《材料物理化學》課程教學的幾點探討

白佳海,杜慶洋 ,李國昌, 唐竹興, 趙云霞

(山東理工大學 材料學院， 山東 淄博 255000)

《材料物理化學》課程是目前部分高等院校材料科學與工程類專業所設置的一門專業基礎課，該課程教學內容的設置也因各個高等學校的專業方向設置的不同而有所不同。例如，南京理工大學的偏金屬專業方向的《材料物理化學》課程，主要內容大多屬于《物理化學》的基礎理論知識范疇，而張志杰編寫的《材料物理化學》教材則是與《無機材料科學基礎》的授課內容基本一致。因此，在《材料物理化學》課程的教學內容的設置、選擇和優化上，不同學校的不同專業會有所不同。其實，《無機材料科學基礎》與《材料物理化學》具有一定的承繼性，即《無機材料科學基礎》較早的課程名稱為《硅酸鹽物理化學》，而后來又改名為《(無機)材料物理化學》等。

山東理工大學材料科學與工程學院在部分本科專業開設了《材料科學基礎》課程，主要講授晶體的結構與結構缺陷、非晶固體、表面與界面、相平衡、擴散、相變及燒結等方面的基本概念和基礎理論；在碩士研究生的培養方案中，開設了《材料物理化學》課程，屬于專業基礎核心課程。基于兩門課程教學內容具有一定的相似性，所以在教學內容的設置、教學模式和教學方法等方面，需要有所突破。盡管兩門課部分內容有所重復，但《材料物理化學》課程應該具有新高度、新知識和高能力等特點，即課程教學既要讓碩士研究生對本科階段所學的基礎理論與基本概念有進一步的深入理解與掌握，又要在提高能力方面(如分析問題解決問題的能力等)有所突破，而不是簡單的重復性教學。

1 知識背景調研

從《材料物理化學》的授課者角度看，由于山東理工大學材料學院的碩士研究生在本科階段經過系統的專業學習和考研復習，與他們的本科階段相比，具有較深厚的專業知識背景，并且具備較強的自主學習能力。但是，由于這些碩士研究生來自于不同的學校，甚至是不同的專業，以往所學的關于《材料科學基礎》的內容差異較大，個別的甚至沒有學習過相關的知識。因此，這對于《材料物理化學》課程的教學內容、教學模式和教學方法來說是一個較大的挑戰。因此，教學之初，對學生進行必要的專業背景和知識背景的調研就顯得比較重要。通過調研，了解學生的知識背景和學習意愿，在教學大綱規定的范圍內，對教學內容進行適當的調整，讓每個學生在課程的學習中都學有所獲。

2 教學內容

通過學情問卷調查，了解學生對教學內容的看法及學習意愿，并根據教學大綱確定教學內容?；诙嗄甑牧私?，并根據各位導師的研究方向，我們在《材料物理化學》課程教學內容方面，確定了材料的結構與晶體結構缺陷、界面、相平衡、相變、擴散和相變等作為基本的教學內容。但是，教學內容過程中，為了照管不同基礎的碩士研究生，我們強化了基本概念和基礎理論的講授，同時注重拓展知識的廣度和深度，力爭每位選課同學都能有所收獲。

材料科學的核心問題是材料的結構與性能及其相互關系，因此在授課內容方面，除了強化基礎理論和基本概念的教學外，更重要的是強化了結構與性能的關系方面的講解，力爭在對基礎理論的講授過程中，通過案例分析的方法較系統講解結構對性能的影響關系，極大豐富了授課內容，強化了學生對結構與性能的關系的認識，有利于學生深入地理解和掌握所學的基礎理論，同時也有利于學生在將來的畢業論文以及小論文的撰寫中，有意識地把材料的結構和性能聯系起來，提高論文的科學性與理論性。例如，在講授晶體結構缺陷這部分內容時，通過講授點缺陷對半導體材料能帶結構與導電性能的影響，把晶體的點缺陷結構與材料的性能緊密聯系起來，鞏固對點缺陷的理解和掌握，同時更有利于強化對結構與性能的關系的認識。

3 教學方式和方法

在學情調研、分析的基礎上，精簡了對基本理論和基礎概念等部分教學內容的課堂講授，強化學生對課程內容的自主學習，采用了課堂討論、翻轉課堂以及案例教學等教學方式和方法，力爭做到內容豐富多彩、形式生動活潑。此外，材料科學是一門應用基礎學科，其中很多基礎理論都在某些材料的結構與性能、材料的制備與應用中有所體現，因此《材料物理化學》對于提高碩士研究生對基礎理論知識的運用能力、分析問題和解決問題的能力等方面具有非常重要意義。

課堂討論主要是針對某些前沿熱點問題，運用《材料物理化學》的相關基礎理論進行分析討論，引導大家積極參與，并發表各自的見解。當然，這些分析和討論可能不夠全面、詳細，但是有利于提高對理論知識的運用能力、分析問題和解決問題的能力。例如：在講解材料的表面與界面等相關的知識后，讓學生課后查閱資料，并運用所學的相關基礎理論知識，討論、分析超細粉體發生團聚的原因以及降低團聚程度的方法等，從而能鞏固知識與提高能力。

翻轉課堂也是一種能有效地促進學生自主學習的教學方法。在教學過程中，我們是把翻轉課堂與案例教學緊密聯系在一起。首先，根據教學內容，給學生提供一個案例，然后運用所學基礎理論對案例進行全面分析，或者是分析案例中所體現的基礎理論知識，從而進一步理解和掌握所學的基礎理論知識，并能促進對基礎理論知識的運用。例如，在講授相圖后，給學生提供一些較復雜的相圖，然后根據判讀相圖方法進行相圖分析和結晶路線分析，既鞏固了相平衡的有關知識，也提高了運用相關知識判讀相圖的能力。

4 結束語

作者在《材料物理化學》授課過程中，在學生知識背景、學習意愿等學情分析的基礎上，相對穩定地確定了課程的教學內

容、教學方式和教學方法，把知識傳授和能力提高有機的結合起來，在學習基礎理論和基本概念的基礎上，更加注重提高學生的知識運用能力以及分析問題和解決問題的能力。當然，由于課程教學的復雜性，本文所談論的問題也可能存在某些瑕疵，這需要作者在以后的教學過程中不斷學習和進步，也希望有關的專家不惜賜教。