“互聯網+”時代固體物理課程教學改革探析

王玉嬋++周前能

摘 要：“互聯網+”時代的到來給教育者提供了許多創新教學方法，包括微課、MOOC、混合教學、翻轉課堂等。面對“互聯網+”新時代、新形式的要求，如何將互聯網與專業課程教學相融合，是一個值得研究與實踐的教育問題。本文以固體物理為應用對象，結合作者固體物理教學存在的問題，對“互聯網+”時代該課程的教學進行了探索和分析，為固體物理課程教學改革提供參考。

關鍵詞：“互聯網+” 固體物理 教學改革

中圖分類號：G642；O631-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（c）-0204-02

固體物理是物理、微電子、光電子等專業非常重要的專業基礎課，其教學質量直接關系到后續課程的學習效果以及學生未來的就業和發展。固體物理具有理論性強、內容繁多、學生掌握難度大等特點，其教學內容涉及到大學物理、熱力學與統計物理、數學物理方程、晶體結構學、量子力學等多學科的相關知識。目前大多高校包括重慶郵電大學對于固體物理的教學仍然以課堂講授為主，教學方式單一、落后，且缺乏實踐型，教學效果并不理想[1-3]。隨著“互聯網+”時代到來，如何將將互聯網與專業課教學深度融合，是一個值得研究與實踐的教育問題[4-6]。鑒于上述情況，本文以固體物理為應用對象，結合作者在固體物理教學中存在的問題，對“互聯網+”時代該課程的教學進行了探索和分析。

1 “互聯網+”時代下教學內容改革

重慶郵電大學開設固體物理課程主要針對微電子專業學生，采用的教材為山東大學出版社出版的，王矜奉主編的《固體物理教程》[7]。固體物理課程有著嚴密理論性，其傳統內容中大部分是基本內容，即為基礎性內容，其中長期起作用的（如晶體結構和結合力、晶格振動、固體電子理論）或不一定長期但當前還在起作用的，要繼承下來。教學內容的更新體現了課程的先進性，隨著科技的發展和社會的進步，半導體、磁學、激光、超導等現代科學技術的研究取得了重大突破，固體物理學科發展日新月異，高新技術層出不窮，新概念不斷涌現，教學內容必須不斷更新，與時俱進。“互聯網+”時代，網絡信息化應運而生，結合豐富的網絡資源使教學內容更加豐富多彩。同時，課程設置和課程內容應強調與學生專業緊密相關的教學內容的引入，使學生在有限學時內掌握固體物理學基礎知識。例如，在介紹導體、絕緣體和半導體的區別時，我們可以根據微電子專業特點，重點介紹目前常用的半導體Si的結構和能帶特點以及其在實際生活中的應用，并和學生一起通過網絡學習平臺了解目前微電子行業的新材料和新技術，極大地拓寬了學生的知識面。

固體物理課程有著嚴密理論性的同時，也是具有很強的實踐性，尤其是在晶體結構部分。在固體物理課程內容的選擇、課程講解方法、公式推導等方面要注重理論與實踐相結合，使學生對所學理論知識有更為深刻的認識，為以后的研究生學習打下堅實的基礎。同時，可以把我們實驗室研究最新成果引入課堂，加深學生對固體物理知識應用的理解和興趣。

此外，我們開設的學生對象為微電子相近專業的學生，因而在課程內容設置時還要考慮學生知識水平及其知識結構等問題。重慶郵電大學微電子相近專業學生大都開設了大學物理等課程，但是還有很多專業未開設量子力學和熱力學統計物理等前置課程，學生缺少相應的背景知識。因此，在課程內容設置上，需要將部分量子力學和統計物理學的相關知識融合貫穿在教學中。根據上述實際情況，我們主要給學生講授以下三部分內容：一是晶體的結構及組合；二是晶格振動和晶體的熱學性質；三是固體電子理論基礎。總之，對于微電子學科固體物理課程的教學，既要重視基礎內容，又要結合應用熱點和科研前沿，達到優化教學內容的目的。

2 “互聯網+”時代下教學方式改革

為了讓學生能較好地掌握固體物理中涉及的理論及模型，需要采用多樣化的教學方法和手段。多媒體演示教學方式具有形象生動、有聲有色、信息量大，便于保存等優點，目前已成為一種常見的教學方式。在固體物理教學中，多媒體教學方式有著重要的作用。通過多媒體教學方式，可以將一些晶體結構形象生動地展現出來，使得學生對晶體結構有一個直觀準確的認識。比如，學生往往很難理區分密堆積結構中的面心立方密堆積和六角密堆積，通過多媒體教學給學生建立三維的空間概念，使得學生很容易理解兩種堆積方式，很好地彌補了傳統板書教學的不足。

應用多媒體教學方法的基礎上，“互聯網+”時代還為我們帶來了更多新的教學方法和手段，比如在線測試、微課及“網絡云平臺”等多種信息化手段。在固體物理的教學過程中，我們將結合這些教學手段，使邏輯思維形象化，教學信息具體化，增強教學的直觀性和主動性，從而達到提高課堂教學質量的目的。例如，我們可以利用material studio、3D max[8]等軟件畫出不同的晶體結構，并將內容制作成直觀的Flash動畫，放在網絡平臺讓學生學習，使學生更直觀地了解不同晶體結構的類型。

3 “互聯網+”時代下考核方式改革

依據過程考核優于結果考核等研究成果，建立學生參與“互聯網+”討論的激勵、獎勵與考核機制，改革課程的考核評價，形成有效的多元化教學評價，重點突出過程考核。因此，對考核方式作如下嘗試：（1）在授課過程中，針對課程的某些重點知識點，設計幾個小題目，進行課堂討論，從而增強學生上課積極性及獨立思考能力；（2）選擇微電子相關領域中的前沿熱點問題，讓學生自行查閱相關資料并運用固體物理中所學到的知識來撰寫研究報告，從而擴展學生思維，以適應社會的需求；（3）學期末提交針對課程總結的課程論文，使學生在對課程有更深入了解的同時，激發學生的創造積極性。

4 結語

“互聯網+教育”帶來了機遇也面臨著挑戰，本文結合固體物理課程特征，對“互聯網+”時代該課程的教學進行了探索和分析。然而固體物理教學改革是一項復雜龐大的工程，尤其是學科領域不斷延伸和現代信息技術飛速發展的今天，如何有效利用“互聯網+”帶給我們的資源來進一步提升固體物理的教學質量，仍需我們在實踐中不斷探索和改進。

參考文獻

[1] 陳志遠，熊鋼，易偉松.多媒體技術應用于固體物理教學的探討[J].咸寧師專學報，2002，22（6）：53-55.

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[3] 鐘佑潔，楊尊先.電子學科的固體物理教學改革初探[J].物理通報，2013（8）：17-19，21.

[4] 解繼麗.“互聯網+”引領教育改革新趨勢[J].楚雄師范學院學報，2015，30（2）：85-88.

[5] 馮智慧.“互聯網+”時代的教學創新——訪華南師范大學胡小勇教授[J].中小學信息技術教育，2015（10）：11-14， 64-65.

[6] 王竹立.“互聯網+教育”意味著什么[J].今日教育，2015 （5）：1.

[7] 王奉.固體物理教程[M].濟南：山東大學出版社，2008.

[8] 吳玉輝，吳盼，李永濤.Materials Studio軟件在固體物理教學實踐中的應用[J].學園，2013（33）：54-55.endprint