材料物理专业范文1
关键词：材料类专业；物理化学；教学改革
一、引言
物理化学又称理论化学，是化学学科的一个重要分支，是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手来探求化学运动中具有普遍性的基本规律的一门学科，是物理学与化学最早相互渗透的一门交叉边缘学科，是化学及化工、材料、生物等学科的理论基础，被称为“化学的灵魂”[1，2]。物理化学作为材料类专业的一门专业基础核心课、必修课，与无机化学、有机化学、分析化学等课程共同构成了主要专业基础知识平台，居于承上（公共理论层次）启下（专业理论层次）的重要枢纽地位，对于学生科学素养的培养和动手能力、创造能力的提高起着至关重要的作用。物理化学的学习要求学生具备扎实的物理和数学理论功底，也要求学生具有较强的理论联系实际的能力。物理化学的这种跨学科性对学生提出了更高的要求，也加深了学生的学习难度。但是，材料类专业的学生化学基础较差，再加上物理化学这门课程逻辑性强，公式繁多，比较抽象，学生学习起来比较困难，难免产生畏难情绪，导致恶性循环。因此，如何提高物理化学的教学质量，成为每个物理化学教师必须思考的问题。本文根据专业特点，结合自己的教学实践，对材料类专业物理化学的教学改革及教学思路进行了如下思索和探讨。
二、深入浅出，把握主线，科学方法贯穿于教学中
鉴于物理化学逻辑性、系统性强，章节之间联系紧密的特点，教师注重课程整体性和系统性的把握，有助于学生从整体上理解课程的基本脉络和内在联系。因此，我们每次在讲述新内容之前都会将上次课程的主要内容进行一个简单回顾。如我们在讲“热力学第二定律”之前，就可以先回顾一下“热力学第一定律”的相关知识，阐述其能解决哪些问题，不能解决哪些问题，自然而然地就过渡到“热力学第二定律”。这样做除了可以起到对所学知识的复习、巩固外，还有助于学生找到各章节之间的联系，抓住各章节的重点、难点和关键点。在传授学生学习知识的同时，也注意科学研究方法，如科学抽象法、理想模型法、本质揭示法、极限外推法、数值相关法、归纳演绎法等的渗透。例如，理想模型法是自然科学中重要的研究方法，也是物理化学理论的一个重要内容。理想模型法简化了实际过程，揭示了运动规律，透过现象抓住事物的本质。物理化学中的理想气体、理想溶液、可逆过程都是理想模型法的应用。教师从课堂教学的角度选择一些方法进行讨论，加深学生的认识。学习物理化学的基本知识，更须注重认识物理化学科学思维的研究方法，这几个要点互相渗透，相辅相成。有了正确的研究与学习方法，才能更好地掌握理论的基本内容与知识，并指导实践。学习中只有坚持理论与实践相结合，才能更深刻地理解与运用理论，并在解决实际问题中掌握理论和方法，培养创新能力。
三、改革教学内容，采用课堂讨论式、互动式教学方法
根据学校办学定位和专业培养目标及国家化学教学指导委员会制定的基本教学内容，针对材料类专业物理化学课时少（64学时，含16学时实验）的特点，编制《物理化学教学大纲》，明确教学要求与教学目的，规范教学内容。教学内容上体现“少而精”、“精而新”的原则，精简与材料基础化学Ⅰ重复的内容（如化学平衡），引进本学科领域最新科技成果，如热力学部分的不可逆热力学问题、信息熵等，动力学部分的微观反应动力学等，电化学中的纳米电化学[3]、燃料电池[4]、锂离子电池[5]等新能源技术等。适当引入一些科学家的内容，通过科学家小故事的介绍，使学生懂得科学道路的艰辛，学习科学家的科研方法与科学态度以及如何抓住机遇，获得成功。传统教学法是教师讲、学生听，课堂讲授是教学的重点和中心。为了调动学生的学习积极性和主动性，尽可能地采用讨论式、互动式等启发式教学为主，多种形式相结合的教学方法。例如，我们在讲“克劳修斯—克拉佩龙方程”的时候，在讲解完“高原地区随着压强的增加，水的沸点降低”这个例题之后，同学们终于明白为什么高原地区鸡蛋煮不熟的道理。基于此，我们可以顺势让同学们继续讨论这个方程还可以解释生活中的哪些现象等。这样不但可以调动课堂气氛，还可以激发学生的学习兴趣，使原本枯燥的课程显得不再那么单调，使学生由被动接受转为主动参与、思考，发挥学生的主体作用，培养学生的发散性和创造性思维。
四、及时复习，善于小结，坚持上好习题课
任课教师在全面深入理解和吃透教材的基础上，对授课内容进行深入浅出的讲解，让学生更好地掌握各章节的内在联系。每章讲完及时进行小结，使学生对所学内容有清晰的脉络，复习起来有重点、有方向。除此之外，课后作业也是非常重要的，作业的完成有助于学生更好地理解、强化并掌握所学内容。习题课、答疑课是教学工作的有效补充，对物理化学基本概念和基本原理的理解，离不开教材中的例题和习题。因此，任课教师在讲清基本概念、基本原理的基础上，要坚持上好习题课、答疑课，从而加深学生对物理化学基本概念、基本原理的理解与掌握。通过实例和习题的练习，可以帮助学生正确理解和运用知识点，避免眼高手低。还可以调节学生的学习兴奋点，让学生能与书对话，及时消化阅读产生的问题，帮助学生理解所学内容，掌握和积累知识，让不懂的学生能提出问题，让听懂的学生会做作业。通过增删、变条件、延伸等手段，诱导学生构造思考题，鼓励学生发现和提出问题，对教学内容提出质疑。其目的是使学生乐于动脑，勤于思考，养成受益终生的良好学习习惯，提高分析问题和解决问题的能力。
五、科研进课堂，理论联系实际，培养解决实际问题的能力
采取理论联系实际的方法教学，培养学生运用物理化学基本原理解释生产和生活实际问题的能力。例如，通过热力学计算解决实际化工过程的能量恒算，产物的理论收率问题；利用相平衡原理解决金属冶炼和中草药有效成分提取等问题；利用电化学原理指导新型能源的设计与开发等。强调科研对教学的促进作用，注重科研与教学的有机结合，把科研成果带入课堂，把最新的知识和信息传递给学生，以促进教学质量的不断提高。例如，在教学实践中，将教师承担的部级、省级重点科研项目的内容引入教学，作为教学案例，使学生通过实实在在的项目、研究内容加深对课本理论概念的理解及应用。实践证明，这些举措改变了那些只进行教学工作而不进行科研学术工作的教师在教学中只能教死书的状况。
六、结语
针对物理化学理论性、逻辑性和概括性强的特点，教学方法以讲解为主，同时辅以课堂讨论法、习题教学法、实验教学法等多种教学方法。教学中，强调学生的课前预习、课后复习和进行练习，几种教学方法灵活使用，有机结合，使学生系统掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对化学变化规律本质的认识，加深理解前期课程所学基本知识和基本理论的认识，从宏观和微观上能够理解和解释化学变化的本质。要系统掌握物理化学的科学、辩证的思维方法，培养学生发现问题、研究问题、分析问题和解决问题的能力，做到理论与实际相结合。
参考文献：
[1]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].第6版.北京:高等教育出版社,2017.
[2]傅献彩,沈文霞,姚天扬,等.物理化学[M].第5版.北京:高等教育出版社,2005.
材料物理专业范文2
关键词：大学物理；基础课；教学改革
物理学是材料学发展的基础，材料的发展离不开物理，材料科学中遇到的难题不断吸引物理学家去解答，新材料、新工艺和各种微观结构性能的研究又涉及到物理学的各个领域，材料学最新的研究方向更是从偏重化学实验转向偏重物理分析。大学物理是材料类学生的一门重要的基础课程，也是大一新生走进大学校园最先接触到的课程之一，这门课程旨在培养学生对物理原理的理解，为学生进一步学习材料专业的相关理论知识打下良好的基础。与此同时，大学物理还能培养物理特色的思维方式，对学生处理其他问题也具有指导作用：即透过现象看本质、抓主要矛盾、做合理假设、建数学模型，从而真正做到举重若轻、事半功倍。大学物理是世界范围内理工科高等院校普遍开设的基础课程。美国哈佛大学[1]的物理教学模式主要包括，第一，案例教学；第二，互动讨论法教学；第三，教研结合教学；第四，教师独立教学。麻省理工学院提出了以研究为主的大学物理教学模式[2]，在教学过程中，教师只是起到指导作用，学生是教学活动的主体，从而更好的培养和造就科技人才。北卡罗来纳州立大学采用以学生为中心的教学法[3]，学生们在小组里互相合作，进行活动，而教师负责通过讨论，对学生进行指导。伊利诺伊大学香槟分校的大学物理教学中，整个教学过程都是以学生为主体[4]，强调学生的参与，教师在授课过程中，大量提问，学生积极踊跃参与讨论。德国克劳斯塔尔工业大学也注重教学和科研的统一[5]。这种教学与科研密切结合的体制，对提高大学物理教学质量大有裨益。这些世界一流名校的经验对于国内的普通高校未必适用，我们只需加以借鉴，并不一定要完全照搬。目前国内尤其是地方院校，大学物理的教学情况是：学时少，现代化教育手段运用不足。更严峻的是，扩招给地方院校带来巨大的压力，师资力量无法满足需要，而生源质量又大幅下降，因此对大学物理教学的影响压力很大。我们在聊城大学材料科学与工程学院多年的大学物理的教学过程中发现，很多学生认为大学物理内容过于深奥抽象，难以学以致用。还有一部分学生觉得大学物理的内容与自己的专业课程联系不大，没有多少实际用途，以致于学学物理的兴趣不佳，主动性差，甚至有厌学情绪。上课不认真，玩手机，学习其他课程甚至逃课，课后抄袭作业甚至不写作业，考试时作弊等现象比比皆是。很多学生不为学会知识，只为应付考试及格。目前材料专业的大学物理教学基本上是沿袭物理专业的教学模式进行的，这样的模式不适用于材料专业建设和学生主动性培养的要求，主要表现在：1.材料学的发展日新月异，然而我们所用的大学物理教材内容依然是沿用多年前的教材体系，教材里只有极少的现代科技发展的简介，对学生缺乏足够的吸引力。2.大学物理教学内容对学生的专业、学科没有区分，与专业结合不够紧密，教师只注重物理知识的讲授，忽视物理学与材料专业之间的紧密联系及物理知识在实际中的应用，因此无法激发学生的学习热诚。3.大学物理课堂内容多以教师讲述为主，课堂上演示性、设计性实验较少，以致于很多抽象的原理学生理解不了，同时，课堂和课后师生间互动较少，教学质量大大降低。当前，各学校各专业都在积极的探索适合本专业学生的大学物理教学模式，以解决当前阻碍大学物理教学改革的瓶颈。本文根据聊城大学材料学院的实际情况，以提高材料专业大学物理课程教学质量、培养学生科研精神、增强学生分析问题解决问题的能力为出发点，依据大学物理教学的目标与要求，结合材料专业特色，注重物理知识与材料知识的联系，体现物理知识是材料专业研究工具的特点，开展对材料专业大学物理教学模式改革的探讨，最终调动学生的学习热诚，使学生懂得学习物理的重要性并能用物理知识解决专业问题，使物理知识与材料专业知识相辅相成、互相促进。本文的改革方案如图1所示：
一、积极探索，改革教学软件
利用专业软件工具包制作一套适合材料专业学生的大学物理电子教程。大学物理课堂上，加入材料、物理、生物、计算机、天文学的前沿科技，弥补传统教材体系落后于时代、应用性不强的缺点。让学生能够了解到社会的发展和科技前沿的最新动态，将学生代入一个生动、形象、具体的环境，活跃课堂气氛，开阔学生视野，增加学生的求知欲望。
二、将物理学史贯穿融入到物理课的教学中去
讲课过程中，融入与课本相关的物理方面的名人轶事和物理学史。通过讲述科学家的趣事和成长成才经历，让学生体会到大学物理的方法论是如何演绎的，让学生感悟物理学家是如何考虑科学问题，如何解决问题的，了解物理学大师科学创造的思路，使学生从中获得启发、感悟和熏陶。让学生自己体会做学问的三个境界：昨夜西风凋碧树，独上高楼，望断天涯路；衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴；众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。掌握了这三个境界，学生便很自然的掌握了科学的逻辑思维方法。
三、结合专业特色，改革教学内容
针对材料专业特色对大学物理各部分的内容有所取舍，一是要保证基本的大学物理教学内容，二是预留一定的学时，根据学生专业的紧密程度作出调整。例如：力学部分，对材料专业的同学，应花更多的时间讲述利用原始概念通过微积分计算物理量的方法，而对各种守恒规律计算的练习可适量减少，并补充《流体力学》、《工程力学》、《工程材料力学性能》、《材料力学》的相关知识点。热学部分对材料类学生作用很大，因此，这一部分应多花时间。光学部分，增加讲述与《材料研究与测试方法》相关联的内容，着重介绍光谱分析与应用，并对最新的材料检验手段及其基本原理稍做介绍。另外，这部分内容中教材内没有涉及波速的问题，而材料力学牵涉到波速的问题，电磁学部分，要简要介绍对应的实验方法、仪器、结论，简要介绍电路分析方法，将其应用到以后的材料学研究中，讲电容的时候可以增加与功能陶瓷材料性能参数及其表征相关的内容，并讲授色环法识别电阻和电感电容在电子器件中的应用等相关知识，以有助于将来学生工作和科研的需要，这部分内容整体上与材料学关系不太密切，可以略讲。量子力学是现代物理学的基础，要深入了解材料的基本结构，光唯象地知道晶体结构、大致了解统计力学上的朗道相变、“大致”“可能”地定性说明原因，在如今的材料学研究中是远远不够的！就现在的发展趋势而言，材料学已经离以前”炒菜式“的研究方式越来越远了，很多时候都要先进行理论或半定量的粗略计算对性能进行预测，然后再进行制备。很多材料在纳米尺度上量子效应是不能忽视的，因此在计算和预测的过程中需要用到量子力学的内容。而电子材料相关的理论全要用到量子力学，比如能带理论，PN结等都需要用量子力学来解释和分析。固体物理中，近自由电子近似、紧束缚近似等这些模型都需要量子力学的内容来支撑。因此，增加量子力学部分的内容。
四、重视实验教学，拓展演示实验和虚拟仿真实验的教学范围
杨振宁曾在《物理通报》中题词：”物理学是以实验为本的科学“。开展实验探索教学不仅能为学生提供丰富的感性认识，为思维加工提供大量素材，而且能为学生能力培养，创造良好的条件。大学物理演示实验具有形象化，具体化，学生兴趣高的特点，演示实验生动立体，能调动学生的各种感官，让学生更好的了解物理原理与实际生活现象的联系。根据课程需要，购买适用于进行演示实验的教具，例如标准音叉，磁悬浮列车，锥体上滚，手触式蓄电池，茹科夫斯基椅等，让学生明白，物理其实就存在于我们生活中的点点滴滴。由于受到场地、器材等各方面的影响，对于不方便进行道具演示的实验，可以用教学软件进行仿真实验向学生们进行演示，以克服实验室器件、品种、规格和数量不足以及仪器损坏的困难，节约大量昂贵的实验仪器费用。购买合适的仿真实验教学软件，例如LabVIEW图形化编程软件可进行信号分析处理的电路实验，VR编程软件可实现核磁共振系列实验，MATLAB编程软件可实现倒立摆原理的实验等，同时，教师要掌握仿真技术与现代化教学手段，优化教学过程，设计好虚拟仿真形式的物理实验。
五、师生合力，共同打造互动讨论式教学模式
打破传统教学模式中教师讲授的单一方式，通过提炼出一些专题内容，由学生通过自主学习、交流合作和讨论的方式进行自行学习。挖掘学生的自学能力和自学意识。课前给学生提出问题，提高学生自学能力。课堂上通过多媒体、网站等进行演示，以现代教育思想和现代材料科技的成就为主线，向材料类学生介绍现代物理学的整体知识结构，内容从单一基础物理实验到红外应用、超导、液晶显示、低温技术等现代技术领域，并以此为题目给学生布置小论文，充分调动学生探索物理知识的积极性。课堂教学采用“案例教学法”即根据学生的实际情况和教学内容的要求，运用典型案例，进行深入讨论和分析，还可以采用“问题向导式教学”法即以通过精心设计提出问题，引导学生自主分析问题，以理清学生解决问题的思路，使学生的思维处于激活的状态。课后的习题布置要贴近工程实际，典型有趣，能充分体现物理思想、物理方法，便于培养提高学生的探究能力，引发创新冲动。课后还可以开发和设计研究课，激励和引导有需要的学生自由组队进行课外研究，最后由学生代表在课堂上进行讲授，开展学生的自评和互评，整个过程学生自主学习起主导作用。
六、教师定期开展教学研究活动，提高教学水平
规范管理，大学物理的四位任课老师定期和不定期的开展教学研究的活动，一般每周一次。讨论教学内容、教学方法、学生情况等，在交流、讨论、争论中提高教学水平。
七、结束语
综上所述，物理学研究的进展促进了材料科学的发展，同时材料科学中的问题也向物理学家提出意义深远的挑战，材料和物理是紧密结合的，大学物理课程要与科技的快速发展同步，一成不变的教学思想已经不适应当今社会对于培养人才的要求，材料专业的大学物理的教学改革势在必行。通过对大学物理课程的一系列改革，不仅可以让学生积极主动的学学物理，紧密的联系学生的专业知识，紧跟科技前沿，更重要的是培养学生的科学素养和科技创新能力。因此，教师在教学中要注重物理知识与材料知识的联系，实现物理教学与材料专业教学的衔接。学生在学习过程中应加深对大学物理与专业课之间关系的认识，使材料知识与物理知识相辅相成、互相促进。
参考文献：
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材料物理专业范文3
1.1教学内容的调整
根据材料专业特点，本着理论够用的教学原则，结合材料学科的发展趋势，尝试将专业必需的物理知识进行优选重组、整合，作为金属材料工程专业和材料物理专业的学生必须学习掌握的共同内容，目的是使材料专业的学生掌握较扎实的物理基础理论知识及基本分析应用能力．
1）力学篇
力学是经典物理学的基础，也是材料学专业许多重要课程的基础，例如材料力学、材料成型与控制、金属力学性能等等．在讲述力学知识的时候，特别强调物理概念的产生、严格定义和使用范围．此外，重视一些重要的思想，例如矢量叠加原理、取微元再积分的思想等等，帮助同学们通过建立合适的物理模型和一些重要的数学思想来解决实际问题．而狭义相对论与材料学关系不大且难以理解，可略去不讲．
2）热学篇
材料的许多物理性质都与热有关，例如热膨胀、热传导、热稳定性、热电等等．研究热现象，热力学和统计物理是两条重要的途径．目前所使用的教材中，热学知识不够丰富，因此在给材料类专业的同学上课时，需要补充额外的知识．在介绍统计物理时，帮助学生理解概率统计在材料科学研究领域的作用．在介绍热力学第一定律时补充焓的概念，在介绍热力学第二定律时补充熵的概念，因为熵与焓都是材料学中常用的表征材料特性的物理量．
3）电磁学篇
电磁学包括静电场、导体和电介质、稳恒磁场、电磁感应和电磁场，知识体系相对完整和庞大．如果全部讲解，至少需要半个学期的时间，而且这部分内容整体上与材料学关系不太密切，可以略讲．在讲解时要避免上成数学课，重视实验（在课堂上用多媒体演示实验过程），强调重大物理理论产生的过程．这部分教学内容与物质的导电性和磁性密切相关，因此可以适当介绍超导材料的概念和发展情况．
4）光学篇
对材料类专业的学生，光学部分应着重介绍光谱分析与应用方面，例如X射线衍射．此外，通过适当介绍一些重要的光学材料，例如隐身材料，增透抗反射材料、防伪材料等，来提高学生的学习兴趣和学习动力．
5）量子物理篇
对于金属材料工程专业的同学来说，量子物理知识与其后续课程关系不大，可以推荐一些科普书籍，让他们自学．而对于材料物理专业的同学，后续还要继续学习“理论物理”、“固体物理”等课程，但是量子物理知识复杂，故可仅介绍量子力学及原子物理初步的知识，适当补充纳米材料的概念，以丰富学生对物质层次的认识．
1.2教学模式改革
改革现行的以多媒体教学为主的教学模式，试行“黑板板书＋多媒体演示＋知识拓展”的复合教学模式．黑板板书是重要的教学方式，许多国内外著名大学的大学物理的教学依然是通过板书的方式，例如耶鲁大学和麻省理工学院．通过板书可以突出关键性的内容和难点，而且学生也可以跟得上老师的思维，而这正是多媒体教学的软肋．因此在教学实践中，也仍然以板书传授知识的教学模式为主．多媒体教学也有自身的优势．物理学是一门重视实验的科学，在实践中学习是最好的学习方式．但是由于教学硬件有限，不能在课堂上演示实验．因此通过借助现代化教学的工具———多媒体，为学生演示一些模拟实验，以引起学生的注意和激起他们的好奇心．此外，互联网上有大量丰富多彩的资源，适当引入课堂教学，可以起到“画龙点睛”的效果．例如将网易公开课上的优秀资源引入课堂、利用中央电视台科教频道的一些录像片和资料等，达到了丰富教学内容、开阔学生视野的目的．为了让学生主动思考问题，以及将物理理论知识和实践相结合，引入了知识拓展这个模块．每一次课堂的教学设计都包含这个环节，时间不长，但是通过这个模块能够引发学生的兴趣，培养学生思考问题、解决问题的能力，在提高教学质量的同时也提高了教师自身的知识水平．可以适当引入与该知识点相关的科技发展前沿理论或者未知问题，例如在讲到圆周运动时，可让学生谈谈对能够产生人造重力的未来空间站的看法和想法．也可以适当引入与材料学专业相关联的问题，例如在讲到物质的磁性时，可让学生谈谈对磁记录材料的认识；在讲到功和能时，介绍一些新能源材料，并让学生谈一谈对解决能源危机的看法和思考．
2、实践与效果
材料物理专业范文4
关键词：材料专业；物理化学；教学改革
21世纪以来，随着科学技术的高速发展，人才培养方向也是向着应用型及创新型发展。物理化学是化学学科的一个重要分支，是材料类专业本科生的一门主干课。本课程目的是让学生系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质及规律的认识，这些知识和原理不仅是化学学科的理论基础，也是材料科学的发展基础。物理化学是连接基础学科和专业学科的重要桥梁，在学习的过程中能锻炼学生的逻辑思维能力，并能有效激发其创新思维，为今后的后续专业课程学习、毕业论文、科研工作等打下必要的理论基础，因此物理化学课程的重要性是不容置疑的。物理化学课程理论性强、逻辑性强、抽象概念较多、公式繁多，采用常规的教学方法难以取得良好的教学效果，所以在创新型人才培养模式下，如何提高物理化学课程的教学质量一直是讨论的热点问题之一[1-2]。除了适当使用多媒体课件、调动学生的学习兴趣、理论与实践相结合等通常教学方法及教学手段[3]之外，刘新露等[4]的“活化”（即生活化、灵活化、快活化）教学法，能够显著激发学生的学习兴趣，培养学生的思维能力、解决问题的能力和创新能力。黄华良等[5]的“实例＋问题”式教学法，是通过实例引发学生思考问题、分析问题、实际联系理论，对实例中的原理及问题进行深层次的理论分析，也是一种提高物理化学课堂教学效率行之有效的方法。文瑾等[6]提出了，结合专业需求改革物理化学的教学内容。朱晓东[7]提出结合生活实例来培养学生学习物理化学的兴趣等等。以上这些物理化学的教学方法及手段虽然各有特色，但对于建筑院校材料类学生来讲，还不能全部照搬过来直接使用，需要结合自身的专业特点及学时要求，适当调整教学内容，突出教学重点。由于物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性都比较强的学科，涉及的公式较多，应用条件比较抽象、复杂，本文提出在教学过程中通过举例（生活中、自然界中等）来培养学生的学习兴趣，并将理论教学内容与实验内容结合起来，将物理化学原理与工程或生产实际联系在一起。即结合工程实际，真正做到理论教学与工程（生产）实际相结合，不但彰显建筑院校的特色，还能充分挖掘学生的学习兴趣。
1结合人才培养特色确定教学内容
根据建筑院校材料类专业人才培养方案，突出建筑类院校特色的材料专业课程体系，以培养创新人才为目标，首先选定适合工科院校、且使用较为广泛的天津大学物理化学教研室编的《物理化学》（上下册）做教材，根据培养方案中学时要求确定教学内容，并突出学科专业特色。天津大学物理化学教研室编的第五、六版《物理化学》教材，目前国内80%的工科院校都选用，适用范围广。考虑到建筑院校材料类专业的特点（主要是培养应用型创新人才），教材中理论性极强的量子力学基础、统计热力学初步两章内容不讲，同时加强界面现象及胶体化学这两部分内容的学习，增加界面化学中表面活性剂的作用原理及应用，并将相平衡、界面化学与胶体化学作为重点章节（这些章节内容与材料类部分专业课联系更密切）。为了解决学时少、课程内容多的矛盾，适当增加自学内容。例如电化学中电解质溶液性质、热力学中平衡常数的计算等，相关内容在无机化学、分析化学中学过一部分，都可以做自学内容处理。这样处理后既能突出专业特色，又能保证授课内容的覆盖率不低于90%，以满足部分学生将来报考“985”及中科院系统研究生的需要。
2采取举例式教学培养学生的学习兴趣
物理化学这门课程中，热力学占据了重要地位，热力学理论抽象、生涩难懂，在讲授热力学的过程中，采用举例式教学极易激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解与掌握。例如讲到热力学第一定律的应用，可以举一个生活中的例子让学生参与讨论：在一个门窗紧闭、保温良好的房间里，放有一个电冰箱，若将电冰箱门打开，不断给冰箱供给电能，室内的温度将如何变化？保温良好、门窗紧闭的房间实际上是一个封闭的绝热系统，从而Q=0，若将电冰箱门打开，不断给冰箱供给电能，因而环境对系统做了非体积功-电功（此时体积功为零），W>0，由热力学第一定律数学表达式，ΔU=Q+W，得知ΔU>0，所以室内温度不但不会降低，反而会升高。再如系统的“状态”与“状态函数”是热力学中非常重要的两个概念，但初学者往往很难理解。可以简单的讲，“状态”就是系统的样子，“状态函数”就是描述系统状态的一些物理量。比如描述一位美女的长相，苗条的身材、白皙的皮肤、大大的眼睛、高挺的鼻梁等，根据这些描述自然得到结论，即这个美女的样子很漂亮。漂亮美女就是“状态”，上面关于美女漂亮样子的具体描述相当于“状态函数”，于是“状态”与“状态函数”的关系就不难理解了。
3理论教学与实验内容相结合
化学是研究物质的组成、性质与变化的科学。物质变化包括物理变化和化学变化，物质变化的特点是化学变化的同时伴随着物理变化，即化学变化与物理变化二者密切联系。物理化学就是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而探求化学变化中具有普遍性的基本规律，也就是运用物理学的原理和实验方法来解决化学问题。所以说，物理化学教学内容要与相关实验内容紧密结合起来。例如蔗糖水解测速率常数实验。某温度下水解反应：C12H22O11+H2O=C6H12O6（葡糖）+C6H12O6（果糖），是将确定质量的蔗糖溶解在水中，加催化剂盐酸，整个反应体系在一个三角烧瓶中，实验需要确定反应至某一时刻蔗糖的浓度是多少，但是体系中有五种物质混合在一起，无法测出蔗糖的浓度，于是根据实际反应体系的特点，随着反应的进行，旋光系数（一个物理量）不断变化，且对于固定的仪器旋光系数与蔗糖浓度成正比，这样蔗糖的浓度就可以用旋光系数来替代了，通过测定t时刻旋光系数值即可求得蔗糖水解反应的速率常数。本实验通过推导速率方程，进而作图求得速率常数，可以让学生深刻理解一级反应速率方程的积分式。此外，乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验，是通过测定t时刻溶液的电导率来替代浓度求得反应的速率常数，使学生对二级反应速率方程的积分式又加深了理解；乙醇与环己烷二元液系相图实验，通过测试二组分的折射率来确定其组分含量，本实验让学生更好地掌握气相组成、液相组成的概念；原电池电动势的测定实验，采用对消法原理，通过测试原电池的电动势来求算待测硫酸铜溶液的浓度，本实验让学生对于电极的构成有了直观的印象，对能斯特方程的应用更加熟练。
4理论教学与工程
（生产）实际相结合学习界面化学中表面活性剂作用原理，结合水泥生产中熟料的粉磨环节，通常需要加助磨剂来提高粉碎效率。主要原因是[8]：1）粉磨过程是比表面积增大、表面能量升高的过程。颗粒越微小，比表面积越大，表面吉布斯函数就越高，系统则处于高度不稳定状态。在没有表面活性物质存在的情况下，有颗粒变大，表面积变小，以降低系统表面吉布斯函数的自发趋势。使用表面活性剂后，它将很快自动吸附到固体颗粒表面并定向排列，使固体颗粒表面张力明显降低，则系统表面吉布斯函数减小。2）表面活性物质还可自动渗入到细微裂缝中，如同在裂缝中打入一个“楔子”，起到一种“劈裂”作用，使颗粒裂缝加大或颗粒分裂。多余的表面活性物质分子，很快吸附在这些新生的表面上，以防止裂缝的愈合或颗粒相互间黏聚。3）由于表面活性物质定向排列在颗粒表面上，非极性碳氢基朝外，使颗粒不易接触、表面光滑、易于滚动……等等，这些都有利于粉碎效率的提高。学习稀溶液的依数性原理，联系冬季融雪剂的作用，考虑到传统融雪剂大量使用对混凝土路面及环境带来的危害，提出笔者正在进行的长效抗凝冰的研制。抗凝冰剂是一种能够主动将道路表面积雪融化的外加剂，其有效成分为盐化物，常见氯化钠、氯化钙等。将其添加到沥青混合料中，在车辆荷载下，外加剂中的盐分从混合料的毛细空隙中逐渐析出，从而降低道路表面水的冰点。冬季建筑施工时，为了保证施工质量，常在浇筑混凝土时加入盐类，这也是稀溶液依数性原理的重要应用。可以让学生讨论，若为达到上述目的，现有氯化钙、氯化钠、氯化铵三种盐，你认为加哪一种盐效果更好？
5结束语
总之，在建筑材料领域的工程或生产实际中应用物理化学原理，不仅能够让学生更好地掌握物理化学的基本理论，还可以增强学生对专业的学习兴趣，为将来在建筑材料领域工作打下必要的基础。
参考文献
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材料物理专业范文5
本文介绍了材料类专业大学物理教学现状，分析了目前教学中的不足，提出了大学物理除了培养学生基本自然科学素养外，还应为专业课程奠定物理基础，并针对性提出了优化大学物理课程内容和教学方法的建议，旨在提高材料类专业大学物理的教学质量。
关键词：
大学物理；材料类专业；教学改革
1引言
物理学研究的是物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及相互转化，它的基本理论是各个自然学科工程技术的基础，广泛的应用于生产、生活实际。大学物理课程则是以物理学的基本原理和基础应用为内容的高等学校理工科各专业学生一门重要的必修基础课，该课程是养成学生科学素养的重要组成部分，对培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题、解决问题的能力，以及探索精神和创新意识的培养等方面具有重要作用。同时，各理工类专业领域中都会涉及到物理学的基本原理、基本结论和基本方法，因而大学物理课程能为学生在后续的专业课程学习以及将来工作中解决生产技术问题，进行技术改造和技术创新奠定重要的基础，是合格的理工科毕业生、科技工作者和工程技术人员所必备的知识。对于不同专业，所需的物理知识侧重点是不同的，如电子类专业侧重于电磁学，化工类专业侧重于热学，机械类专业侧重于力学等。要充分发挥大学物理课程的作用，就应当根据各专业特点，合理安排大学物理内容，在教学过程中结合学生专业的需求有重点、有选择地进行物理教学。我们以材料类专业为基础，探讨分专业大学物理教学的教学模式。
2大学物理教学现状
2.1专业针对性不足
大学物理作为自然科学的基础，除了培养学生科学素养外，也应该起着连接基础理论知识与实际应用技术的桥梁作用。然而目前很多高校各理工专业都采用相同或类似的教材和大纲。这种安排虽照顾到了物理学各个基本组成部分，但是内容庞大，容易让学生产生学习的畏惧感，同时也不能体现出各专业的特点以及对物理知识要求的侧重点的差异，容易让学生学无所用的感觉，从而影响学习的积极性，仅仅是应付了事。
2.2教学设计不合理
传统的大学物理教学，更多的偏重于理论知识教学，实践教学（包括课堂演示实验）偏少，容易造成理论和实践的脱节教学中有很多的专业术语和复杂繁琐的理论推导，需要学生很好的掌握高等数学知识。然而随着目前高校的扩招，很大部分学生的数学基础薄弱，学习中一旦理解不了，容易出现畏难和厌学情绪，从而影响学习效果。
2.3学时少，内容多
随着高校扩招，办学规模扩大以及专业技术的不断发展，高校的教学计划也在不断的调整，大学物理教学内容也一再压缩。根据教育部高等学校物理基础课程指导委员会颁布了《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》[1]，大学物理建议学时不少于126学时，但实际上目前各院校材料类专业大学物理课程学时普遍少于此建议。大学物理课程内容多，难度大，学时的压缩增大了教师教学难度，也导致学生难以在短时间内掌握如此多的知识。如何在短时间内教给学生足够的知识，对大学物理教学来说是一个不小的挑战[2]。
2.4教学手段单一
目前大学物理教学更多的是采用教师用多媒体讲授，学生被动接受的方式。这种以教师为中心的教学方式减少了学生和老师的互动交流，导致了学生的学习的主动性下降，课堂注意力不集中。如何运用形式多样的教学方法，提升学生的积极性，也是大学物理教学改革的方向。
3材料类专业大学物理的分专业教学改革
基于以上大学物理在教学中所遇到的问题和困难，笔者在本校材料类专业中进行了大学物理分专业教学的改革尝试。所谓分专业教学，即在满足培养学生基本物理科学素养的基础上，根据各专业的特点，合理制定不同的教学计划，弱化与专业关系不大的物理知识，加深与专业关系密切的部分教学，加强与专业相关的物理前沿科技介绍，为专业课程学习奠定良好的物理基础。通过改革明确学生学习的目的，提高学习兴趣。
3.1教学内容的调整
根据材料类专业课程特点，综合考虑学生的数学基础和专业培养方案，本着科学素养培养+材料专业物理基础的原则，结合材料学科发展趋势，对大学物理知识进行重组，形成材料类大学物理教学体系。
3.1.1热学
热性能是材料学研究的重要方面，如材料热膨胀、热传导等。目前的大学物理教材中只以理想气体为对象介绍热力学定律和分子动理论，对于固体和液体甚少提及。为此，笔者在讲授热力学定律时，同时介绍热力学定律对固体、液体的简单应用，介绍熵、焓的概念，并结合具体材料介绍相变概念。在介绍分子动理论时，以气体为研究对象，得出气体速率分布，并引出玻尔兹曼统计，简要介绍统计物理在材料学中的应用。
3.1.2光学
传统大学物理中光学部分主要讲解波动光学，包括光的干涉、衍射、光栅和光的偏振，着重在讲光程差计算、条纹特点、光强变化等，涉及到多个实验装置和大量公式，学生极易混淆，学习效果不好。因此我们弱化干涉，衍射条纹计算，减少实验装置，重点在相干叠加的物理思想。适当增加材料的光学性质介绍，如法拉第效应、光弹性效应等，增加光谱分析在材料检测中的应用。
3.1.3力学
力学是整个物理学的基础，材料的力学性能也是材料学研究的重要方向，而当前大学物理教学主要在质点运动学、动力学、机械振动和机械波。为与材料专业相适应，我们引入了弹性体力学和流体力学部分基础知识，让学生更多了解材料的力学性能及其研究方法。质点力学是力学的基础，讲授时我们特别强调物理研究的思想、物理概念和方法，如理想物理模型、矢量叠加原理、微元法等，培养学生科学的研究方法。
3.1.4电磁学
整个电磁学知识体系庞杂，学习难度大。其中静电场、稳恒磁场和电磁感应，是整个电磁学的基本，讲授时我们主要强调物理思想、概念和方法。导体和电介质、磁介质是描述材料的电磁性质的基础和基本方法，与材料专业密切相关，为此我们做了重点学习，让学生了解材料电磁性质的描述和研究方法。
3.1.5近现代物理
近现代物理主要包括相对论和量子物理。其中相对论与材料专业关系不大，因此，仅作简介，让学生了解基本的时空观概念。量子物理是研究微观粒子运动规律，而任何材料总是由基本粒子构成的，是材料研究的基础，然而量子物理知识复杂且难以理解，要求数学知识也较高，故仅介绍量子力学基本原理和原子物理的初步知识。
3.2教学方式改革
大多数大学教学中采用多媒体讲授式教学模式，即教师在讲台上讲，学生在下面听[3，4]。这种模式教学课堂传输知识量大，知识点和公式都直接投影在屏幕上，可以省去教师书写节省时间，但教学过程中过于依赖多媒体而忽略了板书，板书书写可以突出关键性的知识难点，学生也可以跟上老师的思维从而理解重要的知识点。因此在教学实践中，采用“多媒体+板书”的教学方式是有效的方式。物理作为一门实验学科，所有理论都需要通过实验验证，因此在ppt课件中，适当引入相关的动画和视频资料，可以起到事半功倍的效果，比教师枯燥的讲授要生动、深刻得多，既丰富了教学内容又开阔了学生视野。在教学过程中，启发式教学比满堂灌更能提起学生兴趣，教师要从现象引入，引导和启发学生进行积极思考，逐渐解开难题，教会学生用科学的思维方法解决问题。教学是个双向的过程，一定要加强师生间的互动，才能达到好的教学效果，教师要适时的提出问题，让学生思考回答。
4结语
总之，大学物理作为理工类专业的基础课，自有其重要性，我们需要重视大学物理的教学，既要培养学生自然科学的素养，又要架好和专业课程之间的桥梁。实践证明，考虑到材料类专业自身特点，本文中提到的教学改革方法能有效提高学生学习兴趣和物理素养，奠定专业学习必要的物理基础。然而，大学物理课程改革是一个复杂的系统过程，我们需要坚持不懈的进行研究和探索，完善教学体系，充分利用课堂时间，达到更好的教学效果。
作者：白浪 单位：攀枝花学院材料工程学院
参考文献：
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材料物理专业范文6
1.1教学内容和授课计划针对专业性不强
大学物理学作为一门专业基础课，人们更多地强调它的基础性、系统性，重视概念、原理、定律推导和数学公式的表达，忽视了不同专业学生对大学物理内容的不同需求。从而导致在大学物理教学过程中按照多年来形成的固定模式，对不同专业的学生采用统一的教学大纲和同一个授课计划。大部分地方院校大学物理内容以经典物理为主，近现代物理内容所占比例较少，有的院校甚至不讲近代物理。而实际上以量子力学和相对论为支柱的近现代物理是现代科技的先导。大部分大学生以后将在高新技术领域工作，肩负着国家未来科技发展的重任，他们不能不学习近现代物理的内容。教学内容没有和学生的专业需求紧密联系起来，没有用发展的观点来选择、组织传统物理教学内容，导致物理教学与时展、科技进步脱节。这种对各专业和学科不加区分的课程设置，导致学生无法体会大学物理与自身专业的密切联系，从而很难激发学生的学习兴趣。
1.2教学内容宽泛
大多数院校的培养计划不断增加专业课和专业实践课的学时，压缩大学物理的学时。而大学物理教学内容不变，从而导致学生难以在如此短的时间内消化和吸收新知识。并且不同理工科专业的大学物理课时都一样，这样就造成了为了完成教学大纲规定的全部内容，教师往往挑拣考试的内容讲，只重视物理结论定律，很难对知识点的应用进行详细地展开和深入地剖析。因此，如何利用最少的课时，讲解更多的对学生专业有帮助的教学内容，以及如何处理好本学科知识与后续专业课知识衔接等问题，对大学物理教学提出了严峻的挑战。
1.3考评方式单一
绝大部分普通院校对大学物理学的考核手段非常单一，就是简单地采用期末考试成绩为主（占总成绩的80%），出勤率及课后作业完成情况（占总成绩的20%）为辅的考核方式。大多数院校都是进行统考统评，老师上课时为了应付考试对一些与学生专业知识相关但又不考试的内容不敢深入讲，学生也是处于考试压力之下被动学习。这种单一的考评方式并不能真正地反应一个学生对知识的掌握和应用程度。大多数期末考试题一般都是填空、选择和计算题，其中计算题占分较重，这种考核方式最终把学生导向用记概念公式、背定理定律的学习方式来学学物理课程。另外，有的院校甚至还规定了期末考试及格率的底线，如果及格率低于所规定的低线，学校将问责任课教师，所以教师为了提高及格率尽可能的降低考试要求，甚至于出现老师给学生划重点，学生背试卷考试的不良现象。
2分专业进行大学物理教学的必要性
洛阳理工学院是一所新建的理工本科院校，几乎所有理工科专业都开设大学物理课程，所有开设大学物理课程的专业都严格按照大学物理的框架体系，统一的教学大纲和授课计划组织教学，教学效果并不理想。学生的物理基础参差不齐，不同专业的学生对大学物理学的内容需求差异比较大。在这种情况下，按照统一的教学大纲和教学计划，对各个专业不加区分地进行教学，会导致学生对大学物理与自身专业的联系体会不深，无法激起学习兴趣。因此，为了突出专业特色、加大专业的针对性，使大学物理更好地为专业课的学习服务，实行按专业分类教学是十分必要的。
3大学物理分专业教学的几点建议
针对以上大学物理教学过程中出现的问题，笔者将结合不同的专业特色提出以下几点建议。
3.1结合不同专业特色修改完善教学大纲
不同的专业有不同的培养目标，学生毕业就业方向也不尽相 同。他们对大学物理的需求肯定不一样。而且不同的院校有各自不同的专业服务定位，也有各自不同的专业特色。比如洛阳理工学院服务面向定位就是“立足洛阳，面向河南，服务地方，服务行业”。该校的特色专业有无机非金属材料工程、机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、自动化、计算机科学与技术和土木工程等。根据这些不同的专业、不同的培养目标应该制定不同的教学大纲。可以将这些专业根据对大学物理需求的高低分成三类：无机非金属材料工程、材料物理、金属材料工程、自动化和电气工程及其自动化专业归为一类，这一类对大学物理要求比较高，后继专业课的学习与物理知识联系紧密，且物理学所培养的思维方式，对于他们来说也非常重要。包括力学、热学、光学、电磁学和近代物理，各部分内容讲解比较详细，教学学时应不少于128学时。为这些专业的学生打下坚实的物理基础，提高他们利用科学的思维方法分析、解决问题的能力。而对于机械设计制造及其自动化、车辆工程、机械电子工程、材料成型及控制工程、过程装备与控制工程、计算机控制技术、通信工程和计算机科学与技术专业可以分为一类，教学学时可以控制在96学时。在教学过程中针对专业特点，可以减少相应的内容，对与学生专业结合紧密、学生需要的物理学内容要有所侧重，并加强近代物理及物理知识在生产、生活、科学技术应用等方面的内容。对于这些专业的学生来说，由于有了侧重点，可以使他们体会大学物理课程与自身专业的联系，激发学习兴趣，为后续专业课学习打下良好的物理基础。对于大学物理要求不高的高分子材料与工程、土木工程、建筑环境与能源应用工程等专业可以开设64学时。在教学中加强应用性和趣味性的内容，侧重物理规律内在的联系性、物理体系的严密性，侧重对物理现象的描述而弱化具体解题的过程，注重培养学生科学思维素养和理论联系实际能力。
3.2针对不同专业适当调整教学内容、制定不同的授课计划
任课教师在制订授课计划时，应与所教专业学科教师和学生进行座谈，详细了解所教学科专业后续课程及学生在以后工作和学习过程中对大学物理知识的需求，为各专业订制不同的教学内容体系，使大学物理的基础性和实用性充分扩展到学生求学和工作的整个过程中。在授课过程中，任课教师应将一些技术应用方面的知识纳入到教学内容中。让学生切身体会到学学物理的作用，从而培养他们学学物理的兴趣。现实中大学物理课时开设不足，可以在在开设大学物理课程时根据不同专业对物理知识的需求，教学内容有所侧重。如土木工程和机械类等专业，他们对力学要求比较高，对热学、光学和电磁学要求就相对低一些。任课老师在讲授时就应该侧重力学部分，尤其是刚体力学，对光学、电磁学的知识可以少讲。而对于计算机与电子信息类等专业，他们对电磁学、光学要求比较高。任课老师在制定授课计划时就应该侧重电磁学、光学部分，还要将近代物理知识，尤其是半导体物理贯穿到课堂教学过程中，这些专业需求比较低的力学和热学部分可以少讲。对于材料类专业，这部分专业的学生对热学、电磁学、光学和近代物理要求比较高，对质点运动和动力学要求就相对低一些。老师在讲授时就应该侧重热学、电磁学、光学和近代物理部分。此外，教师在讲课的过程中还可以考虑压缩经典物理教学内容，增加近代物理的知识传授，精简与中学物理相同的内容并加深与现代科技、现代物理知识相关的内容，这样即可以扩大学生的科学视野，又可以提高学生的综合应用能力和学习兴趣。
3.3改变单一的考核方式
大学物理课程是培养大学生基本的科学素质和科学分析、解决问题的能力，为学生进一步学习后续专业知识、掌握工程技术以及今后知识更新打下必要的物理学基础。所以对于大学物理的考核，可以改变以往的重期末考试成绩的方式。甚至可以把大学物理课改成考查课来进行考核，而不是全校统一进行考试。考核时加大平时成绩的比例，但平时成绩不能只看学生出勤情况，还要将学生完成作业情况、课堂回答问题情况和分析解决工程应用中的与物理相关的问题考虑在内，使平时成绩能对学生学习过程起到督促作用。根据以上制定的三类教学大纲和相应的授课计划分专业进行考核：对大学物理要求比较高，后继专业课的学习与物理知识联系紧密的材料和电子信息类专业可以采用期末考试和平时成绩相结合的方式，而对于大学物理要求不高的高分子材料与工程、土木工程、建筑环境与能源应用工程等专业可以采用考查的考核方式。虽然是考查课，但同样可以培养学生对所学知识的综合运用能力。比如，可以考虑让学生设计跟自己专业相关的课程论文，或者利用所学大学物理知识解释与本专业紧密相关一些物理现象。这样既可以把大学物理知识与学生的专业知识紧密地结合在一起，同学们也会从内心觉得学学物理对自己有很大帮助。
4结束语
材料物理专业范文7
为了能够培养高水平应用型工程拔尖人才，材料物理性能的教学必须符合工程教育的需要，对材料物理性能的教学改革是十分必要而迫切的。只有通过创新教学理念和教学内容，才能促进学科的工程教育发展，进而促进学生在工程技术领域的长足发展与进步。
关键词：
材料物理性能；工程教育；改革
一工程教育理念
近几年来，“工程教育”理念是国内外高等教育中的一个重要理念。这一理念强调高等院校在开展理论教学的基础上，积极重视对学生工程实践能力的培养，从而使学生具备熟练的工程实践经验。目前，国内外诸多高等院校已争先恐后的投身到工程教育专业认证。这项认证常被看作为应用型本科院校高等教育质量保证的基础活动。[1]我国从2007年开始了工程教育专业认证的试点工作。到2009年，我国工程教育专业认证已经开始进入普及推广阶段，这也为我国高等工程教育提供了一个新的发展良机。仅仅过了一年，我国就制订了鼓励高校进行工程教育的“卓越工程师”计划。该计划要求高等院校在2010年~2020年十年间培养出大规模的高质量的专业拔尖工程技术人才，从而为国家的现代化建设和“大众创业万众创新”增添活力。而这项计划的实施当然也离不开教育理念的创新和课程教育的改革。
二材料物理性能课程的现状分析与思考
材料物理性能课程是材料科学与工程大类专业全体学生所必须要学习的一门专业基础课程。这门课程的教学效果将在很大程度上决定学生今后能否学号其它课程的专业教育，因此这门课程在整个材料大类专业的人才培养中占据着举足轻重的地位。但是，这门课程以前的教学大多偏向理论化教学，所讲授的课程内容较为陈旧，不太适应现在材料学的发展。而新型的功能材料、复合材料和纳米材料等高性能、多功能为主的发展趋势,也对材料物理性能的课程教学提出了更高的要求。[2]因此，目前材料物理性能的教育存在着诸多不足，主要体现在以下两个方面：
（一）课程教学缺乏对学生工程意识培养
《材料物理性能》是利用物理学原理来讲授材料的结构、性质和应用的一门专业基础课程。目前这门课程在教学上往往更注重加强学生对物理性能的理论知识的学习，而忽略了具备独特物理性能的材料在工程中的实际应用。同时，材料的性能与材料的制备工艺密切相关，不同的制备工艺会带来不同的材料产品性能。而本课程传统教材均未对材料的制备工艺进行阐述，因此也让学生对材料的某些具体性能感到困惑。除此之外，材料在应用到各种不同的场景中可能出现的物理性能的改变和防范措施也不尽相同。而本课程的传统教学中也较少考虑到材料在使用过程可能出现的性能衰变，也使得学生在主观上产生材料的性能在使用过程中一成不变的错误思想。
（二）课程实验内容未构成工程应用能力训练体系
目前，材料物理性能的实验教学主要偏重于理论化和演示性实验，如金属材料的热膨胀系数的测定、材料的磁滞回线的测定等。这些实验在对实验内容的工程应用拓展上略显不足，限制了学生的创新思维和对学生动手能力的培养，因此这些实验的开展不能对学生带来浓厚的学习兴趣，同时也脱离了实际工程情况，不利于培养工程实践人才。同时由于材料物理性能是面向材料大类专业所开设的课程，学科较多，这也给高校在开展这门课程的实践教学上添加了一定的难度。现在，较多高校会以各自的强势材料学科中的实验为例，来开展材料物理性能的实践教学。一方面，这不利于学生对本专业相关材料性能的掌握，另一方面也显然不利于培养学生的工程实践能力。同时，目前国内也还没有出版有关材料物理性能实验教学相关的辅导书或教材。所以针对这门课程开设有借鉴意义的实验课在操作上是有一定难度的。因此，为了使学生能够做到自己设计、自我探索，加强学生对各知识点的交会贯通，更好地将所学到的材料物理性能专业知识应用到实际工程实践中去，材料物理性能这门课程的实践教学环节也有较大的创新改革的空间。
三工程教育背景下的材料物理性能课程改革
为了适应材料大类专业的人才培养以及专业教学内容和课程体系改革的需求，满足新世界国家对材料专业人才的需求，并与“卓越工程师”计划要求相一致，对材料物理性能的改革就必须能够体现工程教育的理念，以满足我国目前对工程人才的急切要求。
（一）专业教师的工程教育理念改革
学生的专业知识大多是在教师的引导下获得的，教师在整个课程建设体系中占有举足轻重的作用。因此，配备具有工程化实践经验的教师对增强材料物理性能这门课程的工程化教育水平十分重要。而目前从事材料物理性能教育的教师大多是直接来自于基础研究擅长的高等院校的博士生。这些教师大多缺少与材料物理性能相关的工业化经验，很难在教学过程中将材料物理性能与材料的工程应用紧密结合起来。因此，应用型本科院校需要进一步加大力度以培养出具有优异工程经验的专业教师。为了做好这项工作，高等院校可以将在校的青年教师挂职到相应的企业。让青年教师在企业中培养一段时间，使其获得进行材料物理性能工程化教学的必要工程实践知识。除此之外，高等院校也可以邀请企业中具有大量工程经验的专家来到学生课堂，向学生讲述材料性能在使用过程中的考量。甚至，高等院校也可以把学生的课堂直接搬到企业去，让学生能够与企业的工程师直接交流，直观的学习到相关的工程基础知识，促进学生的综合发展。同时，也可以邀请部分有威望的企业工程师与高校教师一起合作，来对材料物理性能的课程教学大纲进行修订，使这门课程在理论教学上关注到材料的工程实践，以极大的促进学生的均衡发展。
（二）材料物理性能课程教学内容改革
材料物理性能课程的传统教学主要利用物理原理解释材料物理性能的产生原因及如何预判材料物理性能的改变趋势。而这样的材料性能可以运用到哪些领域，以及在这些领域中使用时材料的物理性能会如何改变均没有提及。如讲述材料对光的吸收时，一般只讲授材料对光的选择性吸收，很少讲述材料对光的选择性吸收在实际工业应用中的价值，所以学生很难将这部分内容与工程实践联系在一起。在课堂教学内容，材料物理性能的课程改革可以适当借鉴先进的全面工程教育理念。在教学过程中，可以适时地向学生们讲述当前工程实践中应用某些材料考虑到的材料物理性能，以给学生提供一种身临其境的课堂氛围，使学生掌握能够运用基本理论去分析和解决实际问题的能力，[3]从而有利于推动学生深入的掌握材料物理性能的基础理论和方法，促进学生将这些原理应用在工程实践的工程能力。
（三）突出项目实验教学
实验教学也是课程建设中的一个重要环节，实验开设的好坏对课程建设的成败起到重要作用。因此在对学生工程能力的培养上，也少不了对实验教学的创新和优化。目前，材料物理性能课程实验中开展的大多数实验均为验证性实验。这些实验的开展对提高学生的工程实践能力帮助较小。为了进一步实现工程实践教学，在安排课程实验时要注意引导学生对所学知识的综合运用。在实验教学上，可以选择一些目前工程上需求的材料为基础，告诉学生这些材料在应用时存在的不足。然后鼓励学生对这些不足进行详细的调研，并提出解决方案。根据学生的解决方案来开设一系列设计性质的实验项目，从而可以促进学生运用所学的知识完成一个产品项目设计、制备、物理性能测定、使用等全过程的课程项目训练。进而可以很好的力图体现工程教育中所提倡的构想-设计-实施-运作的理念。
四结论
通过在师资培养、教学内容、实验教学等多方面积极开展工程教育教学的改革，可以很好的开展材料物理性能的工程化教学，并可以很好地培养学生的工程实践能力，使之能够成长为现代工程技术人才，从而提高了专业人才培养质量。
参考文献
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材料物理专业范文8
关键词:材料物理化学;工程教育认证;教学改革
物理化学不仅为化学专业学生必修的专业基础课程，也被我校材料类专业设置为学科大类基础课程。作为金属材料工程专业专业知识结构中重要的一环，它综合了普通化学、高等数学、普通物理等课程的基础知识，是学生学习后续专业课程的基础。相应的概念、理论和分析方法十分有助于理解材料科学的应用领域和应用前景，无论是对学生今后在材料领域从事专业的工作，还是继续考研深造都有十分重要的基础性价值［1］。对于人才培养定位为应用型的本科院校，金属材料工程专业的人才培养模式主要是培养应用型金属材料工程师的工程类教育，培养目标是使学生在今后的职业中从事新材料的工艺设计、设备研制、技术创新、科学研究、生产及经营管理等工作。因此，如何紧密围绕培养应用型人才的培养目标及毕业要求确定《材料物理化学》的课程目标，围绕课程目标设计教学内容、教学方法以及考核方式和内容，成为材料类物理化学课程教改迫切解决的问题。
1以成果为导向，构建应用型课程内容体系
围绕专业培养目标确定《材料物理化学》对毕业要求支撑的观测点，根据观测点要求明确课程的教学内容。专业的毕业要求中要求通过《材料物理化学》课程的学习使学生具备工程知识和分析问题的能力，依据毕业要求观测点的能力要求设定课程目标为:(1)能够系统掌握热力学和动力学的基本原理和知识，对复杂金属材料工程问题中材料相变及化学反应过程进行表述，建立数学模型计算、求解;(2)能够应用热力学和动力学基本理论通过分析、计算，识别和判断材料相变方向、化学反应方向、限度与速率等复杂金属材料工程问题的关键环节。教师围绕课程目标确定各知识单元的知识点，设定学生学习后能够获得的能力要求，教学内容需突出应用的特色，注重把理论知识与金属材料工程实际工程问题有机结合起来。教学内容中，重点介绍《材料物理化学》应用于金属材料领域的知识，对化学公式的具体推导过程和定量计算等内容不必进行过深过细讲解。既要注重基础知识的传授，又要结合材料科学技术发展，掌握公式及理论推导过程中的各种条件、结论以及相关的物理意义、适用范围。注重理论与科学研究、生活实际及工程问题的结合，构建先进的课程内容体系，从而培养材料专业的学生利用《材料物理化学》基础知识分析、解决问题的能力。
2引入思维导图教学方法，帮助学生梳理知识结构
《材料物理化学》课程具有理论性强、概念多、公式多、内容抽象以及多学科交叉等特点，学生理解及记忆难度较大，经常混淆相似公式的应用条件，在正确应用公式解决工程问题上往往存在较大困难。在每个知识单元教学结束后，教师引导学生利用软件或自行独立绘制思维导图，利用简短的描述，形象的图画将易于混淆的知识点构建成知识网络，对知识体系进行逻辑梳理，可以有效的激发学生的发散思维，从而实现思维走向深入和扩散，为学生分析、解决具体问题打下坚实的基础［2］。例如，在热力学第一定律的知识单元教学结束后，教师引导学生在掌握基本的概念与术语的基础之上，从热力学第一定律的数学表达式作为一级分支，分别从功的计算以及热的计算进行展开，将封闭体系的体积功计算、定压热、定容热的计算作为二级分支，定容变温和定压变温过程热的计算，相变焓、化学反应进度和化学反应的标准摩尔焓计算等热力学第一定律在变化中应用作为三级分支，从而将热力学第一定律的理论构建完整的知识网络。在教学过程中引入思维导图的教学方法可以锻炼学生对知识的归纳总结能力、逻辑思维能力和创新思维能力。
3教学方式多样化，提高学生的分析和解决问题能力
(1)线上线下混合式教学。基于社会开放平台课程资源和学校课程中心自建课程，构建了课程混合式教学模式，突破了时空限制，将同时间、同地点的集中授课，转变为异步分散式学习，学生个体可以随时随地对课程进行针对性的学习，极大地扩大受众面和受益面。重视学生学习的方法与理念，教师充分整理、利用线上教学资源，针对课堂内容布置相关知识的自学内容，激发学生的学习兴趣，培养学生的自学能力。有计划的指定学生预习内容，课堂以学导式教学为主，课后布置相关课堂的自习内容。线上线下混合式教学，便于教师及时掌握学生自习效果，能够充分激发学生学习的积极性，提高学生的独立分析问题和解决问题的能力。(2)联合教学。《材料物理化学》是金属材料工程的专业基础课，要求学生能够系统掌握热力学和动力学的基本原理和知识，对复杂金属材料工程问题中材料相变及化学反应过程进行表述，建立数学模型计算、求解;能够应用热力学和动力学基本理论识别和判断金属材料工程问题的关键环节，在这种情况下，如果能在讲述《材料物理化学》课程部分章节的过程中穿插相关专业课内的具体内容，有利于学生深入理解《材料物理化学》知识在专业中的地位，同时学生也对相关理论在实践中的运用具有深刻的认识［3］。另外，可将《材料物理化学》课程中的部分教学内容提前分配给相关专业课教师，再由专业课教师配合实例讲解这些理论。比如“电化学”部分的内容可以与“腐蚀与防护”课程相联系，这种教学模式将使每位专业课教师发挥自身的专业优势，提高《材料物理化学》理论课教学效果。(3)学导案例式教学。学导式教学是我校最早提出的一种教学理念和方法，其以学为主体，导为主线，以开发智能提高素质为核心，全面发展为目标，从过分强调教师作用的发挥，转变为学生主体作用与教师主导作用的结合，与专业认证的理念高度契合［4］。教师在授课过程中将学导教学理念融入案例教学，讲授理论知识的同时提出相关的、简单的实际金属材料工程问题，并依据理论计算给出解决方案，例如在讲解理想液体混合物的气－液平衡时，以金属Fe、Mn的液体混合物为例求得平衡状态下的液相、气相组成，通过此类例题的讲解能够使得学生进一步掌握物理化学的基本理论，并将其应用于金属材料专业复杂问题的求解。这种教学模式将能够充分调动学生的学习兴趣，使学生在计算的过程中进一步加深理论知识的理解，同时培养了学生对后续专业课的学习兴趣。(4)实验教学。实验是工科院校不可缺少的重要教学环节，材料物理化学以前实验是分散在理论课程中，时间上的得不到保证，实验内容也多停留在某些理论验证，与专业联系较弱。针对实验中出现的问题，专业将大学化学和物理化学两门课程进行了整合，实行实验独立设课，对实验项目及内容进行精选和改造，设置误差分析、钢中锰含量测定、溶解热测定、相图绘制等8个物理化学课程的实验，从基础实验着手，促进理论与实践相结合，加强学生实践技能和能力的训练，培养学生踏实求真的科学态度，具备将化学的基本理论用于研究和解决金属材料专业工程问题的能力。
4优化考核方式，检验学生能力培养成果
传统的《材料物理化学》课程的考核方式采用闭卷考试，成绩由闭卷考试成绩70分，平时成绩20分包含出勤、课堂表现及作业，实验成绩10分。这种方式使学生机械记忆知识点来通过考试，学生的理论应用能力及创新能力无法在考核成绩中充分体现，大多学生不注重平时知识的积累，考试前临时复习，强化突击，效果往往不理想［5］。本专业优化调整考核方式，加大过程考核的比例，采用闭卷考试结合期中考试、作业和阅读笔记对学生的学习成果进行考核。闭卷考试占总成绩的60%，期中考试占总成绩的20%，阅读笔记占总成绩的10%，作业成绩占总成绩的10%。该考核办法去除了出勤、课堂表现等平时成绩的考核项，增加了期中考试和阅读笔记的考核项。由于课程课时较多，课程内容较多，难度较大，因此学生的学压力大，易产生懈怠的情绪，期中考试有利于教师及时掌握学生的学习情况，督促学生学习。教师指定利用物理化学知识解决金属材料工程问题方面的课外阅读资料，学生利用课后时间进行阅读并记录阅读笔记，利于扩展知识面以及及时对知识点进行总结，学生提高学习兴趣。试题题型为判断、选择、证明和计算等，主观题分值比例大于60%，需绕课程目标进行命题，包含工程知识的掌握和分析问题能力的考核，以考察学生运用所学知识、原理来分析和解决实际问题的综合能力。
5及时进行课程质量评价，并将评价结果用于持续改进
在课程结束后，由专业课程质量评估小组严格按照专业的课程质量评价机制对本轮授课组织评价。课程质量评估小组结合教学大纲审查每个课程目标教学内容、教学方法及考核方式、课程考试内容对课程目标实现的合理性，在合理性审查通过后，作业、阅读笔记、期中和期末考试的成绩按课程目标进行分析整理、讨论给出课程目标达成情况分析与持续改进建议，评价结果向教师反馈，用于下一轮教学的改进。
6结语
基于工程教育认证背景课程的教学内容、教学方法和教学方式需要以课程目标为导向，注意吸收借鉴新的教学方式和方法，金属材料工程专业的《材料物理化学》课程的改革也将不断深入，根据专业的需求，向注重物理化学知识应用于解决复杂金属材料工程问题能力的培养是继续探索的方向。
参考文献
［1］刘文婷，韦志敏.金属材料工程专业物理化学课程的教学改革探索［J］．广州化工，2012(21):178－179.
［2］陈亚芍，宁清茹.思维导图在物理化学教学中的应用［J］．大学化学，2017(3):24－29.
［3］易大伟，孙万昌，师玉璞等.材料物理化学课程教学改革实践与探索［J］．当代教育实践与教学研究(电子版)，2017(12):213－213.
［4］宋良，徐家文，刘爱莲.学导式教学法在应用型本科院校的应用研究［J］．黑龙江教育，2018(11):68－70.
