1我校材料物理專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)的背景和現(xiàn)狀

根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，畢業(yè)實(shí)習(xí)通常安排在第八學(xué)期之初，目標(biāo)是將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，實(shí)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，更加貼近學(xué)生就業(yè)后的實(shí)際工作環(huán)境和狀態(tài)，可以深化和檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新意識(shí).因此，對(duì)于即將就業(yè)的畢業(yè)生來說，實(shí)習(xí)效果將影響到學(xué)生能否順利適應(yīng)、承擔(dān)未來的工作，我校的材料物理專業(yè)于2000年經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立，2001年開始招收第一屆學(xué)生，材料物理專業(yè)是在材料學(xué)、金屬材料和冶金工程傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)上組建的，旨在充分發(fā)揮內(nèi)蒙古自治區(qū)稀土資源優(yōu)勢(shì)，在材料的設(shè)計(jì)、研究、性能改進(jìn)、開發(fā)新材料和新技術(shù)等方面，圍繞稀土功能材料和稀性的金屬材料等展開基礎(chǔ)和應(yīng)用研究.在這種情況下孕育的材料物理專業(yè)基本沒有可以借鑒的先例，需自身不斷建設(shè)、發(fā)展和創(chuàng)新.十幾年來，專業(yè)課程的培養(yǎng)方案、教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱等理論教學(xué)，順應(yīng)時(shí)展要求不斷進(jìn)行改革和創(chuàng)新，已取得一定成果.在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，尤其是對(duì)企業(yè)依賴性較強(qiáng)的畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，作為新的材料物理專業(yè)，按照畢業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)大綱基本要求，依靠學(xué)校專業(yè)特色，在金屬材料等專業(yè)中尋找滿足條件的實(shí)習(xí)基地和車間，多年來的實(shí)踐證明，實(shí)習(xí)方案對(duì)培養(yǎng)高水平的專業(yè)技術(shù)人員起到了積極的作用，是行之有效的.但面對(duì)新時(shí)期對(duì)高素質(zhì)、綜合型人才目標(biāo)的要求，并由于受實(shí)習(xí)基地、學(xué)校經(jīng)費(fèi)支持、學(xué)生主觀態(tài)度和指導(dǎo)教師水平等多方面因素影響，現(xiàn)行的畢業(yè)實(shí)習(xí)方案還存在一些問題和不足.

2我校材料物理專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)中存在的問題

自1998年教育部頒布了新的高等院校本科專業(yè)目錄，到2012年的幾次專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的修訂，普通高校對(duì)本科專業(yè)的設(shè)置進(jìn)行了一系列調(diào)整，培養(yǎng)目標(biāo)緊跟時(shí)展潮流，教學(xué)計(jì)劃更是以就業(yè)為導(dǎo)向不斷調(diào)整.然而，畢業(yè)實(shí)習(xí)依然由學(xué)校組織，教師帶隊(duì)，統(tǒng)一集中的形式展開，實(shí)習(xí)的方案、內(nèi)容和基地幾乎未變.因此，目前的畢業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)存在著難以適應(yīng)不斷改進(jìn)的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，人才培養(yǎng)與社會(huì)需求無法對(duì)接等問題.這些問題出現(xiàn)在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中的實(shí)習(xí)方案、學(xué)生、實(shí)習(xí)基地、指導(dǎo)教師和學(xué)校諸多方面.首先，實(shí)習(xí)制度相對(duì)落后，大規(guī)模團(tuán)隊(duì)實(shí)習(xí)方式有漏洞；其次，學(xué)生實(shí)習(xí)積極性性不高，實(shí)習(xí)過程淺嘗輒止；第三，企業(yè)接收學(xué)生的熱情不高，實(shí)習(xí)基地?cái)?shù)量不足、質(zhì)量跟不上；第四，教師在實(shí)習(xí)過程中的作用和指導(dǎo)力度不夠；第五，學(xué)校對(duì)畢業(yè)實(shí)習(xí)的投入不足，實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)捉襟見肘；最后，畢業(yè)實(shí)習(xí)的考核方式和成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)存在弊端.以上的問題影響了畢業(yè)實(shí)習(xí)的質(zhì)量和效果，如何在新形勢(shì)下改進(jìn)畢業(yè)實(shí)習(xí)，確保實(shí)習(xí)的順利進(jìn)行，逐步提高實(shí)習(xí)質(zhì)量和效果是高校實(shí)踐環(huán)節(jié)必須解決的問題，對(duì)此我校進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐.

3我校材料物理專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)改革的對(duì)策

3.1深化實(shí)習(xí)制度改革，全面改進(jìn)實(shí)習(xí)方式在深入推進(jìn)教育教學(xué)改革，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量背景下，全面貫徹黨的十八大精神，以“卓越計(jì)劃”為契機(jī)，不斷創(chuàng)新教育教學(xué)改革，改變傳統(tǒng)實(shí)習(xí)觀念，大幅提高工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量.為此，黨中央及教育主管部門已作出一系列改革措施，從1999年的“質(zhì)量工程”到2010年“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的制定，十年間教育教學(xué)改革不斷深化和創(chuàng)新，由以人為本提高教育質(zhì)量逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣邞?yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的人才培養(yǎng)理念，我校材料物理專業(yè)應(yīng)貫徹落實(shí)《國家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大教育計(jì)劃，以及《教育部等部門關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校實(shí)踐育人工作的若干意見（教思政[2012]1號(hào)）》，緊密結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)方案，以材料和物理兩學(xué)科為中心，重點(diǎn)研究功能材料和稀性金屬材料的成分、結(jié)構(gòu)、組織與性能的內(nèi)在關(guān)系，較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)材料科學(xué)的理論和研究方法，發(fā)揮區(qū)域資源優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)造就一大批能夠面向社會(huì)需求、創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù).為此應(yīng)徹底變革畢業(yè)實(shí)習(xí)方案，實(shí)習(xí)方式由單一的集中實(shí)習(xí)調(diào)整為集中和分散相結(jié)合的模式.分散實(shí)習(xí)是指部分學(xué)生到已簽訂就業(yè)協(xié)議或有就業(yè)意向的企業(yè)中實(shí)習(xí)，這些與本專業(yè)相關(guān)的企業(yè)由學(xué)校負(fù)責(zé)聯(lián)系，學(xué)生直接到未來工作崗位或車間內(nèi)實(shí)習(xí)，類似于高職教育實(shí)習(xí)中的頂崗實(shí)習(xí)，優(yōu)點(diǎn)不言而喻.集中實(shí)習(xí)是指余下的學(xué)生仍然集中統(tǒng)一實(shí)習(xí).采用分散和集中相結(jié)合的新型畢業(yè)實(shí)習(xí)方式，按照實(shí)習(xí)的基本要求和目標(biāo)，逐一落實(shí)實(shí)習(xí)的內(nèi)容，不再強(qiáng)求學(xué)生參加集中實(shí)習(xí)，比較符合學(xué)生臨近畢業(yè)時(shí)的心愿，同時(shí)可減輕企業(yè)接待大規(guī)模實(shí)習(xí)的壓力.

摘要:專業(yè)英語是專業(yè)知識(shí)與英語知識(shí)的融合和升華。在材料物理研究領(lǐng)域，專業(yè)英語對(duì)于把握最新科研動(dòng)態(tài)、參與國際學(xué)術(shù)交流、論文撰寫等科研工作至關(guān)重要。因此，在專業(yè)英語的日常教學(xué)中授課教師應(yīng)嘗試不同的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)英語的學(xué)習(xí)興趣，從“聽”、“說”、“讀”、“寫”四個(gè)角度全面考察并提升學(xué)生的專業(yè)英語水平。

關(guān)鍵詞:材料物理;專業(yè)英語;教學(xué)模式;改革專業(yè)

英語是各專業(yè)高等教育人才的必修課，它是以提升學(xué)生在其各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的“聽”、“說”、“讀”、“寫”等英語能力為目的而開設(shè)的課程［1］。專業(yè)英語是銜接在一所大學(xué)的基礎(chǔ)英語教學(xué)與專業(yè)課程教學(xué)之間不可或缺的一門課程，是學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)與英文文獻(xiàn)的閱讀相結(jié)合的重要工具［2］。該課程希望學(xué)生通過對(duì)專業(yè)英語的學(xué)習(xí)，掌握一定數(shù)量的專業(yè)詞匯及術(shù)語，一方面獲得最基本的文獻(xiàn)閱讀和文章撰寫技巧，另一方面具備與國外學(xué)者進(jìn)行一些簡(jiǎn)單學(xué)術(shù)交流的英語聽說能力，從而為之后的科研工作夯實(shí)基礎(chǔ)。因此，就材料物理專業(yè)的學(xué)生而言，專業(yè)英語這門課程的教學(xué)對(duì)于提高其綜合科研能力來說十分重要［1－2］。

1當(dāng)前教學(xué)模式存在的問題

針對(duì)材料物理專業(yè)英語的教學(xué)現(xiàn)狀，從學(xué)生的英語水平和課程安排方面提出了兩個(gè)較為突出的問題。1.1學(xué)生英語基礎(chǔ)良莠不齊。無論是高考還是考研，對(duì)于學(xué)生的英語水平的要求都相對(duì)不高，且對(duì)其綜合能力的考察較為不足。故而入學(xué)的學(xué)生之間的英語基礎(chǔ)有高有低，且“聽”、“說”、“讀”、“寫”四項(xiàng)技能并不能夠面面俱到，大多數(shù)學(xué)生都存在“語法不精”、“詞匯量不足”、“羞于開口講英文”等現(xiàn)象，尤其是“聽”和“說”的能力常常不能與讀寫能力兼顧。因此導(dǎo)致了相當(dāng)一部分學(xué)生聽不懂、說不出、讀不懂長(zhǎng)難句、寫作時(shí)把握不好句子結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)此以往逐漸對(duì)英語失去興趣，形成惡性循環(huán)［3］。1.2課程缺乏針對(duì)性和深度。專業(yè)英語一般屬于公共基礎(chǔ)課，故常以大班的形式進(jìn)行授課。例如:材料類的學(xué)生，無論是材料物理、材料化學(xué)還是材料科學(xué)與工程，這些專業(yè)的學(xué)生都在同一個(gè)班學(xué)習(xí);且在專業(yè)英語的教學(xué)過程中，授課內(nèi)容通常側(cè)重閱讀和寫作部分，基本以翻譯文獻(xiàn)片段和用英文回答專業(yè)問題為主。如此一來，老師授課就只能教授學(xué)生一些基礎(chǔ)的、具有共性的專業(yè)詞匯和句式，學(xué)生只是淺顯地學(xué)習(xí)了片面的內(nèi)容，并不能全面掌握自己研究領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)詞匯和術(shù)語。這并沒有達(dá)到專業(yè)英語這門課程的教學(xué)目標(biāo)。

2改革措施

摘要:基于“新工科”和“雙一流”建設(shè)的背景及要求，針對(duì)材料專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題，通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、課程思政及英文教學(xué)等方面對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革探索，兼具“科學(xué)”與“工程”特色，不斷革新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革教學(xué)模式、融入課程思政及探索留學(xué)生培養(yǎng)模式，對(duì)于工科專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程改革提供參考，并為“卓越工程師”的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:材料專業(yè);物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革

自2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”，“天大行動(dòng)”和“北京指南”。隨著2019年以來“雙一流”建設(shè)的如火如荼開展，對(duì)于新工科建設(shè)提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)，特別是高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這種實(shí)踐性要求比較高的課程［1－2］。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)、化工、材料、藥學(xué)等專業(yè)的必修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，是一門兼具理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用的課程，特別突出強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性，是培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)以及靈活創(chuàng)新的分析和解決問題能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。然而，現(xiàn)在的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為較傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，且與實(shí)際生活關(guān)聯(lián)性較小，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力;教學(xué)模式較單一，多為“填鴨式教學(xué)”，課堂上教師講解和演示操作，學(xué)生只是掌握了基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，不利于思維創(chuàng)新能力的培養(yǎng);課堂講解多為枯燥的實(shí)驗(yàn)相關(guān)的單一理論知識(shí)點(diǎn)，很難保證學(xué)生時(shí)刻集中注意力，不利于知識(shí)的學(xué)習(xí)及綜合運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng);此外，目前多為中文教學(xué)或者中英雙語授課，不利于留學(xué)生的培養(yǎng)及本土學(xué)生全球視野的培養(yǎng)［3－4］。因此，針對(duì)目前物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀，基于“新工科”與“雙一流”建設(shè)的背景及要求，通過對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中的經(jīng)驗(yàn)積累及學(xué)生反饋情況，對(duì)于材料專業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革已是當(dāng)務(wù)之急，刻不容緩。本文主要通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、課程思政及英文教學(xué)等方面進(jìn)行改革探索，旨在推動(dòng)材料專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的不斷革新，為新時(shí)代德才兼?zhèn)涞摹白吭焦こ處煛钡呐囵B(yǎng)助力。

1創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，兼具“科學(xué)”與“工程”特色

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、表面化學(xué)(膠體化學(xué))和物質(zhì)結(jié)構(gòu)五個(gè)部分的內(nèi)容，從五個(gè)方面選取部分實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)行操作及學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，上課時(shí)學(xué)生只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，并按照老師講解及演示進(jìn)行操作，學(xué)生能夠掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，但缺乏對(duì)于實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知與思考，不能激發(fā)學(xué)生的思考與創(chuàng)新思維。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏理論，且實(shí)驗(yàn)試劑多為日常生活中并不常見物質(zhì)，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏積極性和主動(dòng)性。因此，我們通過“燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)”對(duì)于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革進(jìn)行初探。傳統(tǒng)且經(jīng)典的“燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)”測(cè)定的物質(zhì)為苯甲酸和萘，通過測(cè)定一種物質(zhì)的恒容燃燒熱，計(jì)算出量熱計(jì)的比熱容，然后再通過測(cè)試和計(jì)算得到另一種物質(zhì)的燃燒熱。本實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)學(xué)生的一系列基本實(shí)驗(yàn)技能，是理科的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，但是作為材料專業(yè)的工科學(xué)生，既要掌握基本的“科學(xué)”技能，又要具備“工程”實(shí)踐能力，因此，本實(shí)驗(yàn)將苯甲酸和萘換成了木頭、煤炭和木炭，以日程生活最常見的“燒烤”引入，提出問題:為什么我們燒烤采用木炭作為燃料，而不使用煤炭和木頭呢?學(xué)生會(huì)從多方面進(jìn)行回答，如木頭容易將食物表面燒糊，煤炭煙塵比較大等，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生哪種燃料的熱值比較大呢，學(xué)生會(huì)猜測(cè)可能是木炭，那么我們通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，所謂的“熱值”就是實(shí)驗(yàn)中我們要測(cè)定的“燃燒熱”，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定三種可燃物質(zhì)的燃燒熱，并從科學(xué)角度回答日常生活中的問題。為了充分鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了木棒、煤塊和木炭塊，并準(zhǔn)備了刀鋸和錘子，學(xué)生需要自己將樣品制作成1克左右的小塊，因此，學(xué)生紛紛動(dòng)手使用刀鋸將木棒鋸成1克的短棒，用錘子將煤塊和木炭塊分割成1克左右的小塊。學(xué)生在制備樣品過程中體會(huì)到了“勞動(dòng)”的樂趣，也為以后的工業(yè)實(shí)習(xí)奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中通過稱量、充氧、使用量熱計(jì)測(cè)定溫度變化，將“科學(xué)”基礎(chǔ)理論與“工程”實(shí)踐相結(jié)合，通過實(shí)際動(dòng)手操作并計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答了日常生活中的實(shí)際問題，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，并且有利于提升學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。

2融入“微課”和“雨課堂”的混合教學(xué)模式創(chuàng)新

摘要：將天津理工大學(xué)材料物理專業(yè)培養(yǎng)方案與材料類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，目前運(yùn)行的培養(yǎng)方案在培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)總學(xué)分?jǐn)?shù)方面符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但是現(xiàn)有方案在終身學(xué)習(xí)能力方面體現(xiàn)不足，對(duì)于一些通識(shí)性的知識(shí)還需要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：材料物理；材料類；教學(xué)質(zhì)量

國家標(biāo)準(zhǔn)2018年1月31日，教育部《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》），這是我國的第一個(gè)高等教育教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)。《標(biāo)準(zhǔn)》有三大特點(diǎn)，一是既有“規(guī)矩”又有“空間”，既對(duì)各專業(yè)類提出統(tǒng)一要求、保證基本質(zhì)量，又為各校各專業(yè)人才培養(yǎng)特色發(fā)展留出足夠的拓展空間，形象地說就是“保底不封頂”；二是既有“底線”又有“目標(biāo)”，既對(duì)各專業(yè)類提出基本要求，兜底線、保合格，又對(duì)提升質(zhì)量提出前瞻性要求；三是既有“定性”又有“定量”，既對(duì)各專業(yè)類標(biāo)準(zhǔn)提出定性要求，又包含必要的量化指標(biāo)。

一、培養(yǎng)目標(biāo)

1.材料類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)。材料類專業(yè)培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)、材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)和人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)的工程意識(shí)、工程素質(zhì)、實(shí)踐能力、自我獲取知識(shí)的能力、創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)精神、國際視野、溝通和組織管理能力的高素質(zhì)專門人才。材料類專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生，既可從事材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)理論研究，新材料、新工藝和新基礎(chǔ)的研發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)和過程控制，材料應(yīng)用等材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的科技工作，也可承擔(dān)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)、科技管理和經(jīng)營工作。2.材料物理專業(yè)的培養(yǎng)方案。本專業(yè)培養(yǎng)具有良好的思想品德，掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的材料科學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及技能，具備材料工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型高級(jí)人才。畢業(yè)生能在新材料、電子信息、半導(dǎo)體、冶金、能源、化工等領(lǐng)域，從事材料科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)、制備加工、測(cè)試分析、工藝改進(jìn)、教學(xué)、生產(chǎn)及經(jīng)營管理等工作。本專業(yè)目前設(shè)置電子信息材料和納米材料兩個(gè)主要方向。對(duì)標(biāo)材料類專業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)，天津理工大學(xué)材料物理專業(yè)培養(yǎng)方案中的培養(yǎng)目標(biāo)定位在高素質(zhì)應(yīng)用人才，這是符合我們目前生源特點(diǎn)的。培養(yǎng)方案對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的服務(wù)領(lǐng)域提出了更具體細(xì)化的要求。對(duì)于培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)定我們目前的培養(yǎng)方案是符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的。

二、參考總學(xué)分

一、大學(xué)物理課程的教學(xué)現(xiàn)狀

1.教學(xué)模式固定化，與專業(yè)脫節(jié)

大學(xué)物理作為一門基礎(chǔ)課程，人們往往強(qiáng)調(diào)它的基礎(chǔ)性，而忽視了不同專業(yè)學(xué)生對(duì)物理內(nèi)容的不同需求。教學(xué)中按照多年來形成的固定模式，對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生采用統(tǒng)一的教學(xué)大綱和同一個(gè)授課標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，由于大學(xué)物理自身理論性較強(qiáng)，與專業(yè)課程結(jié)合不緊密，致使學(xué)生對(duì)物理課的學(xué)習(xí)經(jīng)常感到枯燥無味，提升不了學(xué)學(xué)物理的興趣，甚至出現(xiàn)大學(xué)物理“無用論”。

2.教學(xué)學(xué)時(shí)有限，教學(xué)內(nèi)容廣泛

“高等院校非物理類專業(yè)基礎(chǔ)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)”專門制定和了《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》。其中建議完成大學(xué)物理核心內(nèi)容所需的最低學(xué)時(shí)數(shù)為126學(xué)時(shí)。實(shí)際情況是大多數(shù)非重點(diǎn)院校的培養(yǎng)計(jì)劃增加了專業(yè)課的學(xué)時(shí)，將作為基礎(chǔ)課的大學(xué)物理學(xué)時(shí)做了一系列調(diào)整，達(dá)不到126學(xué)時(shí)的最低標(biāo)準(zhǔn)。為了完成教學(xué)大綱規(guī)定的全部?jī)?nèi)容，教師往往照本宣科，很難對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的剖析和展開。

3.考評(píng)方式相對(duì)單一

【摘要】為適應(yīng)本校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，培養(yǎng)具有良好應(yīng)用能力的人才，并結(jié)合本校各個(gè)專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，針對(duì)本校物理化學(xué)課程課堂教學(xué)中存在的各種問題，進(jìn)行物理化學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革。將這些改革措施應(yīng)用到具體的實(shí)際教學(xué)中，從而達(dá)到良好的物理化學(xué)課堂教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】物理化學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容；改革

1引言

物理化學(xué)是四大基礎(chǔ)化學(xué)之一，同時(shí)該課程是材料、化工、環(huán)境和生物等專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。物理化學(xué)的學(xué)習(xí)是為后期專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，該門課程學(xué)的好壞直接影響到學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。由此可見物理化學(xué)課程的重要性。同時(shí)，物理化學(xué)也是一門理論性較強(qiáng)的課程，教學(xué)內(nèi)容比較多，理論性較強(qiáng)，概念性比較抽象，公式較多較難，相對(duì)繁瑣，而且應(yīng)用條件也相對(duì)復(fù)雜。這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)信心不足，學(xué)習(xí)的積極性不高，嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)該門課程理論知識(shí)的理解和掌握，更不利于學(xué)生用已掌握的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和方法，用于提出問題、分析問題和解決問題的能力的培養(yǎng)，從而就達(dá)不到學(xué)校培養(yǎng)具有實(shí)用技術(shù)能力的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。我校是一所應(yīng)用型本科院校，遵循我校人才培養(yǎng)目標(biāo)，所有課程的教學(xué)大綱都在不斷地修改完善。物理化學(xué)課程的大綱也已經(jīng)經(jīng)過多次修改，總體的趨勢(shì)是教學(xué)課時(shí)不斷在壓縮，這就要求物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容必須精簡(jiǎn)。雖然教學(xué)課時(shí)數(shù)在減少，但還不能影響學(xué)生對(duì)物理化學(xué)理論知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，這必然要求對(duì)物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選優(yōu)化，采用有效的教學(xué)方式和方法，能夠保質(zhì)保量的完成預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。鑒于以上問題，筆者從教師自身素質(zhì)和知識(shí)水平，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法三個(gè)方面進(jìn)行了改革。

2不斷提升教師的自身素質(zhì)和知識(shí)水平

物理化學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的課程，概念比較抽象，公式復(fù)雜，這就要求物理化學(xué)教師具有良好的知識(shí)儲(chǔ)備。在教學(xué)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在知識(shí)的盲點(diǎn)時(shí)，能夠及時(shí)講解補(bǔ)充，保證教學(xué)順利有效地進(jìn)行[1]。對(duì)于物理化學(xué)教師的整體素質(zhì)和水平的提升，可以采用以下幾種方式：2.1開展教研活動(dòng)，建立學(xué)習(xí)和交流機(jī)制。目前我校從事物理化學(xué)課程教學(xué)的老師共有十人，十人定期開展教研會(huì)議，主要是針對(duì)具體的教學(xué)中存在的各種問題，例如各個(gè)章節(jié)講授的知識(shí)點(diǎn)，重難點(diǎn)的確定，教學(xué)的方法，確定案例分析。對(duì)于較難的、理論性特別強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，相互交流，各抒己見，確定最佳的教學(xué)方式和方法。同時(shí)年輕的教師會(huì)走進(jìn)資深教師的課堂，一方面學(xué)習(xí)資深教師的教學(xué)方法，另一方面還能夠從學(xué)生的角度去感受課堂氛圍，為進(jìn)一步深入的交流探討奠定基礎(chǔ)。通過這種相互學(xué)習(xí)交流的方式，不但提高各位老師自身的知識(shí)水平和素質(zhì)，而且還能提升整個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的水平，必然能夠達(dá)到良好的教學(xué)效果。2.2校外進(jìn)修課程，促進(jìn)學(xué)校間的交流合作。除了本校教研室間開展物理化學(xué)課程的研討和交流外，還可以組織一到兩名物理化學(xué)主講教師走出去，前往優(yōu)秀學(xué)校進(jìn)修該門課程，聽取國家物理化學(xué)精品課程示范課和相關(guān)學(xué)科前沿進(jìn)展的講座，或是參與優(yōu)秀教師的科研項(xiàng)目，進(jìn)一步充實(shí)教師的職業(yè)技能和拓展教學(xué)知識(shí)面。例如本校教師就到武漢理工大學(xué)進(jìn)修物理化學(xué)的課程，向該校物理化學(xué)優(yōu)秀教師學(xué)習(xí)教案的書寫，教學(xué)內(nèi)容的選擇，教學(xué)方法的改革，考評(píng)考察等方面的學(xué)習(xí)。通過校外的進(jìn)修學(xué)習(xí)，大大提高了教師的知識(shí)水平和綜合能力，收益匪淺。進(jìn)修過的老師回到本校再開展教研活動(dòng)，集體學(xué)習(xí)外校先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，從而提高本校整個(gè)物理化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)水平。這勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步提升物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。2.3深入相關(guān)企業(yè)中，提高教師的實(shí)踐能力。為了培養(yǎng)具有良好工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，必須加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提高教師教學(xué)水平，尤其是實(shí)際生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)水平。定期組織教師進(jìn)廠進(jìn)行集中培訓(xùn)，提高教師自身能力。鼓勵(lì)教師積極同企業(yè)聯(lián)系，申請(qǐng)與企業(yè)合作的橫向項(xiàng)目[2]，這樣既能提高教師的實(shí)踐能力，同時(shí)還能夠引導(dǎo)學(xué)生積極參與到企業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)過程，培養(yǎng)學(xué)生解決企業(yè)生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題，真正做到學(xué)以致用。

摘要:為適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)需要，在我校教學(xué)項(xiàng)目的支持下，對(duì)大四專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一系列的教學(xué)改革，旨在側(cè)重于學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和提高。通過兩年的實(shí)踐，教師和學(xué)生普遍感覺到新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的目的性、整體性和層次性都得到了極大的提高，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的調(diào)整，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力得到增強(qiáng)，大大提高了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;專業(yè)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)環(huán)節(jié)中的一個(gè)重要組成部分，不僅因?yàn)槠涫钦n堂教學(xué)的延伸，更由于通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，拓展學(xué)生的創(chuàng)造思維［1，2］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)兩部分［3，4］:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)面向全校學(xué)生，如大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，其主要任務(wù)是鞏固學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和規(guī)律的理解，旨在提高學(xué)生的觀察、分析及解決問題的能力，提供知識(shí)儲(chǔ)備［5，6］;與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)不同，專業(yè)實(shí)驗(yàn)僅面向某一專業(yè)，是針對(duì)專業(yè)理論課程的具體學(xué)習(xí)要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生專業(yè)方向能力的提高具有極強(qiáng)的促進(jìn)作用［7～8］。通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生能夠更好的理解、掌握和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，提高分析問題的能力并解決生活中涉及專業(yè)的實(shí)際問題，為學(xué)生開展專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［9～11］。

1半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程存在的問題與困難

半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)專業(yè)電子材料與器件工程方向必修的一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體材料和器件的制備及測(cè)試方法的實(shí)踐操作能力，其教學(xué)效果直接影響著后續(xù)研究生階段的學(xué)習(xí)和畢業(yè)工作實(shí)踐。通過對(duì)前幾年本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況分析，發(fā)現(xiàn)該專業(yè)畢業(yè)生缺乏對(duì)領(lǐng)域內(nèi)前沿技術(shù)的理解和掌握。由于沒有經(jīng)過相關(guān)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，不少畢業(yè)生就業(yè)后再學(xué)習(xí)過程較長(zhǎng)，融入企事業(yè)單位較慢，因此提升空間受到限制。1．1教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單陳舊。目前，國內(nèi)高校在半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上大同小異，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)居多，對(duì)于新能源、新型電子器件等領(lǐng)域的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完全沒有或涉及較少。某些高校還利用虛擬實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其實(shí)驗(yàn)效果遠(yuǎn)不如學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作。我校的半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)原有教學(xué)內(nèi)容主要參照上個(gè)世紀(jì)七、八十年代國家對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的要求所設(shè)置，受技術(shù)、條件所限，主要以傳統(tǒng)半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊。但是在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中添加新能源、新型電子器件等領(lǐng)域的技術(shù)方法，對(duì)于增加學(xué)生對(duì)所學(xué)領(lǐng)域內(nèi)最新前沿技術(shù)的了解，掌握現(xiàn)代技術(shù)中半導(dǎo)體材料特性相關(guān)的實(shí)驗(yàn)手段和測(cè)試技術(shù)是極為重要的。1．2儀器設(shè)備嚴(yán)重匱乏。半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生熟練掌握半導(dǎo)體材料和器件的制備、基本物理參數(shù)以及物理性質(zhì)的測(cè)試原理和表征方法，為半導(dǎo)體材料與器件的開發(fā)設(shè)計(jì)與研制奠定基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)隨著專業(yè)知識(shí)的更新及行業(yè)的發(fā)展及時(shí)調(diào)整，從而能更好的完成課程教學(xué)目標(biāo)的要求，培養(yǎng)新時(shí)代的人才。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整和更新需要有新型的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備做保障，但我校原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備絕大部分生產(chǎn)于上個(gè)世紀(jì)六七十年代，在長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，不少儀器因無法修復(fù)的故障而處于待報(bào)廢狀態(tài)。由于儀器設(shè)備不能及時(shí)更新，致使個(gè)別實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無法正常進(jìn)行，可運(yùn)行的儀器設(shè)備也因?yàn)槟甏眠h(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)誤差大、重復(fù)性低，有時(shí)甚至?xí)玫藉e(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只能作學(xué)生“按部就班”的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整，將新技術(shù)新方法應(yīng)用于教學(xué)中。因此，在改革之前半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)為主，設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性、綜合性等提高類實(shí)驗(yàn)較少，且無法開展創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)。缺少自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、協(xié)作等實(shí)踐能力的訓(xùn)練，不僅極大地降低學(xué)生對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的興趣，且不利于學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程的改革勢(shì)在必行。

2半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)課程改革的內(nèi)容與舉措

20世紀(jì)80年代以來，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為各個(gè)材料領(lǐng)域研究專家的必備工具，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)材料性能的某類特定需求來主動(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)算模擬方法在未來的材料研究中將顯示出越來越大的應(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飛速發(fā)展的一門新興學(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，通過求解所有分子的運(yùn)動(dòng)方程，來研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過程．對(duì)于這種多體問題的嚴(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)分開來處理，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，用牛頓定律來描述，這對(duì)于大多數(shù)材料來說是一個(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)的問題．通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)母怕誓Ｐ?，該方法還可以解決確定性問題，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．

摘要：《材料物理化學(xué)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)方向中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程注重理論理解與公式推導(dǎo)。該課程的學(xué)習(xí)將為學(xué)生學(xué)習(xí)材料成形原理提供理論基礎(chǔ)。本文從教學(xué)方法、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和考核方式環(huán)節(jié)對(duì)《材料物理化學(xué)》課程進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐與探索。

關(guān)鍵詞：材料物理化學(xué);教學(xué)改革;教學(xué)質(zhì)量

《材料物理化學(xué)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程主要包括物質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變、化學(xué)反應(yīng)等過程熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性方面的內(nèi)容?！恫牧衔锢砘瘜W(xué)》課程意在使學(xué)生從理論角度掌握材料傳輸與成形過程的特性，進(jìn)而能夠通過理論計(jì)算預(yù)測(cè)材料在特定條件下所表現(xiàn)出的行為，這一課程將為后續(xù)材料成形原理的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。

《材料物理化學(xué)》課程為材料成形理論的學(xué)習(xí)提供重要的理論基礎(chǔ)。然而，現(xiàn)有的教學(xué)模式與考核方式往往無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，間接降低了學(xué)生對(duì)材料成形原理相關(guān)理論的理解能力。目前，廣泛運(yùn)用的教學(xué)方式主要以教師課堂講授為主，成績(jī)考核由試卷分?jǐn)?shù)和平時(shí)成績(jī)兩部分來評(píng)定學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握情況。這種教學(xué)與考核方式導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)、機(jī)械地學(xué)習(xí)理論知識(shí)，阻礙了學(xué)生對(duì)理論的理解及運(yùn)用能力，也使教學(xué)質(zhì)量處于較低水平。

本文通過對(duì)《材料物理化學(xué)》課程中教學(xué)方法、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和考核方式環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革，推行課堂講授、啟發(fā)、互動(dòng)型教學(xué)和多媒體立體、形象型教學(xué)，結(jié)合課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，優(yōu)化考核環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)《材料物理化學(xué)》課程的理論理解和運(yùn)用能力。

一、教學(xué)方法改革

摘要:本文從培養(yǎng)“新工科”人才的教育目標(biāo)出發(fā)，提出了新工科背景下多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)改革方案，從擬解決的問題及目的、國內(nèi)外各個(gè)高校關(guān)于此問題的改革措施、多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程的改革方案的具體思路和舉措等方面做了詳細(xì)闡述．該改革方案將傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)與多學(xué)科科學(xué)前沿相結(jié)合，推動(dòng)教師將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)開發(fā)各學(xué)科交叉融合的新型物理實(shí)驗(yàn)，將為“本研貫通人才培養(yǎng)”奠定基礎(chǔ)．

關(guān)鍵詞:新工科;多學(xué)科交叉;創(chuàng)新性

1多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程改革方案擬解決的問題及目的

在新工科背景下，目前我國物理實(shí)驗(yàn)課程所面臨的問題主要有以下幾個(gè)方面:1)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊過時(shí)，知識(shí)點(diǎn)單一，往往只是教科書上已有基本物理知識(shí)的簡(jiǎn)單重復(fù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不交叉、不綜合，當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難體現(xiàn)最新的科學(xué)研究成果［3］．導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容跟不上時(shí)代的發(fā)展，在當(dāng)前高速發(fā)展的科學(xué)前沿新知識(shí)和新技術(shù)面前顯得格格不入;2)在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，物理實(shí)驗(yàn)往往被簡(jiǎn)單分割為普通物理實(shí)驗(yàn)與近代物理實(shí)驗(yàn)兩門相互獨(dú)立的課程．而其中普通物理實(shí)驗(yàn)又被分為力、熱、光、電、磁等相互獨(dú)立的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在物理學(xué)科內(nèi)部都很少實(shí)現(xiàn)交叉融合．學(xué)生更難將物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與本專業(yè)科研應(yīng)用交叉聯(lián)系，這與當(dāng)前發(fā)展多學(xué)科交叉新工科的目標(biāo)相違背;3)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式一般都是教師講授實(shí)驗(yàn)原理和演示實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生按照老師的操作步驟要求按部就班的按照一樣的實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)同樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容．過程中學(xué)生各自利用實(shí)驗(yàn)室配備的相同的實(shí)驗(yàn)儀器完成同樣的數(shù)據(jù)測(cè)量．這樣的教學(xué)模式枯燥無味且毫無創(chuàng)新性和趣味性，學(xué)生不感興趣，只是機(jī)械的完成課堂任務(wù)，過程中很少有機(jī)會(huì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造意識(shí)，很難培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力．正因?yàn)檫@樣，多年來我國培養(yǎng)的學(xué)生與西方先進(jìn)國家學(xué)生相比，雖然考試中可以發(fā)揮的很出色，但是一到解決具體問題時(shí)，就顯得很不自信，面對(duì)問題不知所措，相比之下，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力就顯得尤其匱乏;4)按照傳統(tǒng)教學(xué)模式授課，教師方面也大多只是每節(jié)課機(jī)械的完成相同的教學(xué)內(nèi)容，就教師教學(xué)而言，也很難激發(fā)教師的教學(xué)主動(dòng)性和開發(fā)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的興趣．針對(duì)以上問題，本文提出多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，從面向新工科發(fā)展和培養(yǎng)多樣化、創(chuàng)新型人才的角度來考慮，期望通過改革實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):1)將傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合多學(xué)科科學(xué)前沿，推動(dòng)教師將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)開發(fā)各學(xué)科交叉融合的新型物理實(shí)驗(yàn)，將本專業(yè)科學(xué)前沿與物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合．使學(xué)生不僅僅能熟練掌握自己專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)技能，還能夠?qū)W會(huì)融會(huì)貫通，理解各個(gè)學(xué)科之間的交叉融合．達(dá)到“舉一反三”的教學(xué)效果，為“本研貫通人才培養(yǎng)”奠定基礎(chǔ)．2)培養(yǎng)學(xué)生具有工程設(shè)計(jì)思維，學(xué)會(huì)用批判性的思維角度看待科學(xué)問題，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，具有獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力，具有跨學(xué)科交叉融合的新工科人才特征，具有利用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)有實(shí)際問題的能力，并且有能力通過學(xué)習(xí)新知識(shí)和新技術(shù)去預(yù)測(cè)和解決未來科學(xué)發(fā)展過程中可能會(huì)遇到的問題．3)將現(xiàn)代信息技術(shù)帶入教學(xué)，比如“雨課堂”等．結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，改變目前傳統(tǒng)單一的“教師講、學(xué)生聽”的授課模式．通過信息化的教學(xué)手段，使學(xué)生真正融入課堂教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也充分調(diào)動(dòng)教師教學(xué)熱情和激情．

2國內(nèi)外各個(gè)高校關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)課程的改革措施

由于國外先進(jìn)的教學(xué)理念，它們更加突出物理實(shí)驗(yàn)“設(shè)計(jì)性、研究性、探索性”的教育功能，國外著名大學(xué)各自形成了各具特色、比較完善和先進(jìn)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式．德國大學(xué)所開設(shè)的物理實(shí)驗(yàn)課偏重于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．著名的德累斯頓大學(xué)(DresdenUniversity)和凱澤斯勞騰大學(xué)(KaiserslauternUniversity)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)相當(dāng)重視，他們開設(shè)的“物理實(shí)驗(yàn)”課程中包含很多研究性物理實(shí)驗(yàn)，教材中不給出實(shí)驗(yàn)步驟和過程，只提問題和要求，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)方案，過程中不僅要求學(xué)生設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)所需的儀器也需要學(xué)生開動(dòng)腦筋去構(gòu)思設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室不給學(xué)生提供現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)儀器，需要學(xué)生自己根據(jù)設(shè)計(jì)思路，采購所需配件進(jìn)行組裝，最后利用組裝好的儀器再進(jìn)行測(cè)量［4-6］．這個(gè)過程雖然耗時(shí)，但是真正鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，通過該課程，使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了某個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和現(xiàn)象，還掌握了儀器測(cè)量原理．例如，幾何光學(xué)關(guān)于薄透鏡的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，我們現(xiàn)在的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生根據(jù)提供的光學(xué)元件，利用光學(xué)原理測(cè)量透鏡的焦距等，實(shí)驗(yàn)枯燥又缺少實(shí)際意義，學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了透鏡原理，但是連日常生活中的透鏡應(yīng)用原理也說不清楚;德國大學(xué)將薄透鏡實(shí)驗(yàn)按設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用提供的若干塊薄透鏡先自己組裝透鏡組裝置，比如望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡等，然后再利用所組裝儀器進(jìn)行觀察并測(cè)量分辨本領(lǐng)和放大倍率等，雖然實(shí)驗(yàn)難度上比較大，但事實(shí)上這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等方面卻有很好的效果．英國的曼徹斯特理工大學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也非常重視，與我國高校要求大二開始做實(shí)驗(yàn)不同，曼徹斯特大學(xué)要求物理專業(yè)學(xué)生從大學(xué)入學(xué)開始就著手設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，學(xué)生以小組形式完成實(shí)驗(yàn)，各成員之間分工合作，過程中首先需要搜集資料，然后根據(jù)整理的資料進(jìn)行組內(nèi)團(tuán)討，整理出實(shí)驗(yàn)方案，就實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn)，遇到問題大家一起討論尋找解決辦法，也可以根據(jù)討論結(jié)果征求教師的指導(dǎo)意見，取得一致意見后繼續(xù)開展實(shí)驗(yàn)．在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，小組內(nèi)各個(gè)同學(xué)分別發(fā)揮出了各自特長(zhǎng)，在搜集資料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和論文書寫等方面分工協(xié)作完成．另外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，基本各個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都與教師的科研工作相結(jié)合，使學(xué)生逐步了解和適應(yīng)科研工作，鍛煉了學(xué)生的科學(xué)研究能力［7］．而我國大部分高校仍采取傳統(tǒng)驗(yàn)證性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間統(tǒng)一完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成，嚴(yán)重制約了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，與我們現(xiàn)在“本研貫通”的人才培養(yǎng)目標(biāo)嚴(yán)重脫節(jié)，另外，繼續(xù)按照這種驗(yàn)證性教學(xué)模式教學(xué)也不利于我國高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展．近年來，國內(nèi)一些高校逐漸意識(shí)到該局面的嚴(yán)重性，逐步開始采取一些措施改變當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教育現(xiàn)狀，相繼開設(shè)了一定量的研究性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為一部分能力較強(qiáng)的學(xué)生提供了進(jìn)一步發(fā)展和提高的機(jī)會(huì)［8］．其中，復(fù)旦大學(xué)走在國內(nèi)高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的前列．他們所開設(shè)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教材中沒有實(shí)驗(yàn)步驟，只有實(shí)驗(yàn)研究課題沒有實(shí)驗(yàn)原理，只有一系列的問題．他們將設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以選修課的形式開設(shè)，但是授課模式近似于課題研究形式，要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求，最少一個(gè)學(xué)期完成一個(gè)研究性課題．過程中學(xué)生自己先根據(jù)課題名稱和教師列出的一系列問題查閱資料，以自學(xué)為主，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，組裝和調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量數(shù)據(jù)，完善測(cè)量裝置和方法，最后完成課題［9］．浙江大學(xué)也開設(shè)有“小課題物理實(shí)驗(yàn)”，主要是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．首先由學(xué)生根據(jù)各自興趣愛好特長(zhǎng)等選擇所研究的課題，實(shí)驗(yàn)室配備基本實(shí)驗(yàn)儀器和所需基本資料等，學(xué)生按照課題要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，但是由于課題的設(shè)計(jì)性和開放研究性，完成時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，一般為一學(xué)期內(nèi)完成，實(shí)驗(yàn)授課模式不局限于課堂教學(xué)，學(xué)生隨時(shí)可與教師取得聯(lián)系，針對(duì)遇到的問題進(jìn)行討論，最終完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容［10］．北京交通大學(xué)全面改革了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，核心就是變?cè)瓉淼慕忉屝詫?shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在親自參與和動(dòng)手設(shè)計(jì)中訓(xùn)練實(shí)際動(dòng)手能力和數(shù)據(jù)分析能力［11］．綜上所述，國內(nèi)部分高校已經(jīng)開始著手創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的改革，但是就改革內(nèi)容來說大多只是針對(duì)教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革，將傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)原有內(nèi)容改為設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn)，而并沒有針對(duì)適應(yīng)新工科要求的多學(xué)科交叉特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做顛覆性改革．本論文提出的多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程改革，以開發(fā)適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)要求的多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)為目標(biāo)，結(jié)合相應(yīng)教學(xué)方式的改革，期望為培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型人才提供支撐．