固體物理課程教學改革探討

鐘 鋒 包本剛 付 喜

(湖南科技學院 電子工程與物理系，湖南 永州 425199)

固體物理課程教學改革探討

鐘 鋒 包本剛 付 喜

(湖南科技學院 電子工程與物理系，湖南 永州 425199)

論文突出強調非物理專業的固體物理課程教學中物理圖像構建的重要性，通過分析傳統教學內容面臨的困難，強調固體物理教學中物理圖景的構建和相關結論的適用性，并說明運用情感教學法和現代化教學手段的重要性。

固體物理；物理圖景；情感教學法

1 固體物理教學面臨的困難

固體物理學是物理學中內容極豐富、應用極廣泛的一個分支學科。固體物理學是微電子技術、光電子學技術、能源技術、材料科學等技術學科的基礎，它的研究方法和成就對化學物理、催化學科、地學等交叉學科的影響日益增長。固體物理課程教學主要是針對固體中晶體這一類物質展開研究，研究固體的性質、微觀結構、各種內部運動，以及微觀結構和內部運動同固體的宏觀性質關系的學科。目前在絕大部分高校中，除了將固體物理課程列為物理學專業的必修課程外，還將其作為材料專業、微電子專業和電子科學與技術等專業的必修課程，并且將其作為其他工科專業重要的自然科學選修課程[1]。

傳統的固體物理課程原本只對物理學專業開設，要學好學透該課程，需要深厚的數學基礎、需要大量的物理學知識基礎，比如電動力學、數理方法、量子力學等課程基礎。因此，對非物理專業的學生來說，大量的艱澀的專業術語，繁雜的物理公式、繁瑣的數學演算以及抽象的空間變換都是巨大的挑戰，這也造就了任課教師普遍反映難教，學生公認難學和畏學。如何克服這門課程的弱勢地位，讓非物理學專業學生學習更有效果，教學內容的講解深度和側重點的把握、教學方法的改進和先進教學手段的引入則顯得尤為重要。

2 抓住課程知識的主線、把握教學內容的深度、側重物理圖景的構建

針對非物理專業學生的專業特點，根據其專業需要，把握教學內容的側重點和教學內容的深度是非常必要的，應更側重使學生掌握相關概念的物理圖景。原因如下：一、這門課程對于非物理專業的學生來說，是一門自然科學基礎課，是為后續相關專業課的學習做鋪墊的，例如，電子科學與技術專業的學生，他們從事的專業方向大致分為光電物理方向和微電子方向，它們所需要的理論知識不是深究固體微觀機制的詳細理論依據，而是更傾向于掌握相關理論得出的結論，掌握固體相關性質形成的大致機理，能用來解釋相關現象即可；二、非物理學方向的學生不具備如量子力學等課程的課程學習基礎，比如不具備和量子力學有關的一些概念、公式、推導等詳細講解，教學效果將非常不理想，并且可能使大部分學生產生畏學情緒；三、固體物理課程知識概念多、模型多、原理多，知識點牽涉面廣，初學者感覺整個課程缺乏一根主線將知識點連起來；四、隨著高校教學改革的趨勢，課程課時被嚴重消減，現有的課時無法滿足所有書本內容的教學，更無法保證將所有知識點進行詳細講解。

因此，在具體教學中，應根據專業學習的需要，抓住課程知識主線，選擇相應的教學內容，側重在學生頭腦中構建清晰的物理圖景，這也是授課老師的基本職責。抓住課程知識的主線，按科學史家的觀點，范式的建立是學科建立的標志，馮端先生指出固體物理學的范式[2]應該采用“周期結構中波的傳播”來統一描述，固體內微觀粒子的運動，都可看作波在周期結構中的運動，以此為基礎，可以理解晶體 X射線的衍射理論、能帶理論及晶體振動這三大固體物理的主干內容，這三大內容是這門學科的精髓，是其他內容的共同基礎。

作為任課老師，需要深刻認識這種范式，結合學生的專業特點，細致把握各個知識點的教學深度，有清晰明確的授課思想——用最通俗、最簡單的話語和實例講清原理的基本框架，使學生能構建一個基本的物體圖景，使學生能理解和解釋相關的物理現象；任課老師還需不斷提升自身業務素質，關注相關科學的最新發展，這樣能將相關前沿和熱點方面的知識引入課堂教學，不但可以使相關知識點更容易理解，還能擴充學生知識面，激發學生學習興趣。授課過程中，應突出相關原理的物理思維過程，強調物理圖景，簡化相關推導，這樣不但能使課程和相關知識便于學生接受，還能訓練學生的物理邏輯思維，提高其科學素養，使教學取得良好的效果。

3 課堂教學引入情感教學法

古人云“親其師，才能信其道”，教師在教學當中的魅力對學生產生巨大的影響，教學魅力強的老師能激發學生的學習興趣[3]，能通過言行影響到學生的學習態度。國家級教學名師華中科大教授李元杰說過：“一個好的教師，最重要的是讓學生喜歡這門課程，而不是傳授專業知識”[2]。更可見老師在教學中的地位。固體物理是一門相對枯燥的課程，教師除了有深厚的知識功底外，還需要一定的講課藝術才能使學生有興趣，有信心去學習這門課程。心理學研究表明情感因素是影響教學質量的重要因素，對于具有豐富感情、可塑性的青年學子，他們對課程的學習熱情很大程度上取決于對任課老師的個人喜好。教學活動在知識和情感兩種因素相互作用下進行，其效果好壞是由智力因素和非智力因素協作程度決定的。知識的傳授過程中，只有通過情感這個媒介才能被學生更好的接受，教師只有在教學過程中傾注情感，包括對學科的情感和學生的情感，才能取得良好的教學效果。對學科的情感，表現在對學科知識發自內心的強烈興趣，對教學工作的熱愛，將這種情感體現在課堂教學中，無形中就能增強教學的魅力，教師所表現出的認真態度無形中會引起學生情感共鳴。對學生的情感，表現在作為一個師者對學徒的關心愛護，特別對學生的激勵和喚醒，能極大地調動學生的情感因素和意志品質，人的情感是能相互影響的，學生在感覺到老師的關愛和期待后，會從心底產生一種尊敬和受激勵的情感，老師所講授的知識也自然會傾注更多的興趣。在兩者良性互動當中，教學活動才能取得良好的效果，使學生的學業和品質都得以提升。因此，對于學生普遍感覺枯燥和高難度的固體物理課程，引入情感教學方法在課堂教學中的重要性是非常必要的。這也就要求授課教師需要以飽滿的熱情投入到課堂教學當中去；不斷提高自身修養，吃透教材，緊密聯系學生所學專業特點，充分掌握和理解教學內容以及學生的知識基礎，合理的安排教學內容；充分的聯系現代技術和科技前沿成果來激發學生的學習興趣[4]，如與生活相關的 LED，OLED技術，就是由固體物理研究引起一場照明領域的革命，準晶體、非晶、人工超晶格、高溫超導等教學內容也是現代高科技與固體物理內容較好的接口。

4 教學手段的優化

良好的教學手段能高效的傳遞教學信息，是教學活動的重要保障。傳統的教學固體物理課程教學手段是延續了很多年的“黑板+粉筆”，這樣枯燥的形式[5]，對于抽象的固體物理知識來說是一個很不理想的教學手段，使本就感到課程艱澀難懂的學生對課程學習更沒信心，教師也感覺很難用語言描述抽象的概念，教學效率低下。多媒體教學技術的應用，極大地增加了信息量的問題，使很多基礎概念，圖示、公式定理等有更多的提現機會，特別是動畫效果，使學生真正參與到教學活動中來，為固體物理中相關理論及物體圖景的構建起了巨大推動作用。授課教師，應不斷地收集素材，優化課件利用先進的現代多媒體教學手段提高了課堂教學的質量和效率，促進學生思維能力和創造力的培養。

5 結束語

通過幾年的教學改革的努力，我們在教學內容、教學方法以及教學手段上都做了不斷的探索和實踐，我們將進一步結合專業特點抓住固體物理課程的知識主線，優化好教學內容，在教學過程中加強情感教學方式的使用，通過充分利用現代的教學手段來提高教學效率。課程改革是一個長時間的復雜工程，需要同行一起做更多的研究和探索，同時不斷提高自身能力，不斷改進觀念，提高我們自身的培養創新人才的能力。

[1]曹全喜.固體物理課程建設——電子科學與技術專業非微電子方向《固體物理》課程優化[J].電氣電子教學學報, 2007,(10):67.

[2]文尚勝.淺談非物理專業“固體物理”課程中的情感教學法[J].中國科教創新導刊, 2010,(11): 87.

[3]張昌錄.創新教育有感[J].湖北教育(教學版),2005,(6):39.

[4]梅延玲.物理教學中的情感因素[J].教育與管理,2005,(9): 71.

[5]邵慶益.固體物理課程教學的現代化問題探索[J].曲靖師范學院學報,2010, (11):9.

G642.0

A

1673-2219（2014）05-0037-02

2014－02－15

湖南科技學院教改課題“電子科學與技術專業固體物理課程教學改革初探”；湖南科技學院《固體物理》合格課程；2011 年湖南省教育廳教改課題資助項目（湘教通[2011]315 號 No.374）；2012 年度教研室“教研活動改革”專項項目（湘科院教字[2012]35 號 No.1）。

鐘鋒(1980－)，男，湖南衡陽人，碩士，講師，主要從事理論物理教學與研究。.

（責任編校：劉志壯）