项目：武汉工程大学2010年校级教学研究项目（X201037）
第3篇：材料物理专业范文
[关键词] 材料类专业；物理化学；课程教学；教学实践
[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）04-0060-02
0 引言
随着社会的发展和科学技术的进步，高等学校不断深化教学改革，全面提高教学质量，大力提升人才培养水平，主动适应现代社会对学生知识、能力和素质日益提高的要求。在这样的形势下，作为材料类专业基础课的物理化学的教学课时数明显压缩，教学内容不断更新[1，2]。因此，需要积极推进课程体系改革，充实和更新教学内容，改进教学方法，丰富教学手段，从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。结合江苏科技大学材料类专业的办学定位、人才培养目标和人才培养方案，笔者对材料类专业物理化学教学做了一些改革尝试，经过多年的教学实践证明，成效显著。
1 充实和更新教学内容
物理化学是化学学科的一个重要分支，是从研究化学现象和物理现象的联系入手，应用物理学的基本原理和实验方法，探求化学变化规律的一门科学。物理化学课是高等工科院校材料类专业的一门理论基础课程。课程内容面广、量大、更新快，数学推导多、逻辑性强，理论性、实践性高[3，4]。自2000年以来，物理化学课程一直是江苏科技大学校级重点建设课程，2005年入选首批校级精品课程建设项目，2008年被评为江苏省精品课程。2003年以前，江苏科技大学金属材料工程、焊接工艺与技术、材料成型与控制工程等材料类专业一直采用程兰征教授等所编《物理化学》为教材，化工类专业的学生一直采用天津大学所编《物理化学》为教材。为明确教学目的和要求，保证教学质量，在参照有关《综合性大学化学化工专业物理化学教学大纲》和《高师物化标准化考试大纲》的基础上，以《高等工业学校物理化学课程教学基本要求》为依据，充分考虑在教学的内容组织上注意处理好该课程各部分内容之间的关系与基本知识、基础理论与实际应用的关系以及后续课程的关系，结合江苏科技大学的办学定位、人才培养目标、生源情况及各专业的人才培养方案，2003年物理化学课程针对不同专业特点分别设置为：56学时（含实验8学时）的物理化学A（适用于材料成型与控制工程、金属材料工程、焊接技术与工程等材料类专业）和88学时（含实验16学时）的物理化学B（适用于高分子材料与工程、环境工程等化工类专业）两大不同系列；并采用天津大学所编的《物理化学》作为材。经过10年的实践和研究，江苏科技大学目前材料类专业物理化学在教材、教学内容和学时的分配为：绪论、热力学第一定律，7课时；热力学第二定律，7课时；多组分系统热力学，5课时；化学平衡，4课时；相平衡，7课时；电化学，6课时；表面现象，6课时；化学动力学，6课时。这样的安排有利于教学质量和效果的提高。
考虑到学生毕业后要从事教学、科研、开发等工作的实际，江苏科技大学物理化学教学团队在参照国家教委综合性大学的理、工科《物理化学实验教学大纲》的基础上，制定了与江苏科技大学物理化学实验的教学和科研特色相适应的教学大纲，编写了《物理化学实验》讲义，10年来先后3次对其进行了修订。材料类物理化学实验教学时数为8学时，至少开设2个实验，学生必须按要求完成一个必开实验和至少一个选开实验。必开实验为燃烧热测定，选开实验为过氧化氢分解动力学测定、纯液体饱和蒸汽压的测定、碳酸钙分解压的测定、二组分合金相图的测定、粘度的测定、电动势的测定、电导的测定及应用等。学生实验成绩按10% 的比例计入课程总成绩，缺做实验者课程的实验成绩以0分计算，实验成绩不及格者课程总成绩以不及格处理。新大纲进一步明确了物理化学实验的教学目标和要求，突出了重点、难点，增加了与本学科有关的科技新成就和新发展，增加选修实验和开放实验，使之更符合江苏科技大学物理化学实验教学实际，并有江苏科技大学物理化学实验的特色。
2 改进教学方法
物理化学内容繁多，理论性强，学生学习积极性不高，教学难度大，必须依靠教师的主观能动性，结合多媒体技术等现代教学手段的充分、合理运用，坚持突出重点，力求内容条理化、讲清难点，采用启发式教学方法。在教学过程中，教师要适时、恰当地提出问题，启发学生掌握通过自己的思考获得知识的方法，以激发学生的学习兴趣和学习热情，发挥学生的学习主动性和积极性，并逐步由教师启发转向学生自我启发完成学习任务，激发学生的独立思考和创新意识，从而有利于教学质量和效果的提高[5，6]。不能忽视绪论课的作用，更不能忽略绪论课的讲授。上好绪论课，既可以使学生初步明确物理化学课程的学习目的（“为什么学”）、学习内容（“学什么”）以及学习方法（“怎么学”），又可以让学生初步产生学习兴趣。重点放在从学生身边的现象寻找物理化学问题，让他们认识到为什么要学习物理化学，而不是照本宣科。这样可以给学生留下一个良好的第一印象，激发他们的学习兴趣，让他们体会到学习这门课程对自己的价值，这样才有可能在以后的学习过程中花时间、花精力去学习这门课程，从而学好这门课程。
物理化学内容繁多，学生不可能一下子将教师讲过的知识全部理解掌握，为了让学生明确课堂重点，教师在全面系统讲授课程内容的同时，要把重点内容讲清楚说明白（比如在讲到复杂的数学公式推导时，在不失数学推导严密性的前提下，着重讲清各推导环节的物理意义），加重语气，反复强调，配以板书，引起学生对重点内容的重视。采用录像、模拟实验等多种教学媒体，扩大学生接受知识的容量，加快接受知识的速度，提高教学效率。例如，讲热力学时，可以让学生观看滑冰录像，思考滑冰鞋冰刀下冰的凝固点的变化，强化Clapeyron方程的应用；讲动力学时，可以让学生观看计算机模拟碰撞行为实验，使其马上就产生了弄清碰撞理论的迫切感，自然就增大了学习的积极性、主动性。此外，适时地将物理化学学科发展的最新动态介绍给学生[7]，激发他们的学习兴趣，同时鼓励和吸引他们参与教师的科研工作，以科研促教学，更有利于创新性人才的培养。
3 丰富教学手段
充分利用现代化教学手段辅助教学。在多媒体教学课件中，教学内容的处理思路、教学重点和难点等以各种形式突出，并有动画效果。课件除具有正常板书的优点外，还具有内容丰富、信息量大、直观、学生课后便于复习、课前便于预习等优点。2004年初，江苏科技大学物理化学课程建立了教学网站。该网站内容丰富、面广量大，主要包括课程描述、教学文档、网络课件、在线自测、在线答疑、来宾留言等内容。多媒体教学适于课堂教学，教学网站便于学生课外自学；同时，还保留传统板书的课堂教学形式，强化教学内容的重点和层次。实践表明，物理化学课程多媒体教学与网络教学，在实际教学中已收到了很好的教学效果，受到了同学、同行和督导的广泛赞许。网络教学的使用促进了学生在课前和课后的学习、巩固和提高，多媒体教学的实施提高了师生的课堂教学效率。
4 改革课程考核和考试制度
全面提高材料类专业物理化学课程的教学质量和效果，加强物理化学专业基础课程的教与学，加强教师授课和学生学习的统一评价与管理。严格考试制度，物理化学课程考试采用“全国高师物理化学标准化考试试题库”和“全国综合性大学物理化学试题库”随机出题，收到了很好的教学效果。执行全体学生评教制度，所有学生通过学校教务处网络平台对上一学期所学课程进行教学评价，教务处将学生评教结果通知给教师本人。教师授课认真、负责、规范，教师的授课和学生学习的教学效果得到了统一的评价与管理。对教师和学生有明确要求，严格规范教学，调动了各方面的积极性和创造性。综观近年来所取得的成绩，学生学期的题库考试平均成绩高于试题库给出的平均成绩。根据教
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师、督导和学生的反馈意见，在以后一段相当长的时期内，对江苏科技大学工科物理化学课程仍将继续采用全国理科物理化学题库随机出题的方式，进一步促进教师的授课和学生学习的教学效果。
为了较好的体现现代教育思想，符合国内外同类课程改革趋势和建设方向，全面开放所有物理化学实验，一名教师负责一个实验，一个实验最多同时开设4组，每组实验最多允许2名学生参与。对《物理化学实验》讲义进行修订与补充，在燃烧热测定、金属相图测定等实验中增加了自动化实时测量与监控技术。每年至少对2个物理化学实验进行改进或更新。
5 结束语
江苏科技大学材料类专业物理化学课程教学与时俱进，不断充实和更新教学内容，改进教学方法，丰富教学手段，经过10年的探索和实践证明该课程的教学改革有助于提高教学质量和效果。
参考文献
[1]侯文华，姚天扬.物理化学课程教学探索与实践[J].中国大学教学，2012，（7）：38-40.
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第4篇：材料物理专业范文
关键词：材料类专业；物理化学；教学改革；建议
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0128-02
物理化学课程是高校化学专业最重要的一门基础课程，该课程内容丰富、前后连贯、逻辑推理清晰、理论性强，不仅可对化学、化工、环境专业学生开设，也可为生物、材料、食品、水建等专业学生设置。随着社会的发展和科学技术的进步，高等学校不断深化教学改革，全面提高教学质量，对物理化学学科的课程讲授和发展也提出了更高的要求。结合我校的实际情况，以及我们近几年在建设校级精品课程的探索与实践，重新审视材料科学与工程专业物理化学课程的教学内容、教学方法和教学环节，发现目前我校材料专业物理化学课程教学中还存在以下的问题：
1.现行的教学计划中，无机化学相关课程以及后续一些专业课，与物理化学授课内容中有一些重复之处。
2.教材中抽象理论太多，造成了学生对这门基础课程产生了比较枯燥无味的感觉；加之内容多，课时量有限，老师在课堂讲授中不能针对某一化学原理或原理推导过程进行深入的剖析和讲解。
3.与之配套的物理化学实验课，经常采用多个班级集中循环进行试验的模式，有时理论部分未讲授到，但实验课程因为循环时间到，又必须开始，即实验内容超前于理论教学的进度，或者理论课早已讲授完毕，而实验课程却推后进行，学生不能及时将理论和实验相联系，无法达到预期的教学效果。目前我校物理化学的实验内容，基本以验证基础理论为主，缺少综合性、设计性及性能测试试验，因此物理化学实验体系缺少培养学生创新思维的意识以及提高学生动手能力的舞台。
因此，需要积极推进课程体系改革，充实和更新教学内容、改进教学方法、丰富实验教学，从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。
一、优化整合相关学科内容，打破学科壁垒，构建新的教学体系
对于我校材料科学与工程专业，按照2013版教学大纲的要求和已制定的教学计划，其中包含的课程，如无机化学、无机非金属材料、催化作用原理、胶体与界面化学等专业课，它们都与物理化学课程密切相关，有些课程如催化作用原理和胶体与界面化学，直接是从物理化学的大体系中划分出去的。由于我院材料专业招生时间不长，而这些课程总是不同的教师授课，教师之间就授课内容未来得及进行充分的交流，经过几年的授课，发现同一知识点的简单重复难以避免。因此，建议课程组就这一现象，加强教师间的交流与合作，将这些课程的内容进行有效的整合，突破原来以学科和专业来划分的粗放型的课程体系，建立起适合于自己专业的有效课程体系，是目前我院物理化学教学改革的一项重要任务。
我校材料学科专业物理化学课程采用的是南京大学沈文霞主编的《物理化学核心教程》第二版教材，主要的授课内容包括热力学（热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡和相平衡）和动力学部分（包括化学反应速率、电化学、表面现象和胶体化学），共56课学时，大学二年级上半年授课；而无机化学，同分析化学一起共48学时，无机部分主要讲授热化学（热力学第一定律）、稀溶液的性质、胶体溶液、化学平衡及化学反应速率；根据教学大纲的安排，胶体和界面化学、催化作用原理这两门课程各安排24个学时，在大学三年级下学期开展。通过几年授课，经老师观察和学生反映不难发现，以上所述这些课程，在知识内容上相互之间都存在着一定的重复性和交叉性。
针对课程内容重复的问题，为了避免盲目浪费学时数，有效改善不同课程之间的重复授课，充分利用大学课堂掌握更多的知识，使我们在课堂上的几十分钟内有效地完成教学任务，这里提议对材料系开设的几门相关课程教学内容进行整合，使每门课都有其侧重点，建议组建一个全新的教学体系，同时要照顾到这些学科知识的完整性和独立性。例如，讲授无机化学课程时，建议把化学热力学和化学平衡作为重点内容详细讲授，而其他内容，如电化学、相平衡和化学反应速率这些内容作为物理化学课程的授课侧重点。物理化学理论课程中的胶体、表面现象则可放在胶体和界面化学以及催化作用原理这两门课程中主要讲授，物理化学课程就不讲授这部分内容。这样既节省了时间，又突出了重点，不仅使教学内容独立而完整，还可以适当减轻因课时量小带来的物理化学的教学压力，弥补了物理化学课程内容多、课时少的矛盾，老师在授课的过程中再也不担心时间不够用而只能浅显的表述；对于学生来说，仍然是掌握了整个物理化学的原理，而且更加坚实。
二、掌握专业知识框架，改革教学方法
通过对物理化学课堂的观察，发现学生们刚开始对这门课还保持有神秘感，大多数同学对这门课还是很有兴趣的，加之从师哥师姐们那里听说这门课容易挂科，因此学生们刚开始上课的时候都很认真。但是随着课程的深入，部分同学开始松懈，开始排斥这门课程，以至于后来干脆放弃学习。经过细心调查分析发现，学生们在失去学习兴趣后，慢慢迷失在这门课程中。尽管老师在课堂上一再强调要理清楚各章节之间内容的联系，重点记忆关键结论，但大部分同学仍然做不到，不能掌握物理化学课程的知识框架，也没有选择性的记忆关键问题，总是被动地接受课堂上讲授的内容，甚至被很多的数学推导过程迷惑。而实际上这门课程内容衔接紧密，逻辑性很强。把各章节之间的知识框架理清楚之后，就坦然的接受和明白了各章的结论，也有利于知识点的重点记忆。在教学过程中，注重课程之间的联系，通过知识点的连接和相关内容衔接相关的课程，及时引导学生把所学的内容纳入到学科的框架中，帮助学生建立较完整的知识框架，不要迷失在盲目的理论推导中。
物理化学这门课理论性很强，内容较多而抽象，公式又多，学生接受很困难，这就对老师的课堂教学提出了更高的要求。为了能够进行有效的课堂教学，激发学生的学习兴趣，常把日常生活现象中涉及的物理化学原理介绍给学生。比如，举例高温下食物容易变质的问题，联系化学动力学的理论加以说明；讲解温度对反应平衡和反应速率的双重影响时，例举合成氨工业中如何选择最佳温度；涉及讲授表面化学的理论时，可以例举农民锄地能防止水分蒸发的现象，或者小气泡、液滴、呈球形的现象，加以解释后，学生就会对表面性质有清晰的认识；讲授渗透压的时候，联系渗透压的作用，提问为什么肥料用多了农作物会“烧死”？打吊瓶时为什么会感觉到疼痛？让学生带着问题听课，面对生活中各种现象去思考，多问几个为什么，自己到物理化学中去寻找答案，激发学生学习这门课程的兴趣，也就达到了提高教学质量的目的。
除此之外，在课堂上还可以采用小班讨论或者Seminar讨论式教学模式，以教师和学生为共同的教学主体，就某些共同关注的问题，在和谐的气氛中进行讨论，加强教师和学生之间的交流和沟通。课下，利用我校教务处网站的网络教学平台，与学生进行课下的交流和习题讨论、小测验等，与传统的课堂教学模式相比，它具有互动性、合作性、学术性的优势。
三、强化配套实验教学
实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位，它与物理化学课程紧密配合，巩固和加深对物理化学原理的理解，提高学生对知识灵活应用的创新能力，还培养了观察和分析问题的能力。
为了避免实验课程超前理论课程，建议在学习完物理化学相关理论后，及时在学期后半学期开设实验课程。课程组已经设置独立的实验课并计算学分，如：配合表面现象，开展了液体表面张力的测定实验、粉体粒度分析实验；为了巩固反应速率反应章节的学习，开设蔗糖反应速率常数、乙酸乙酯反应速率常数的测定实验等。同时，也应鼓励学生根据所学理论，合理设计实验项目，开展综合性创新实验，增加设计研究型实验，根据设计实验的题目、要求等内容，让学生查阅相关资料，并利用学过的理论知识，选用相关的仪器、药品，分析实验中的难点和关键步骤等，自行完成实验内容、并上讲台讲授实验，以培养学生发现和解决问题的能力。
经过几年的探索和实践，我院化学化工学院材料专业物理化学课程的教学改革将有助于提高学校物理化学课程的教学质量和效果，促进了物理化学这门校级精品课程的建设和发展。
参考文献：
[1]王彬.冶金与材料专业物理化学课程教学方法的探讨[J].教学研究，2013，（7）：60-61.
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[3]王党生，李国宝.讲座式教学法在物理化学课程中应用[J].山东化工，2013，42（11）：157-158.
第5篇：材料物理专业范文
为了能够培养高水平应用型工程拔尖人才，材料物理性能的教学必须符合工程教育的需要，对材料物理性能的教学改革是十分必要而迫切的。只有通过创新教学理念和教学内容，才能促进学科的工程教育发展，进而促进学生在工程技术领域的长足发展与进步。
关键词：
材料物理性能；工程教育；改革
一工程教育理念
近几年来，“工程教育”理念是国内外高等教育中的一个重要理念。这一理念强调高等院校在开展理论教学的基础上，积极重视对学生工程实践能力的培养，从而使学生具备熟练的工程实践经验。目前，国内外诸多高等院校已争先恐后的投身到工程教育专业认证。这项认证常被看作为应用型本科院校高等教育质量保证的基础活动。[1]我国从2007年开始了工程教育专业认证的试点工作。到2009年，我国工程教育专业认证已经开始进入普及推广阶段，这也为我国高等工程教育提供了一个新的发展良机。仅仅过了一年，我国就制订了鼓励高校进行工程教育的“卓越工程师”计划。该计划要求高等院校在2010年~2020年十年间培养出大规模的高质量的专业拔尖工程技术人才，从而为国家的现代化建设和“大众创业万众创新”增添活力。而这项计划的实施当然也离不开教育理念的创新和课程教育的改革。
二材料物理性能课程的现状分析与思考
材料物理性能课程是材料科学与工程大类专业全体学生所必须要学习的一门专业基础课程。这门课程的教学效果将在很大程度上决定学生今后能否学号其它课程的专业教育，因此这门课程在整个材料大类专业的人才培养中占据着举足轻重的地位。但是，这门课程以前的教学大多偏向理论化教学，所讲授的课程内容较为陈旧，不太适应现在材料学的发展。而新型的功能材料、复合材料和纳米材料等高性能、多功能为主的发展趋势,也对材料物理性能的课程教学提出了更高的要求。[2]因此，目前材料物理性能的教育存在着诸多不足，主要体现在以下两个方面：
（一）课程教学缺乏对学生工程意识培养
《材料物理性能》是利用物理学原理来讲授材料的结构、性质和应用的一门专业基础课程。目前这门课程在教学上往往更注重加强学生对物理性能的理论知识的学习，而忽略了具备独特物理性能的材料在工程中的实际应用。同时，材料的性能与材料的制备工艺密切相关，不同的制备工艺会带来不同的材料产品性能。而本课程传统教材均未对材料的制备工艺进行阐述，因此也让学生对材料的某些具体性能感到困惑。除此之外，材料在应用到各种不同的场景中可能出现的物理性能的改变和防范措施也不尽相同。而本课程的传统教学中也较少考虑到材料在使用过程可能出现的性能衰变，也使得学生在主观上产生材料的性能在使用过程中一成不变的错误思想。
（二）课程实验内容未构成工程应用能力训练体系
目前，材料物理性能的实验教学主要偏重于理论化和演示性实验，如金属材料的热膨胀系数的测定、材料的磁滞回线的测定等。这些实验在对实验内容的工程应用拓展上略显不足，限制了学生的创新思维和对学生动手能力的培养，因此这些实验的开展不能对学生带来浓厚的学习兴趣，同时也脱离了实际工程情况，不利于培养工程实践人才。同时由于材料物理性能是面向材料大类专业所开设的课程，学科较多，这也给高校在开展这门课程的实践教学上添加了一定的难度。现在，较多高校会以各自的强势材料学科中的实验为例，来开展材料物理性能的实践教学。一方面，这不利于学生对本专业相关材料性能的掌握，另一方面也显然不利于培养学生的工程实践能力。同时，目前国内也还没有出版有关材料物理性能实验教学相关的辅导书或教材。所以针对这门课程开设有借鉴意义的实验课在操作上是有一定难度的。因此，为了使学生能够做到自己设计、自我探索，加强学生对各知识点的交会贯通，更好地将所学到的材料物理性能专业知识应用到实际工程实践中去，材料物理性能这门课程的实践教学环节也有较大的创新改革的空间。
三工程教育背景下的材料物理性能课程改革
为了适应材料大类专业的人才培养以及专业教学内容和课程体系改革的需求，满足新世界国家对材料专业人才的需求，并与“卓越工程师”计划要求相一致，对材料物理性能的改革就必须能够体现工程教育的理念，以满足我国目前对工程人才的急切要求。
（一）专业教师的工程教育理念改革
学生的专业知识大多是在教师的引导下获得的，教师在整个课程建设体系中占有举足轻重的作用。因此，配备具有工程化实践经验的教师对增强材料物理性能这门课程的工程化教育水平十分重要。而目前从事材料物理性能教育的教师大多是直接来自于基础研究擅长的高等院校的博士生。这些教师大多缺少与材料物理性能相关的工业化经验，很难在教学过程中将材料物理性能与材料的工程应用紧密结合起来。因此，应用型本科院校需要进一步加大力度以培养出具有优异工程经验的专业教师。为了做好这项工作，高等院校可以将在校的青年教师挂职到相应的企业。让青年教师在企业中培养一段时间，使其获得进行材料物理性能工程化教学的必要工程实践知识。除此之外，高等院校也可以邀请企业中具有大量工程经验的专家来到学生课堂，向学生讲述材料性能在使用过程中的考量。甚至，高等院校也可以把学生的课堂直接搬到企业去，让学生能够与企业的工程师直接交流，直观的学习到相关的工程基础知识，促进学生的综合发展。同时，也可以邀请部分有威望的企业工程师与高校教师一起合作，来对材料物理性能的课程教学大纲进行修订，使这门课程在理论教学上关注到材料的工程实践，以极大的促进学生的均衡发展。
（二）材料物理性能课程教学内容改革
材料物理性能课程的传统教学主要利用物理原理解释材料物理性能的产生原因及如何预判材料物理性能的改变趋势。而这样的材料性能可以运用到哪些领域，以及在这些领域中使用时材料的物理性能会如何改变均没有提及。如讲述材料对光的吸收时，一般只讲授材料对光的选择性吸收，很少讲述材料对光的选择性吸收在实际工业应用中的价值，所以学生很难将这部分内容与工程实践联系在一起。在课堂教学内容，材料物理性能的课程改革可以适当借鉴先进的全面工程教育理念。在教学过程中，可以适时地向学生们讲述当前工程实践中应用某些材料考虑到的材料物理性能，以给学生提供一种身临其境的课堂氛围，使学生掌握能够运用基本理论去分析和解决实际问题的能力，[3]从而有利于推动学生深入的掌握材料物理性能的基础理论和方法，促进学生将这些原理应用在工程实践的工程能力。
（三）突出项目实验教学
实验教学也是课程建设中的一个重要环节，实验开设的好坏对课程建设的成败起到重要作用。因此在对学生工程能力的培养上，也少不了对实验教学的创新和优化。目前，材料物理性能课程实验中开展的大多数实验均为验证性实验。这些实验的开展对提高学生的工程实践能力帮助较小。为了进一步实现工程实践教学，在安排课程实验时要注意引导学生对所学知识的综合运用。在实验教学上，可以选择一些目前工程上需求的材料为基础，告诉学生这些材料在应用时存在的不足。然后鼓励学生对这些不足进行详细的调研，并提出解决方案。根据学生的解决方案来开设一系列设计性质的实验项目，从而可以促进学生运用所学的知识完成一个产品项目设计、制备、物理性能测定、使用等全过程的课程项目训练。进而可以很好的力图体现工程教育中所提倡的构想-设计-实施-运作的理念。
四结论
通过在师资培养、教学内容、实验教学等多方面积极开展工程教育教学的改革，可以很好的开展材料物理性能的工程化教学，并可以很好地培养学生的工程实践能力，使之能够成长为现代工程技术人才，从而提高了专业人才培养质量。
参考文献
[1]杨振宏,杨书宏,宋守信,等.国外工程教育（本科）专业认证分析与借鉴[J].中国安全科学学报，2009,02:61.
[2]王文芳,陈小丽,吴玉程.材料物理性能教学改革的探讨[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2008,22:98-100.
第6篇：材料物理专业范文
1.教学模式固定化，与专业脱节
大学物理作为一门基础课程，人们往往强调它的基础性，而忽视了不同专业学生对物理内容的不同需求。教学中按照多年来形成的固定模式，对不同专业的学生采用统一的教学大纲和同一个授课标准。同时，由于大学物理自身理论性较强，与专业课程结合不紧密，致使学生对物理课的学习经常感到枯燥无味，提升不了学学物理的兴趣，甚至出现大学物理“无用论”。
2.教学学时有限，教学内容广泛
“高等院校非物理类专业基础物理课程教学指导委员会”专门制定和了《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》。其中建议完成大学物理核心内容所需的最低学时数为126学时。实际情况是大多数非重点院校的培养计划增加了专业课的学时，将作为基础课的大学物理学时做了一系列调整，达不到126学时的最低标准。为了完成教学大纲规定的全部内容，教师往往照本宣科，很难对知识点的应用进行详细的剖析和展开。
3.考评方式相对单一
长久以来，大学物理的考核基本上是采用期末考试成绩为主，出勤率及课后作业完成情况为辅的方式。这种考核方式无法提高学生自主学习的兴趣，多数学生往往是处于考试压力之下被动学习，抱着60分万岁的想法，考前临时抱佛脚，只要过关就万事大吉。因此，单一的考评方式并不能真正反映一个学生对知识的掌握和应用程度。
二、教学改革的方向与途径
1.加强大学物理任课教师与专业教师的沟通交流
[2]目前，大学物理任课教师都只接受过系统的物理专业教育，对其他专业的知识了解程度还不够。因此，物理授课教师应深入专业院（系）进行调研，与专业课教师针对学科交叉知识点进行充分沟通交流，了解专业需求。教师平时要加强对与物理联系紧密的专业知识的学习，提高专业能力和知识水平。教学中做到心中有数，有针对性地授课，缩短学生与大学物理间的距离，使得学生不再畏惧物理课程。
2.归并教学方向，调整教学内容
由于学时的限制，在保证“必须、够用”为度的前提下，有必要根据不同专业的需求调整教学内容，压缩与专业相关度小的章节的学时，适当增加与专业衔接紧密章节的学时。在平时教学中突出重点，充分利用学生对专业知识的渴望来提高对物理的兴趣，从而增强学习物理的动力和信心，提高教学效果。大学物理的教学内容涵盖了力学、热学、电磁学、波动光学和近代物理五篇，各部分内容在不同专业中应用的类型和深度是有差异的。根据不同专业对物理知识的需求，形成几个主要教学方向：对力学知识要求较多的土木和机械类、对电磁学要求较多的计算机与电子信息类以及对热学知识要求较多的材料和热能类。在保证基本物理教学要求的前提下，根据以上几个教学方向对物理知识要求侧重点的不同，对教学内容进行调节。此外，对不同专业同一个教学内容的深度和教学方法也要有所区分，与专业课程衔接紧密的知识点要进行突出和引申。
3.当调整传统的考评方式，对学生的学习进行更综合的评价
[3]在传统的以期末成绩为主，以出勤率及课后作业完成情况为辅的评价方式的基础上，适当增加对课堂表现和课后知识应用等方面的考核。比如，让学生撰写一两篇物理知识在本专业中的应用或物理知识和本专业课程的关系等相关的学习体会或读书报告。鼓励学生自己搜集资料，增加学习的主动性。同时在文章的撰写过程中不仅可以加深学生对物理理论知识的理解，还能使学生对于物理与本专业的关系有更深层面的认识，改变他们对物理学习的茫然，消除无用的看法。
三、大学物理教学内容和教学方法改革实证
1.土木和机械类专业
土木和机械类专业与物理紧密相关的课程有“理论力学”、“结构力学”和“材料力学”等，涉及的知识点主要有：质点运动学、牛顿运动定律、功和能、冲量和动量、刚体定轴转动和机械振动等。教师在讲授时，除了讲授教材中的经典物理知识之外，重点讲授土木和机械类专业用到的物理知识。在知识与技能的运用上强调物理应用意识的培养，培养学生用物理知识解决实际问题的意识与能力。但是，鉴于土木和机械类专业存在的局部差异，对此大类内的讲授侧重点也可以有所区分。例如：机械专业学生经常遇到飞轮、皮带轮、滑轮等的转动问题，需要较多的刚体知识。因此，在刚体定轴转动的教学中，无论是内容讲解还是习题设置，都应与专业应用相联系，让学生切实感受到学好大学物理与学好专业课是相辅相承、相互促进的关系。在大学物理教学中，阻尼振动和受迫振动是选讲内容，而对于土木类专业学生来讲，这部分内容在结构力学中计算刚架的频率和周期中有重要应用，应进行重点讲授。同时在传授知识的同时，对于土木类专业的学生更应注重力学的分析和计算方法，为他们后续的专业课程的学习提供有益的帮助。
2.计算机与电子信息类专业
计算机与电子信息类专业所开设的“电路分析”、“电磁场”、“电子技术”等课程与物理密切相关，相关知识点主要包括：静电场和稳恒电场、稳恒磁场、电磁感应、电磁场和电磁波等。大学物理中的电磁场主要强调电磁场的描述、场与场源的相互作用、矢量场的基本规律，这些都是电子信息科学的理论基础。对计算机和电子信息类专业的学生应偏重于对电磁学的讲解及其相关科研新进展的介绍，以便增强学生对大学物理的认可程度，激发学学物理的兴趣，并在学习专业课之前培养出良好的状态。电磁波是信息传播的重要手段，是电子信息类专业理论的重要基础知识，但是在以往大学物理教学中经常作为选讲内容，改革后应该将其列为重点。在讲解这部分知识的时候，利用多媒体或者模型演示向学生展示电磁的产生、传播过程，介绍产生的原理以及在现实生活中的应用，让学生感受到所学物理理论知识与工程实践及本专业的基础知识的联系，激发学生的积极性和主动性。
3.材料和热能类专业
材料和热能类专业开设“物理化学”、“材料物理性能”和“高分子物理”等课程与物理联系紧密，涉及到的知识点主要包括：平衡态、理想气体状态方程、功、热量、内能、定压热容、定容热容、热力学第一定律及应用、热力学第二定律、卡诺循环、可逆与不可逆过程等。因此，对材料和热能类专业学生教学应侧重于热学部分。热学中的熵函数和熵增原理通常是选讲内容，一般仅作为介绍性知识，但是在材料和热能类专业中它的作用显得尤为重要，需要将内容做相应的扩充并结合专业中可能遇到的实例来讲授，为学生的“物理化学”等后续专业课的学习做好铺垫。另外，对材料类专业学生讲授大学物理时，还需要引入有关光学的近代部分，如：光子的能量问题。因为在设计材料时，经常需要考虑材料对光的适应能力。
四、结语
第7篇：材料物理专业范文
你适合学习材料专业吗?
材料学包罗万象，是国内外各行各业发展都离不开的一门基础而重要的学科。目前据相关专家分析，我国在材料成型设计方面的人才缺口在20万～30万之间，并且呈逐年递增趋势，材料科学与工程专业的毕业生已经成了“抢手货”。目前我国整个材料行业都缺少高精尖人才，人才缺失问题已经成了众多企业发展的桎梏。
材料行业对人才的需求是如此的迫切，那么也可以想象材料学的就业趋势非常好，想要进入材料行业的学生也很多，那什么性格的人适合进入材料学院呢?笔者列出了如下的性格需求度表格，同学们不妨参考一下。
概述：材料学究竟是什么
材料学是一门跨学科的科学，涵盖的范围很广，子学科多。所以想要回答“材料学究竟学什么”这一问题很难。总的来说，材料学就是研究材料结构、性质和性能，以制造出更好的材料或更好地使用材料的学科。
材料学具体分为三个大类：金属材料、无机非金属材料和高分子材料。因此，大部分高校会开设材料科学与工程专业，专业下又分出几个方向，针对性地学习这三大类的知识，并且它还与其他一些工程科学相重叠，因此在各大院校，材料科学与工程都有若干分支。
从这三大类可以看出，材料学是典型的工科专业，课程安排和其他工科专业大同小异。大学一、二年级会安排基础科目的学习，如高等数学、线性代数、概率统计与随机过程、大学英语、C语言、大学物理、机械制图、电子电工学这样与材料生产设备相关的课程：到了大三大四，则会偏重专业课，比如材料物理、物理化学、有机化学、材料力学等，都是必须要学习的。
材料学由于应用广泛。在众多领域都有很大的发展空间。学生毕业后可在航空航天、冶金、机械、汽车、电子、信息、交通、化工和建筑等工业企业以及相关科研单位工作。学校不同，学科方向不同，就业的去向也不一样，比如以研究钢铁为主的材料专业。学生毕业后大部分去的都是加工为主的企业，比如钢铁厂、汽车厂。
总体而言，材料学是比较基础的学科，光是大学四年学不到特别专业的知识。所以很多同学会选择考研深造，这个时候，不妨选择一个前沿的并且热门的方向，比如先进陶瓷、复合材料、纳米材料、生物材料等。
核心专业：高分子材料科学与工程
从本世纪中叶。高分子材料逐渐登上了材料王国中的宝座。据2011年的最新统计，我国高分子材料的体积产量已经超过其他各类材料，塑料的体积产量已经超过钢铁体积产量，合成纤维的生产也超过全部有色金属的总产量，这说明我国已经跨进了高分子材料时代。
高分子材料科学与工程的建立可以说只有二三十年的历史。从“高分子”三个字，就知道这个专业需要用到化学方面的很多知识，在大多数院校中，都开设了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学等，而且根据各个学校的侧重点不一样，有机化学、量子化学、结晶化学和热力学、固体物理学、结晶学、统计物理学、聚合物流变学、高分子材料学、塑料成型工艺学、机械制造基础、模具材料及制造等课程也都是需要学习的专业基础课程。为了理解高分子材料中的许多物理现象。系统学习高分子物理学也是十分重要的。如果你只希望念完本科就毕业工作，高分子材料专业是个很不错的专业，因为它的就业市场很大。
新兴专业：生物功能材料
国家将生命科学和新材料科学列为21世纪重点发展的领域，而生物材料学作为一门只有十年历史的新专业、站在生命科学和材料科学前沿的交叉学科，更是优先发展的重点。
生物功能材料专业是培养具有材料科学与工程、生物学和医学等领域的相关知识，掌握生物材料的基础和专业知识，能在生物材料的制备、改性、加工成型及应用等领域从事基础研究、应用研究和技术开发等的综合型高级技术人才。
不过很多人会纳闷，生物材料到底拿来做什么呢?作用到底体现在哪里呢?答案很简单—它们最常出现在牙科和整形外科。假牙、补牙材料、人造骨、人造关节都是生物材料的一种。例如为防止骨折，关节等部位要承担体重的3—6倍的重量，而且一年要承受近200万次重复荷重，因此要求人造的关节材料有优良的对生物适应性、疲劳强度和耐磨性等。
本专业毕业生的就业、继续升学和出国深造的前景广阔。可从事与生物材料、医药等领域相关的管理、产品研究开发、市场销售、贸易等方面的工作。
院校推荐
到目前为止，我国设有材料类专业的高校有400多所，这400多所院校有自己的特色，因此，这些院校在学生的培养上也会有自己的特色。
比如，清华大学材料科学与工程专业注重学生的基础，下设了五个方向：材料物理与化学、金属材料、无机非金属材料、复合材料和电子材料。不过在本科阶段，五个方向的课程都大致相同。
北京科技大学的材料科学与工程专业是该校最强势的学科，偏重钢铁材料研究，软硬件设备足以让冶金专业以外的学生眼红。学校名师荟萃，科研实力强，本科生在校学习期间都可跟老师进实验室做科研。
哈尔滨工业大学的材料学院则始终围绕“高端”两字，紧密围绕国防尖端技术发展需要的新型材料、新型材料的精密和特种加工技术设置课程与内容。
北京化工大学的材料学是国家的重点学科，其高分子材料科学与工程专业是传统强项，碳基复合材料、无机非金属材料和金属材料防护学科在全国具有很高的知名度。
第8篇：材料物理专业范文
关键词：固体物理；教学问题；独立学习；教学反思
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）19-0208-02
一、引言
固体物理中的相关理论已在磁学半导体、超导和激光等现代科学研究领域获得了重大进展，相关研究成果已经迅速转变为实际生产力，并带动了相关信息科学技术群的高速发展。在20世纪50年代末，“固体物理”被采纳为我国物理专业的一门基础课。固体物理通过研究和学习固体的结构及组成固体的粒子之间相互作用与运动规律来阐明其性能和用途，涉及内容包括固体中的原子结构、晶体结合规律、固体电子运动方程及能带结构、金属导体的导电机制、半导体的基本原理和超导性的基本规律等，因此，“固体物理”已成为物理学科和材料学科的专业主干课之一。
本文从合肥学院化工与材料工程系目前的固体物理本科教学实际情况出发，针对我校应用型人才培养的特殊需求，对学生的学习情况进行调查，优化整合课堂教学内容，并结合现代多媒体技术对教学内容、考评方式和方法提出合理改革措施，旨在为进一步改善教学和提高应用型人才培养质量提供指导和借鉴。
二、学生对该课程的学习体会
首先，学生普遍反映固体物理这门课程的难度比较大，即使在课堂上认真听课和做笔记，仍然有多数学生反映还存在对许多概念模糊不清和不能理解的现状，无法对本课有一个更系统的认识和理解。
其次，多数学生认为固体物理这门课与材料科学基础、无机材料科学基础和无机材料物理性能等前修课有一些相似之处，这在一定程度上既为一些学生学习《固体物理导论》带来了便利，又带来了干扰。学生认为，很多知识点已经学过，在学习固体物理时遇到，再次学习时又有了更深一层次的认识，掌握的更牢固；而有些概念曾经遇到过，或现在开始学，总觉得有些专业术语就是艰涩难懂，故而产生畏惧的心态。
最后，固体物理学习通常是在看不见、摸不着的动量空间（或波矢空间）中来理解一些问题，在真实的空间里反而不好理解，这一点对于许多学生来说，难度确实有点大。
三、教学内容、方法及考评改革
（一）精选内容原则
固体物理是研究固体的微观结构以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的科学。该课程理论性强，内容庞大，其内容主要包括晶体结构、晶格振动和晶体的热学性质、固体电导理论、固体介电性质、固体的磁性以及固体的光学性质等。对我校无机非专业本科教学而言，由于课时相对有限（40学时），必须坚持有所教和有所不教之原则，而对学生的要求也必须坚持有所学和有所不学之原则。依据我们的人才培养方案要求，无机非专业本科人才培养侧重于功能材料及其应用等方面，所以，在讲授固体物理这门课程时，由于受到学时和实际培养目标要求的限制，我们精选了两个方面的内容来进行讲授，即以晶格振动和能带理论为重点讲述内容。而传统固体物理课程内容主要包括晶体的结构、晶格动力学和能带理论、固体光学和电磁学等，要完全讲授完这些内容不符合我校专业人才培养的实际要求。此外，固体物理这门课程里有些内容已经在其他课程里学过，因此，我们必须遵循有所讲授和所有不讲授的原则，对该课程教学内容进行精选和优化处理，即重点将固体中的声子和电子的运动和行为对固体宏观性能的影响机制讲授清楚，让学生能从微观角度去理解固体一些宏观性质的缘由和根因。目前，我们把这两部分内容作为两个模块来进行讲授，同时，再结合一些实际固体的宏观性质和现象来进行讨论和分析，做到微观和宏观相结合以及理论和实际相结合，为无机非专业功能材料及应用方向人才培养奠定一定的物理基础。
（二）讲授方式和考评原则
传统的固体物理教学内容充满了艰涩难懂的专业术语、眼花缭乱的空间图形变换、复杂烦琐的数学演算，对固体物理前沿的新动态、新成果、新概念介绍的力度不够，教学方法单一，造成教师难教、学生畏学的教学局面，学生以应付考试、挣取学分的态度去学《固体物理学》课程。因此，学生学习兴趣不高，课堂效益甚微。为了改变这一现状，我们以应用为导向，即先提出一些实际的应用案例，让学生去思考和讨论这些固体之所以有这些应用，其原理和机制是什么，以案例教学方式为主，让学生主动去参与和思考。例如，讲授晶格振动这一模块内容时，我们先提出，有些固体是热的良导体，而有些则不能，两者区别在哪里？又如，一些固体为何受热后体积会发生变化？让学生针对这些问题去查阅相关资料，然后提出一些可能的答案，并在课堂上进行讨论，将学生变成主动参与者，而不是先灌输他们这样或那样一些的结果或缘由。实际教学表明，这种让学生带着疑问去寻找答案的教学方式得到的最终教学效果是很有效的，它培养了学生的独立分析问题和主动学习能力，同时也培养了学生的学习兴趣，锻炼了学生的沟通和表达能力。在这门课的考核和评价方面，我们采用了过程考核和课程考试一体化考评方式，即过程考核和课程考试各占50%。过程考核主要包括：课堂讨论、课外作业、课程总结和读书笔记等方面，这一项占该课程最终成绩的50%。课程考试既为本课程最后的考试，成绩占50%。这样就可以把学生从单纯的考试中解脱出来，让学生有更多的时间去从事课外自主学习。
四、教学手段多样化
（一）采用现代化多媒体教学
采用多媒体授课方式具有直观性、新颖性和高效性，可提高学生的课堂兴趣，但“固体物理”课程理论性很强，如果课堂教学完全依赖多媒体课件会导致学生忽略课程内容学习，而把注意力转移到课件本身上去。多媒体课件可节省课堂板书时间，增加课堂内容的信息量，但同时导致课堂进度紧凑，学生在课堂学习过程中思维紧张，没有充分的时间对知识点进行深入的理解和吸收。因此，通过多年的教学实践，笔者在教学过程中采用了课堂“板书教学+多媒体教学”相结合的教学模式。如在讲解晶体结构时，笔者通过板书提示类型，但具体结构通过多媒体课件展示；对于晶体热容的模型、能带理论等内容，通过多媒体课件给出主要推导步骤，但具体推导过程利用板书进行，从而增加学生的理解时间。
适当引入现代研究手段教学，使固体物理教学与时俱迸。教学中引入MS和CRYSTA等程序，使学生能理解现论物理的一些研究手段，并通过这些程序演示晶体结构、晶体的热力学性质计算、晶体能带的计算等内容，使学生更为系统地掌握固体物理的研究方法。让学生自己通过软件为晶体建立空间结构，通过三维图形清晰地展示晶体空间结构，这样使抽象的物理图像变得具体而生动，从而很好地解决晶体空间结构教学“呆板”的问题。总之，合理地利用现代教学手段，可大大激发学生的学习兴趣，明显提高教学效果，同时使得教与学都充满乐趣。
（二）增加科学史，提高学生学习兴趣
科学史经常被作为普及科学知识的一个重要的手段。事实证明，历史故事可以提高理科学习的趣味性，对某一学科、某一理论发展过程和历史背景的追述，有助于学生更好地理解这门学科和这个理论。在固体物理学中，每一个发现或者理论的提出都有其独特的历史背景和动因。正是基于这个事实，在讲解理论之前，可以先讲述整个的历史背景和发展过程，这样做既可以提高学生学习的兴趣又可以让学生更好地了解整个理论的意义及要解决的问题。
（三）教与学互动，安排学生上讲台
大家都明白在教学过程中，教师的主要作用在于引导和启发学生积极、独立的思考。在大学的教学过程中，教师应注重鼓励学生发挥积极性，让他们主动地学习。在固体物理的教学过程中，可以设计一些相关的研究性课题或针对每节课的教学内容提出一二个小重点，让学生通过查阅相关资料并做成PPT课件，然后在课堂上讲解。这样不但锻炼了学生的自学能力和独立思考的能力，还提高了课堂教学的质量。同时，通过这种让学生上讲台的教学方式，还能够锻炼学生的胆量，尤其对于不敢当众讲话的学生来说是一个非常好的锻炼机会。
五、结束语
固体物理课程对材料专业本科生来说的确是一门比较难学的课程，然而，只要坚持有所学和有所不学，在本科阶段初步掌握其核心内容（能带理论）也不是不可能的。教会学生从微观领域去寻找固体的一些宏观现象，即让学生懂得固体应用的基础是基于固体的不同电子结构，也就是固体的能带理论基础。通过多年教学实践和研究，在我校的《固体物理导论》课程教学内容中实现了“2个知识模块+2个考评制度”的教学模式，对“固体物理”的教学方法和手段的改革及新的学习模式进行了一些有意义的探索和实践，并取得了良好的效果。
参考文献：
[1]香莲，张建芳，何颖卓.《固体物理学》教学改革浅析[J].内蒙古民族大学学报，2012，18（5）：156-157.
[2]齐卫宏，李业军，汪明朴.材料学科的固体物理课程教学[J].湖南医科大学学报（社会科学版），2009，11（4）：209-210.
[3]苏兴华.材料学科专业的固体物理课程教学改革探析[J].科技创新导报，2012，21（7）：187-188.
第9篇：材料物理专业范文
[关键词]固体物理；课程设计；教学方法；科学前沿；新能源
固体物理是研究固体的结构及其组成粒子(分子、原子、离子、电子)之间相互作用与运动规律，以阐明固体性能和用途的学科[1-2]。自上世纪20年代以来，经过近一个世纪的发展固体物理已衍生出金属物理学、材料物理学、半导体物理学、磁性物理学、电介质物理学、固体光电子学、超导物理学等学科分类。因此，固体物理不仅是物理专业的必修课，也逐渐成为材料科学、电子技术、新能源材料与器件等专业的基础课程[3-4]。固体物理涉及的知识广泛且复杂，学生在该门课程的学习中会感到比较吃力。如何在有限的课堂教学中让学生高效地掌握固体物理的基础知识，并具备实际应用的能力一直是固体物理教学研究的热点[5]。本文针对对固体物理学自身的特点，结合新能源材料与器件专业特点和培养目标，分析讨论教学内容和教学方法的调整。
1教学问题分析
固体物理学课程建立在普通物理、统计物理、量子力学等知识基础之上，讲述了晶格理论和固体电子理论，包含很多晦涩难懂的专业定义、繁琐复杂的数学推导和三维空间变化，部分学生在学习的过程中反映比较吃力[6-8]。经调查研究，问题主要体现在三个方面：(1)固体物理本身具有很强的理论性，包含大量的理论和公式，如果按照书本内容从基本定理、定律出发进行数学推导演绎，会使有些学生陷入繁琐冗长的数学推导过程之中而忽视了本课程所表达的物理模型和思想，从而容易会出现畏难情绪，对本课程失去兴趣。(2)固体物理建立在统计物理、量子力学等知识基础之上，但由于培养计划的限制，本专业先修课程并不包括这些课程，而所用到的数学知识虽然在高等数学中学习过，但有些学生并不能实际运用，客观上学生并没有做好学习固体物理学的知识准备。(3)固体物理是一门介于基础理论与应用学科之间的课程，与日常生活与生产距离较远，学生会产生“学习这门课有什么用”的困惑，难以激发学习固体物理的热情。因此，如何能在有限的学时里让学生理解和掌握固体物理的基本知识，使学生对所学到知识产生认同感，提高他们的学习积极性，是非物理专业的固体物理课程教学中需要思考的问题。
2分块教学内容，建立内在联系
固体物理学知识看似比较零散，但实际有很强的内在联系。固体由原子(分子)构成，我们首先关注固体中的原子是如何排列的，即第一章晶体的结构；这些原子(分子)之间存在相互作用，这样才能结合成一个整体，即第二章晶体的结合；但实际上这些原子并不是静止不动的，它们会围绕平衡位置做微小的振动，即第三章晶格振动；以上是晶格理论部分。原子再往下分，包含原子核和电子，电子绕原子核快速运动，最简单的是金属中外层电子，由于受到原子核作用非常小可以忽略近似成自由电子，即第四章金属电子论；但更多的晶体中电子受原子核的作用不能忽略，而是在原子和其它电子形成的周期性势场中运动，即第五章能带理论；最后讲解第六章晶体中的电子在电场和磁场中运动；以上是固体电子论部分。采用的是吴代鸣先生的《固体物理基础》作为教材，并依据实际情况作了调整。受黄昆先生《固体物理学》的启发，将晶体的缺陷放在最后一章，一方面是因为晶格理论和固体电子论大多都是基于完美晶体的假设，另一方面因为该部分内容与前面的知识相对独立。对教学内容的另一个调整是在晶格振动部分不引入绝热近似。学生此时还没有开始固体电子论的学习，对于将原子看成一个运动整体并无异议，如果在这里介绍绝热近似需要同时引入原子和电子的运动，使学生陷入混乱。在授课中帮学生建立好脉络体系，可以使学生更好地掌握固体物理基本知识。
3加深物理图像，淡化数学推导
传统的物理学习往往从基本的定理、定律出发，经过数学推导演绎出相应的结论，这对于固体物理学习(尤其是非物理专业)并不完全适合，繁琐冗长的数学推导会消耗学生的学习热情和学习时间，而把握不住关键的物理思想。清晰的物理图像是学好固体物理的关键，老师应该把重点放在对基本概念、原理和模型的讲解上，复杂的数学推导过程可以放在课下进行，对于一些数学推导复杂但又非常重要的结论，还可以通过图像方法解释其物理意义。布洛赫波是能带理论中非常重要的一个概念，但学生往往不明白它的物理意义。所以在讲授该知识点的时候，首先让学生回忆金属电子论中自由电子波函数，为平面波形式；再说明由于晶体中周期势场的存在，自由电子平面波将受到调制，具体表现为在平面波的波函数前添加一个调幅因子；最后在近自由电子近似模型中将电子的波函数写成布洛赫波函数的形式，加深前后知识的联系，让学生直观理解为什么布洛赫波函数由这样的两部分构成。固体物理研究对象是原子、电子等微观粒子，摸不到也看不到，学生难以形成直观的感受。因此有时可以将抽象的物理概念和日常生活中的形象物体联系起来，让学生易于理解和接受。在讲到格波时，通过与一根波动的绳子比较说明晶格的振动可以用波动理论来描述。格波的群速度可以用沙丘的移动打比方，格波的相速度和群速度类似于沙粒和沙丘的移动速度。又例如，讲到自由电子气的量子理论时，将电子态比喻成电影院里的座位，将观众比喻成电子，一个座位只能坐一个观众。电子如何填充这些状态取决于系统的温度，从而可以计算出系统的总能量。
4引入科技前沿，激发学习兴趣
兴趣是最好的老师，激发学生的学习兴趣让学生主动参与到学习中可提高教学质量。固体物理学是新材料、新器件和新技术的基础学科，是新材料和新器件的增长点，换而言之，固体物理知识虽然较少直接转换成现代应用技术但它已经渗透到现代技术的方方面面。如果将这些科学技术前沿引入到课堂中，不仅可引发学生对固体物理知识的兴趣，还可以帮助学生更好地理解和掌握固体物理基本知识。绪论的安排尤为重要，所引发的学习兴趣可大大提高后续课程的教学质量。表一列举了近十年中与固体物理有关的国内外物理大奖，在绪论中介绍这些奖项，可以让学生认识到固体物理在高新科学技术领域无可替代的作用，从而对本门课产生浓厚的兴趣和学习的热情。在教学中，将现代科技前沿知识引入进来，建立其与固体物理基本知识的内在联系，不仅可帮助学生加深对基本概念、基本理论的理解，而且可以培养学生科学思维能力和创新能力。石墨材料家族是固体物理教学中一个非常好的范例，它几乎与与固体物理中每一章知识相关，对石墨家族材料的讲解可使这些知识具体化。石墨烯是2004年曼彻斯特大学的Geim和Novoselov等人采用机械剥离法获得的二维单层材料，展现出了无质量的狄拉克费米子、弹道输运、室温量子霍尔效应等一系列独特的物理性质，Geim和Novoselov等人也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯作为一种二维材料，碳原子呈现正六边形排列，看似简单却是复式晶格结构。通过平移晶格，向学生说明存在两种不等价的碳原子，引入复式晶格概念；通过让学生分析该结构的原胞、晶胞、基元、基矢、倒格矢等，考察他们对晶体结构这一章基本知识的理解和掌握。晶体结合存在五种主要的结合方式，但是即使是同一种原子组成的晶体其结合方式也不是唯一的，通过对石墨体材料结构的讲解，引导学生找出共价键、金属键和范德华结合，从而加深对晶体结合基本知识的理解。讲解能带理论时，用紧束缚近似方法计算石墨烯电子能量和波函数，由于石墨烯中有两种不等价电子，波函数写为BAaa21。通过求解本子方程，给出能量公式和能带图，导带与价带刚好交于第一布里渊区的六个顶点，且顶点附近能量与波矢呈线性关系。能带理论的引入解释了导体、半导体、绝缘体现象，而石墨烯是一种特殊的零带隙半导体材料，通过吸附、掺杂其它元素，或破坏双层石墨烯的对称性可打开能带。
5结束语
