無機非金屬材料專業材料物理性能微課教學的探索

李長青，張俊才，畢建聰，趙志鳳

（黑龍江科技大學材料科學與工程學院，黑龍江哈爾濱150027）

引言

21世紀科學技術高度發達和經濟快速發展，材料的發展和應用水平已成為衡量一個國家國力強弱的重要指標。新材料的發展與應用，依賴于材料的物理性能的應用，因此要深入掌握材料的物理性能。材料物理性能課程是無機非金屬材料專業平臺重要的基礎課，它從材料的組成、結構的角度闡述材料的物理性能及本質，包括力學、熱學、電學、光學、磁學等性能，這些性能基本上都是各個領域在研制和應用無機非金屬材料中對材料提出的基本技術要求，在實際工作中具有重要的意義［1］。通過教學，讓學生掌握無機非金屬材料的關鍵物理性能及本質，以及無機材料物理性能的研究方法。對于這門課，學生普遍認為內容抽象、理論性強，難于理解掌握，作為教師授課難度較大。本文結合筆者多年的教學實踐及經驗，就如何提高無機非金屬材料專業材料物理性能教學效果而采用微課教學進行了探索。

對于微課的發展，首先發起于國外，微課程（Micro-lecture）的雛形最早見于英國納皮爾大學T.P.Kee提出的一分鐘演講（TheOneMinuteLecture，簡稱OML）和美國北愛荷華大學LeRoyA.McGrew教授所提出的60秒課程（60-SecondCourse）［2］。美國理查德·沃曼在1984年發起創辦了TED（指technology、entertainment、design在英語中的縮寫，即技術、娛樂、設計），該機構為私有非盈利機構。特別從2006年起，TED演講視頻上傳到網絡上，短短幾年時間就獲取了大量的點擊率［3］。在國內，2011年佛山市教育局胡鐵生率先提出了以微視頻為中心的新型教學資源“微課”。他認為，“微課”是指按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源的組合［2，4］。因此基于微課的平臺，本文探討了針對材料物理性能微課教學的探討。

1 材料物理性能微課選題

材料物理性能“微課”主要針相應的教學大綱展開教學，所以在“微課”的選題上嚴格扣住教學重點，并致力于將重要知識點分解清晰。

1.1 材料物理性能微課編寫

材料物理性能“微課”不是簡單的一段段的視頻，還應包括材料物理性能教案、教學課件等其他資源要素，所以在選好題后，著手電子教案的編寫。材料物理性能教案編寫一般包括本門課教學背景、教學目標、教學方法和教學總結等方面內容。

1.2 材料物理性能課件制作

材料物理性能“微課”課件通常采用PPT聯合視頻等多媒體格式，針對選定的知識點設計PPT。而多媒體技術是利用各種多媒體軟件對文本、聲音、圖形、圖像、動畫等信息進行綜合處理。而多媒體的制作通常采用PowerPoint、Moviemaker、屏幕錄像專家等軟件，即操作方便，電腦操作系統一般自帶Power-Point、Moviemaker軟件，另外軟件屏幕錄像專家也非常容易操作。

1.3 材料物理性能微視頻制作

對于材料物理性能課程的視頻制作，主要是針對于課程相關的實驗和性能及設備的演示。由于在課堂上的板書信息量有限，必須借助這些視頻等手段來增加信息量，如在電子理論部分講解電子的導電、熱運動以及費米面的特征等等。理論上講解非常抽象，采用這些微視頻手段就容易講解清楚。微視頻的制作主要采用現場設備的錄制、網絡資源下載等等手段來實現。

2 創新材料物理性能微課教學方法和手段

材料物理性能課程屬于理論性較強的課程，要想讓學生主動地認真地聽講，不僅作為老師要努力的做好充分的備課，更要創新微課教學的方法和手段。作為多媒體的手段，不僅僅體現在PPT的制作上，更應該穿插更多的符合教學內容的教學視頻及動畫等內容，把學生的注意力牢牢的控制在屏幕上，達到事半功倍的效果。

2.1 理論與實踐相結合

材料物理性能在理論上對于材料的性能的分析較深入，因此相關的實踐教學也具有重要的地位。在理論學時極為有限的狀態下，仍然開設了一定量的實驗課程，主要是針對于設計型、綜合型實驗課。例如在材料的磁性這段內容里，開設了一個居里點的測定。學生在學生磁性材料這段內容時，總是感覺磁性性質直觀性不強，對于居里點的概念也停留在概念上。采用實驗設備居里點測定儀，讓學生從實驗指導書聯合教材的磁能內容，能夠理解實驗設備的基本原理及測試方法，并結合磁性的一個重要參數χ與溫度關系曲線能夠用數學的理論判斷出居里點，這樣使學生不僅僅懂得怎樣測定居里點，更懂得居里點的真正的物理意義。

2.2 理論與實際相結合

材料物理性能內容范圍較寬，相應的知識點較多，與實際上情況聯系緊密。如在熱膨脹的部分，課堂上會引申出什么是熱力管路的膨脹節，它的功能是什么？在提出這個問題后，讓學生思考一下，給予討論的時間，學生們也能夠積極的回答，極大地活躍了教學氣氛。

2.3 啟發互動式教學

材料物理性能課程內容較深，所以完全把書本上的內容在課堂上講完，在學時上也是完成不了的。為了能夠使學生能夠把相關內容都學習完整，在本課程內容偏重于擴張方面的知識，讓學生課下自己來完成。例如我們在講解磁性方面的知識時，聯系到地球的大磁場，讓學生分析為什么地球的南北極能夠產生極光，并分析極光對于我們人類的作用。

3 充實材料物理性能微課教學內容

材料物理性能課程體系也是隨著科技的快速發展而更新其內容，以滿足不斷發展的社會要求。對于21世紀快速發展的科技時代來說，材料物理性能微課教學內容體系在保持原有的內容體系上，也要緊跟時代的發展。并根據內容的需要適當調整課程的內容及結構，增添學科的前沿知識，激發了學生的學習興趣，開拓了學生的視野。

因此作為教師本身就要搜索大量的材料物理性能的前沿信息，使學生在學習材料物理性能的理論的同時，也能了解材料物理性能發展的前沿，使學生的學習興趣大大提高，知識面也大大拓寬，從而為將來從事的研究工作崗位奠定了堅實的基礎。

4 更新材料物理性能微課實踐方法

材料物理性能微課是通過材料物理性能的相關的知識網絡表現的，對某個教學環節的教學內容及實施的其教學活動的總和。但這還不能體現“材料物理性能微課”的獨特之處和完整內涵，因為材料物理性能微課的核心資源或最重要的載體是“材料物理性能微視頻”（不是一般的文本、PPT 課件或圖片等其它媒體資源），而材料物理性能視頻是所有資源類型中情境最真實、信息量最豐富的一種資源，因為視頻是直觀形象的。材料物理性能微課應該是以“材料物理性能微型視頻”為主要內容和呈現方式的一種新型微型網絡課程——“材料物理性能微型視頻網絡課程”。

結語

通過材料物理性能微課的探索研究，探索了一套是指可行的方法，較好地滿足了材料學科無機非金屬材料專業教學的要求，取得了良好的效果。面對21世紀科學技術的飛速發展，無材料物理性能微課還必須不斷推陳出新，積極吸收新的科技成果作為教學內容，以適應社會需求。在教學過程中，還要不斷創新教學方法、教學手段、考評方式，努力提高學生素質，重視學生創新能力和科研能力的培養，充分發揮學生的主動性，為社會培養更多材料類優秀人才。

［1］孟凡桂.材料化學專業無機非金屬材料課程教學的實踐與探索［J］.廣州化工，2010，38（2）：205～207.

［2］胡鐵生.“微課”：區域教育信息資源發展的新趨勢［J］.電化教育研究，2011，（10）：61～65.

［3］吳秉健.國外微課資源開發和應用案例剖析［J］.中小學信息技術教育，2013，（4）：23～26.

［4］梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設計模式研究——基于國內外微課程的對比分析［J］.開放教育研究，2013，（1）：65～73.