材料物理專業精選(九篇)
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第1篇：材料物理專業范文
一、教學改革存在的問題
近幾年來，我國材料物理專業教學改革迅速發展，許多高等院校的材料物理專業進行了綜合改革，但存在的主要問題是：（1）課程的內容比較陳舊，目前主要講解傳統的結構材料，但在傳授高新材料知識方面，特別是在光電子和信息功能材料等方面存在不足。（2）各高校普遍重視基礎理論知識的傳授，但在將理論應用于實際的能力、學生動手能力和創新能力培養方面存在不足，使材料物理專業的畢業生競爭能力和創新能力較差，這也在一定程度上影響了該專業學生的就業。為滿足 21 世紀對材料物理專業人才（尤其是光電子和信息功能材料人才）的要求，我們需要對材料物理專業教學進行綜合改革和建設。
二、對教學方法與手段的改革
傳統的教學方法是以教師為主體，以課堂為中心的灌輸式或填鴨式教學法，學生只能機械地、被動地接受知識。這種教學方法忽視了以學生為中心、以人為本的教育理念， 忽視了學生的主動性、積極性和創造性的發揮，未能體現學生的主體作用，不利于學生自主學習和創新能力的培養，這種教學模式往往難以達到理想的教學效果，更難以培養出具有創新能力的人才。
為適應 21 世紀對創新型人才的培養要求，落實培養創新型人才的教學理念，我們對教學方法在傳統教學基礎上進行了相應改進。我們強調以學生為主體，發揮教師的啟發和引導作用，在傳授知識的同時，注重學生能力的培養，改變傳統的教師課堂灌輸被稱為“填鴨式”的教學法，積極采用啟發、引導、互動式的教學方法，引導學生主動學習，培養學生的創新能力。講課主要是講重點、講難點、講基礎理論在實際中的應用，講思路、講方法。采用啟發式教學方式，通過創設問題情境，引導學生獨立思考，分析得出正確結論，以培養學生自主學習、獨立思維和創新能力。每次上課前對學生進行提問，要求學生提前準備，學生回答問題的情況作為平時成績的一部分。這種新的教學方式打破了傳統的單向灌輸教學模式，使原來的“教師教”為主的學生被動學習方式轉變為“學生學”為主的主動學習方式，實現了師生互動的教學。這不僅能充分調動了學生學習的積極性與主動性，而且可達到教學相長的目的。
三、教學內容的改革
我們的做法是：（1）減少傳統的結構材料部分的內容，結合課程的相關內容，引入高新材料特別是光電子和信息功能材料方面的相關知識，以滿足 21 世紀對光電子和信息功能材料人才的要求。（2）在課堂教學過程中，不斷引入相關研究的前沿知識，盡量安排一定的學時介紹本課程涉及相關理論的最新發展動態，使學生了解材料科學進展及前沿，這樣不僅提高了學生的興趣、激發了學生的創新意識，而且為學生今后進一步深造和從事科研工作打下良好的基礎。（3）授課內容與授課教師的科學研究工作緊密結合，融教學與科研為一體。 授課教師結合自己的科研工作講授課程，不僅使課程講解更透徹，而且使學生更容易理解，因而提高學生對該課程的學習興趣；同時在教學中發現的問題，可成為教師的科研課題。這種做法不僅可使科研成果及時轉化為教學內容，真正做到科研和教學的相互促進實現教學與科研的良性互動。
四、課程教學改革的思考
一個好的高校教師，不應只滿足于傳授知識，而應著重培養學生如何提出問題、思考問題和解決問題，因此，啟發式教學必將是材料物理專業導論課程未來的發展方向。在現在的基礎之上如何進一步貫徹啟發式教學，提高學生的科學素質和創新能力。第一，再現課程內容發展歷史，在歷史發展進程中進行思考和學習。只有通過對歷史的了解，讓學生對相關物理概念和原理所產生的歷史背景有充分的認識和理解，才能讓學生在現實條件下對歷史進行新的思考和學習，發現問題，提出新的解決方案，推動科學認識向前發展，對課程內容辯證地進行認識，從而提高創新能力。第二，結合材料物理專業特點，鼓勵學生在實踐中發展理論。導論課程是材料物理專業的一門專業必修課，是進一步學習固體物理和材料物理性能等課程的重要基礎。在學生掌握了量子力學與統計物理最基本的物理概念和基本原理、學會了處理有關物理問題的基本方法后，課程應當積極引導學生學會把實驗現象抽象為理論，把理論再用于實踐，在實踐中接受檢驗，不斷發展，并且不斷地指導材料設計，研發出性能優異的新材料，為科學和社會發展服務。
第2篇：材料物理專業范文
關鍵詞 量子力學 教學內容 教學方法
中圖分類號：G420 文獻標識碼：A
Teaching Methods and Practice of Quantum Mechanics of
Materials Physics Professional
FU Ping
(College of Materials Science and Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430073)
Abstract For the difficulties faced by students in Materials professional to learn quantum mechanics physics course, by a summary of teaching practice in recent years, from the teaching content, teaching methods and means of exploration and practice, students mobilize the enthusiasm and initiative, and achieved good teaching results.
Key words quantum mechanics; teaching content; teaching methods
0 引言
量子力學是研究微觀粒子（如原子、分子、原子核和基本粒子等）運動規律的物理學分支學科，它和相對論是矗立在20世紀之初的兩座科學豐碑，一起構成了現代物理學的兩塊理論基石。相對論和量子力學徹底改變了經典物理學的世界觀，并且深化了人類對自然界的認識，改造了人類的宇宙觀和思想方法，它使人們對物質存在的方式及其運動形態等的認識產生了一個質的飛躍。
量子力學是材料物理專業一門承前啟后的專業基礎必修課：量子力學的教學必須以數學為基礎，包括線性代數、概率論、高等數學、數理方法等，其又是后續課程材料科學基礎、固體物理、材料物理、納米材料等的理論基礎。可見，量子力學課程在材料物理專業的課程體系中占有非常重要的地位，學生掌握的程度直接影響后續專業課程的學習。作者近年來一直從事量子力學的教學工作，針對量子力學課程教學過程中存在的現象和問題，進行了較深入細致的思考與探討，在實際教學過程中對本課程的教學方法進行了探索與實踐，收到了較好的教學效果。
1 量子力學教學面臨的難點
量子力學研究的是微觀粒子的運動規律，微觀粒子同宏觀粒子不同，看不見，摸不著，只有借助于探測器才能察覺它的存在和屬性。材料物理專業學生之前學習的基本上是經典物理，而量子力學理論無法用經典理論進行解釋，學生對此感到難于理解。因此，經典物理的傳統觀念對學生思想的束縛，構成了學生學習量子力學的思想障礙；量子力學可以說無處不“數學”， 由于材料物理專業學生在數學基礎方面與物理專業學生相比較為薄弱，在學習過程中普遍感到數學計算繁難，對大段的數學推導表現出畏難情緒。可見，量子力學對數學的精彩詮釋卻構成了學生學習量子力學的心理障礙。這兩大障礙勢必會影響量子力學和后續課程的學習。在這種情況下，我們應當怎樣開展量子力學教學從而使學生重視并努力學好該課程就成了一個嚴峻的挑戰。
2 明確教學重點和難點、有的放矢
要講授一門課程，首先應該對課程內容有一個清晰的認識。量子力學的內容可以包括三個方面：一是介紹產生新概念的歷史背景及一些重要實驗；二是提出一系列不同于經典物理學的基本概念與原理，如波函數、算符等概念和相關原理，是該課程的核心；三是給出解決具體實際問題的方法。三部分內容相互聯系，層層推進，形成完整的知識體系。作為引導者，教師應在這三部分內容的教學過程中幫助學生成功地突破兩大束縛。第一部分內容教師應考慮如何引導學生入門，從習慣古典概念轉而接受量子概念。在講授這部分內容時要將重點放在“經典”向“量子”的過渡上，引出量子力學與經典力學在研究方法上的顯著不同：經典力學是將其研究對象作為連續的不間斷的整體對待，而量子力學將其研究對象看成的間斷的、不連續的。學生在學習這部分時應仔細“品嘗”其中的“滋味”，以便啟發自己的思維自然地產生一個飛躍，完成思想的突破。第二、三部分是量子力學學習的重點與難點，并且涉及大量的數學推導，教師應采取適當的教學手段，突出重點，強調難點。在物理學研究中，數學只是用來表達物理思想并在此基礎上進行邏輯演算的工具，不能將物理內容淹沒在復雜的數學形式當中。通過數學推導才能得到的結論，只需告訴學生，從數學上可以得到這樣的結果就可以了，無需將重點放在繁難的數學推導上，否則會使學生本末倒置，忽略了對量子力學思想的理解。這樣的教學可以幫助學生突破心理障礙，不會一提量子力學就想到復雜的數學推導，從而產生抵觸情緒。成功地突破這兩大障礙，是學習量子力學的關鍵。
3 教學方法的改革
3.1 利用現代技術改進教學手段
傳統的板書教學能夠形成系統性的知識框架，教師在板書推導的過程中，學生有時間反應和思考，緊跟教師的思路，從而可以詳細、循序漸進地吸收所學知識，并培養了良好的思維習慣。但全程板書會導致上課節奏慢，授課內容有限。目前隨著高校教學改革的推進，授課學時相繼減少，對于傳統教學方式來講，要完成教學任務比較困難。這就要借助現代科技手段進行教學改革，包括多媒體課件的使用和網絡教學。但是在量子力學教學中，一些繁雜公式的推導，如果使用多媒體課件，節奏會較快，導致學生目不暇接，來不及做筆記，更來不及思考，不利于講授內容的消化吸收。鑒于此，對于量子力學課程，教學過程應采用板書和多媒體技術相結合的方式，充分發揮二者的優勢，調動學生的學習積極性。
3.2 建設習題庫
量子力學課程理論抽象，要深入理解這些理論，在熟練掌握教材基本知識的基礎上，需要通過大量習題的演練，循序漸近，才能檢驗自己理解的程度，真正學好這門課程。因此在教學過程中，強調做習題的重要性。有針對性地根據材料物理專業量子力學的教學大綱和教學內容，參考多本量子力學教材和習題集，利用計算機技術建設量子力學習題庫，題型包括選擇、填空、證明、簡答和計算題等，內容涵蓋各知識點，從簡到繁、由淺至深。題庫操作方便，學生可自行操作，并對所做結果進行實時檢查，從而清楚自己掌握本課程的程度。這一方式在近幾年的教學中取得了良好的教學效果。
3.3 加強與學生互動，調動學生的學習積極性
教學是一個師生互動的過程，應讓學生始終處于主動學習的位置而不是被動的接受。量子力學課程的學習更應積極調動學生的積極性，因此教師應在教學過程中加強與學生的互動。增設課前提問、課后討論環節，認真批改作業，積極發現學生學習過程中存在的問題，并及時對問題進行深入講解，解決問題。另外，由于量子力學是建立在一系列基本假定基礎之上的，抽象難懂，鑒于學生難接受的情況，在授課時注意理論聯系實際，盡可能進行知識的滲透和遷移，將量子力學在實際中的應用穿插于教學之中，豐富教學內容，開拓學生視野，從而調動學生的學習興趣和積極性。
4 結語
通過近年來教學經驗的總結和探索，形成了一套適合材料物理專業量子力學課程教學的方法，該方法教學效果良好。在近幾年的研究生入學考試中，學生量子力學課程的成績優秀，說明采用這樣的教學方法是成功的。
資助項目：武漢工程大學2010年校級教學研究項目（X201037）
第3篇：材料物理專業范文
[關鍵詞] 材料類專業；物理化學；課程教學；教學實踐
[中圖分類號] G642.0 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）04-0060-02
0 引言
隨著社會的發展和科學技術的進步，高等學校不斷深化教學改革，全面提高教學質量，大力提升人才培養水平，主動適應現代社會對學生知識、能力和素質日益提高的要求。在這樣的形勢下，作為材料類專業基礎課的物理化學的教學課時數明顯壓縮，教學內容不斷更新[1，2]。因此，需要積極推進課程體系改革，充實和更新教學內容，改進教學方法，豐富教學手段，從而全面提高物理化學課程的教學質量和效果。結合江蘇科技大學材料類專業的辦學定位、人才培養目標和人才培養方案，筆者對材料類專業物理化學教學做了一些改革嘗試，經過多年的教學實踐證明，成效顯著。
1 充實和更新教學內容
物理化學是化學學科的一個重要分支，是從研究化學現象和物理現象的聯系入手，應用物理學的基本原理和實驗方法，探求化學變化規律的一門科學。物理化學課是高等工科院校材料類專業的一門理論基礎課程。課程內容面廣、量大、更新快，數學推導多、邏輯性強，理論性、實踐性高[3，4]。自2000年以來，物理化學課程一直是江蘇科技大學校級重點建設課程，2005年入選首批校級精品課程建設項目，2008年被評為江蘇省精品課程。2003年以前，江蘇科技大學金屬材料工程、焊接工藝與技術、材料成型與控制工程等材料類專業一直采用程蘭征教授等所編《物理化學》為教材，化工類專業的學生一直采用天津大學所編《物理化學》為教材。為明確教學目的和要求，保證教學質量，在參照有關《綜合性大學化學化工專業物理化學教學大綱》和《高師物化標準化考試大綱》的基礎上，以《高等工業學校物理化學課程教學基本要求》為依據，充分考慮在教學的內容組織上注意處理好該課程各部分內容之間的關系與基本知識、基礎理論與實際應用的關系以及后續課程的關系，結合江蘇科技大學的辦學定位、人才培養目標、生源情況及各專業的人才培養方案，2003年物理化學課程針對不同專業特點分別設置為：56學時（含實驗8學時）的物理化學A（適用于材料成型與控制工程、金屬材料工程、焊接技術與工程等材料類專業）和88學時（含實驗16學時）的物理化學B（適用于高分子材料與工程、環境工程等化工類專業）兩大不同系列；并采用天津大學所編的《物理化學》作為材。經過10年的實踐和研究，江蘇科技大學目前材料類專業物理化學在教材、教學內容和學時的分配為：緒論、熱力學第一定律，7課時；熱力學第二定律，7課時；多組分系統熱力學，5課時；化學平衡，4課時；相平衡，7課時；電化學，6課時；表面現象，6課時；化學動力學，6課時。這樣的安排有利于教學質量和效果的提高。
考慮到學生畢業后要從事教學、科研、開發等工作的實際，江蘇科技大學物理化學教學團隊在參照國家教委綜合性大學的理、工科《物理化學實驗教學大綱》的基礎上，制定了與江蘇科技大學物理化學實驗的教學和科研特色相適應的教學大綱，編寫了《物理化學實驗》講義，10年來先后3次對其進行了修訂。材料類物理化學實驗教學時數為8學時，至少開設2個實驗，學生必須按要求完成一個必開實驗和至少一個選開實驗。必開實驗為燃燒熱測定，選開實驗為過氧化氫分解動力學測定、純液體飽和蒸汽壓的測定、碳酸鈣分解壓的測定、二組分合金相圖的測定、粘度的測定、電動勢的測定、電導的測定及應用等。學生實驗成績按10% 的比例計入課程總成績，缺做實驗者課程的實驗成績以0分計算，實驗成績不及格者課程總成績以不及格處理。新大綱進一步明確了物理化學實驗的教學目標和要求，突出了重點、難點，增加了與本學科有關的科技新成就和新發展，增加選修實驗和開放實驗，使之更符合江蘇科技大學物理化學實驗教學實際，并有江蘇科技大學物理化學實驗的特色。
2 改進教學方法
物理化學內容繁多，理論性強，學生學習積極性不高，教學難度大，必須依靠教師的主觀能動性，結合多媒體技術等現代教學手段的充分、合理運用，堅持突出重點，力求內容條理化、講清難點，采用啟發式教學方法。在教學過程中，教師要適時、恰當地提出問題，啟發學生掌握通過自己的思考獲得知識的方法，以激發學生的學習興趣和學習熱情，發揮學生的學習主動性和積極性，并逐步由教師啟發轉向學生自我啟發完成學習任務，激發學生的獨立思考和創新意識，從而有利于教學質量和效果的提高[5，6]。不能忽視緒論課的作用，更不能忽略緒論課的講授。上好緒論課，既可以使學生初步明確物理化學課程的學習目的（“為什么學”）、學習內容（“學什么”）以及學習方法（“怎么學”），又可以讓學生初步產生學習興趣。重點放在從學生身邊的現象尋找物理化學問題，讓他們認識到為什么要學習物理化學，而不是照本宣科。這樣可以給學生留下一個良好的第一印象，激發他們的學習興趣，讓他們體會到學習這門課程對自己的價值，這樣才有可能在以后的學習過程中花時間、花精力去學習這門課程，從而學好這門課程。
物理化學內容繁多，學生不可能一下子將教師講過的知識全部理解掌握，為了讓學生明確課堂重點，教師在全面系統講授課程內容的同時，要把重點內容講清楚說明白（比如在講到復雜的數學公式推導時，在不失數學推導嚴密性的前提下，著重講清各推導環節的物理意義），加重語氣，反復強調，配以板書，引起學生對重點內容的重視。采用錄像、模擬實驗等多種教學媒體，擴大學生接受知識的容量，加快接受知識的速度，提高教學效率。例如，講熱力學時，可以讓學生觀看滑冰錄像，思考滑冰鞋冰刀下冰的凝固點的變化，強化Clapeyron方程的應用；講動力學時，可以讓學生觀看計算機模擬碰撞行為實驗，使其馬上就產生了弄清碰撞理論的迫切感，自然就增大了學習的積極性、主動性。此外，適時地將物理化學學科發展的最新動態介紹給學生[7]，激發他們的學習興趣，同時鼓勵和吸引他們參與教師的科研工作，以科研促教學，更有利于創新性人才的培養。
3 豐富教學手段
充分利用現代化教學手段輔助教學。在多媒體教學課件中，教學內容的處理思路、教學重點和難點等以各種形式突出，并有動畫效果。課件除具有正常板書的優點外，還具有內容豐富、信息量大、直觀、學生課后便于復習、課前便于預習等優點。2004年初，江蘇科技大學物理化學課程建立了教學網站。該網站內容豐富、面廣量大，主要包括課程描述、教學文檔、網絡課件、在線自測、在線答疑、來賓留言等內容。多媒體教學適于課堂教學，教學網站便于學生課外自學；同時，還保留傳統板書的課堂教學形式，強化教學內容的重點和層次。實踐表明，物理化學課程多媒體教學與網絡教學，在實際教學中已收到了很好的教學效果，受到了同學、同行和督導的廣泛贊許。網絡教學的使用促進了學生在課前和課后的學習、鞏固和提高，多媒體教學的實施提高了師生的課堂教學效率。
4 改革課程考核和考試制度
全面提高材料類專業物理化學課程的教學質量和效果，加強物理化學專業基礎課程的教與學，加強教師授課和學生學習的統一評價與管理。嚴格考試制度，物理化學課程考試采用“全國高師物理化學標準化考試試題庫”和“全國綜合性大學物理化學試題庫”隨機出題，收到了很好的教學效果。執行全體學生評教制度，所有學生通過學校教務處網絡平臺對上一學期所學課程進行教學評價，教務處將學生評教結果通知給教師本人。教師授課認真、負責、規范，教師的授課和學生學習的教學效果得到了統一的評價與管理。對教師和學生有明確要求，嚴格規范教學，調動了各方面的積極性和創造性。綜觀近年來所取得的成績，學生學期的題庫考試平均成績高于試題庫給出的平均成績。根據教
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師、督導和學生的反饋意見，在以后一段相當長的時期內，對江蘇科技大學工科物理化學課程仍將繼續采用全國理科物理化學題庫隨機出題的方式，進一步促進教師的授課和學生學習的教學效果。
為了較好的體現現代教育思想，符合國內外同類課程改革趨勢和建設方向，全面開放所有物理化學實驗，一名教師負責一個實驗，一個實驗最多同時開設4組，每組實驗最多允許2名學生參與。對《物理化學實驗》講義進行修訂與補充，在燃燒熱測定、金屬相圖測定等實驗中增加了自動化實時測量與監控技術。每年至少對2個物理化學實驗進行改進或更新。
5 結束語
江蘇科技大學材料類專業物理化學課程教學與時俱進，不斷充實和更新教學內容，改進教學方法，豐富教學手段，經過10年的探索和實踐證明該課程的教學改革有助于提高教學質量和效果。
參考文獻
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第4篇：材料物理專業范文
關鍵詞：材料類專業；物理化學；教學改革；建議
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）37-0128-02
物理化學課程是高校化學專業最重要的一門基礎課程，該課程內容豐富、前后連貫、邏輯推理清晰、理論性強，不僅可對化學、化工、環境專業學生開設，也可為生物、材料、食品、水建等專業學生設置。隨著社會的發展和科學技術的進步，高等學校不斷深化教學改革，全面提高教學質量，對物理化學學科的課程講授和發展也提出了更高的要求。結合我校的實際情況，以及我們近幾年在建設校級精品課程的探索與實踐，重新審視材料科學與工程專業物理化學課程的教學內容、教學方法和教學環節，發現目前我校材料專業物理化學課程教學中還存在以下的問題：
1.現行的教學計劃中，無機化學相關課程以及后續一些專業課，與物理化學授課內容中有一些重復之處。
2.教材中抽象理論太多，造成了學生對這門基礎課程產生了比較枯燥無味的感覺；加之內容多，課時量有限，老師在課堂講授中不能針對某一化學原理或原理推導過程進行深入的剖析和講解。
3.與之配套的物理化學實驗課，經常采用多個班級集中循環進行試驗的模式，有時理論部分未講授到，但實驗課程因為循環時間到，又必須開始，即實驗內容超前于理論教學的進度，或者理論課早已講授完畢，而實驗課程卻推后進行，學生不能及時將理論和實驗相聯系，無法達到預期的教學效果。目前我校物理化學的實驗內容，基本以驗證基礎理論為主，缺少綜合性、設計性及性能測試試驗，因此物理化學實驗體系缺少培養學生創新思維的意識以及提高學生動手能力的舞臺。
因此，需要積極推進課程體系改革，充實和更新教學內容、改進教學方法、豐富實驗教學，從而全面提高物理化學課程的教學質量和效果。
一、優化整合相關學科內容，打破學科壁壘，構建新的教學體系
對于我校材料科學與工程專業，按照2013版教學大綱的要求和已制定的教學計劃，其中包含的課程，如無機化學、無機非金屬材料、催化作用原理、膠體與界面化學等專業課，它們都與物理化學課程密切相關，有些課程如催化作用原理和膠體與界面化學，直接是從物理化學的大體系中劃分出去的。由于我院材料專業招生時間不長，而這些課程總是不同的教師授課，教師之間就授課內容未來得及進行充分的交流，經過幾年的授課，發現同一知識點的簡單重復難以避免。因此，建議課程組就這一現象，加強教師間的交流與合作，將這些課程的內容進行有效的整合，突破原來以學科和專業來劃分的粗放型的課程體系，建立起適合于自己專業的有效課程體系，是目前我院物理化學教學改革的一項重要任務。
我校材料學科專業物理化學課程采用的是南京大學沈文霞主編的《物理化學核心教程》第二版教材，主要的授課內容包括熱力學（熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學平衡和相平衡）和動力學部分（包括化學反應速率、電化學、表面現象和膠體化學），共56課學時，大學二年級上半年授課；而無機化學，同分析化學一起共48學時，無機部分主要講授熱化學（熱力學第一定律）、稀溶液的性質、膠體溶液、化學平衡及化學反應速率；根據教學大綱的安排，膠體和界面化學、催化作用原理這兩門課程各安排24個學時，在大學三年級下學期開展。通過幾年授課，經老師觀察和學生反映不難發現，以上所述這些課程，在知識內容上相互之間都存在著一定的重復性和交叉性。
針對課程內容重復的問題，為了避免盲目浪費學時數，有效改善不同課程之間的重復授課，充分利用大學課堂掌握更多的知識，使我們在課堂上的幾十分鐘內有效地完成教學任務，這里提議對材料系開設的幾門相關課程教學內容進行整合，使每門課都有其側重點，建議組建一個全新的教學體系，同時要照顧到這些學科知識的完整性和獨立性。例如，講授無機化學課程時，建議把化學熱力學和化學平衡作為重點內容詳細講授，而其他內容，如電化學、相平衡和化學反應速率這些內容作為物理化學課程的授課側重點。物理化學理論課程中的膠體、表面現象則可放在膠體和界面化學以及催化作用原理這兩門課程中主要講授，物理化學課程就不講授這部分內容。這樣既節省了時間，又突出了重點，不僅使教學內容獨立而完整，還可以適當減輕因課時量小帶來的物理化學的教學壓力，彌補了物理化學課程內容多、課時少的矛盾，老師在授課的過程中再也不擔心時間不夠用而只能淺顯的表述；對于學生來說，仍然是掌握了整個物理化學的原理，而且更加堅實。
二、掌握專業知識框架，改革教學方法
通過對物理化學課堂的觀察，發現學生們剛開始對這門課還保持有神秘感，大多數同學對這門課還是很有興趣的，加之從師哥師姐們那里聽說這門課容易掛科，因此學生們剛開始上課的時候都很認真。但是隨著課程的深入，部分同學開始松懈，開始排斥這門課程，以至于后來干脆放棄學習。經過細心調查分析發現，學生們在失去學習興趣后，慢慢迷失在這門課程中。盡管老師在課堂上一再強調要理清楚各章節之間內容的聯系，重點記憶關鍵結論，但大部分同學仍然做不到，不能掌握物理化學課程的知識框架，也沒有選擇性的記憶關鍵問題，總是被動地接受課堂上講授的內容，甚至被很多的數學推導過程迷惑。而實際上這門課程內容銜接緊密，邏輯性很強。把各章節之間的知識框架理清楚之后，就坦然的接受和明白了各章的結論，也有利于知識點的重點記憶。在教學過程中，注重課程之間的聯系，通過知識點的連接和相關內容銜接相關的課程，及時引導學生把所學的內容納入到學科的框架中，幫助學生建立較完整的知識框架，不要迷失在盲目的理論推導中。
物理化學這門課理論性很強，內容較多而抽象，公式又多，學生接受很困難，這就對老師的課堂教學提出了更高的要求。為了能夠進行有效的課堂教學，激發學生的學習興趣，常把日常生活現象中涉及的物理化學原理介紹給學生。比如，舉例高溫下食物容易變質的問題，聯系化學動力學的理論加以說明；講解溫度對反應平衡和反應速率的雙重影響時，例舉合成氨工業中如何選擇最佳溫度；涉及講授表面化學的理論時，可以例舉農民鋤地能防止水分蒸發的現象，或者小氣泡、液滴、呈球形的現象，加以解釋后，學生就會對表面性質有清晰的認識；講授滲透壓的時候，聯系滲透壓的作用，提問為什么肥料用多了農作物會“燒死”？打吊瓶時為什么會感覺到疼痛？讓學生帶著問題聽課，面對生活中各種現象去思考，多問幾個為什么，自己到物理化學中去尋找答案，激發學生學習這門課程的興趣，也就達到了提高教學質量的目的。
除此之外，在課堂上還可以采用小班討論或者Seminar討論式教學模式，以教師和學生為共同的教學主體，就某些共同關注的問題，在和諧的氣氛中進行討論，加強教師和學生之間的交流和溝通。課下，利用我校教務處網站的網絡教學平臺，與學生進行課下的交流和習題討論、小測驗等，與傳統的課堂教學模式相比，它具有互動性、合作性、學術性的優勢。
三、強化配套實驗教學
實驗教學在物理化學課程的教學中占有十分重要的地位，它與物理化學課程緊密配合，鞏固和加深對物理化學原理的理解，提高學生對知識靈活應用的創新能力，還培養了觀察和分析問題的能力。
為了避免實驗課程超前理論課程，建議在學習完物理化學相關理論后，及時在學期后半學期開設實驗課程。課程組已經設置獨立的實驗課并計算學分，如：配合表面現象，開展了液體表面張力的測定實驗、粉體粒度分析實驗；為了鞏固反應速率反應章節的學習，開設蔗糖反應速率常數、乙酸乙酯反應速率常數的測定實驗等。同時，也應鼓勵學生根據所學理論，合理設計實驗項目，開展綜合性創新實驗，增加設計研究型實驗，根據設計實驗的題目、要求等內容，讓學生查閱相關資料，并利用學過的理論知識，選用相關的儀器、藥品，分析實驗中的難點和關鍵步驟等，自行完成實驗內容、并上講臺講授實驗，以培養學生發現和解決問題的能力。
經過幾年的探索和實踐，我院化學化工學院材料專業物理化學課程的教學改革將有助于提高學校物理化學課程的教學質量和效果，促進了物理化學這門校級精品課程的建設和發展。
參考文獻：
[1]王彬.冶金與材料專業物理化學課程教學方法的探討[J].教學研究，2013，（7）：60-61.
[2]孫春艷.化工專業物理化學課程教學改革與實踐[J].廣州化工，2013，41（18）：180-181.
[3]王黨生，李國寶.講座式教學法在物理化學課程中應用[J].山東化工，2013，42（11）：157-158.
第5篇：材料物理專業范文
為了能夠培養高水平應用型工程拔尖人才，材料物理性能的教學必須符合工程教育的需要，對材料物理性能的教學改革是十分必要而迫切的。只有通過創新教學理念和教學內容，才能促進學科的工程教育發展，進而促進學生在工程技術領域的長足發展與進步。
關鍵詞：
材料物理性能；工程教育；改革
一工程教育理念
近幾年來，“工程教育”理念是國內外高等教育中的一個重要理念。這一理念強調高等院校在開展理論教學的基礎上，積極重視對學生工程實踐能力的培養，從而使學生具備熟練的工程實踐經驗。目前，國內外諸多高等院校已爭先恐后的投身到工程教育專業認證。這項認證常被看作為應用型本科院校高等教育質量保證的基礎活動。[1]我國從2007年開始了工程教育專業認證的試點工作。到2009年，我國工程教育專業認證已經開始進入普及推廣階段，這也為我國高等工程教育提供了一個新的發展良機。僅僅過了一年，我國就制訂了鼓勵高校進行工程教育的“卓越工程師”計劃。該計劃要求高等院校在2010年~2020年十年間培養出大規模的高質量的專業拔尖工程技術人才，從而為國家的現代化建設和“大眾創業萬眾創新”增添活力。而這項計劃的實施當然也離不開教育理念的創新和課程教育的改革。
二材料物理性能課程的現狀分析與思考
材料物理性能課程是材料科學與工程大類專業全體學生所必須要學習的一門專業基礎課程。這門課程的教學效果將在很大程度上決定學生今后能否學號其它課程的專業教育，因此這門課程在整個材料大類專業的人才培養中占據著舉足輕重的地位。但是，這門課程以前的教學大多偏向理論化教學，所講授的課程內容較為陳舊，不太適應現在材料學的發展。而新型的功能材料、復合材料和納米材料等高性能、多功能為主的發展趨勢,也對材料物理性能的課程教學提出了更高的要求。[2]因此，目前材料物理性能的教育存在著諸多不足，主要體現在以下兩個方面：
（一）課程教學缺乏對學生工程意識培養
《材料物理性能》是利用物理學原理來講授材料的結構、性質和應用的一門專業基礎課程。目前這門課程在教學上往往更注重加強學生對物理性能的理論知識的學習，而忽略了具備獨特物理性能的材料在工程中的實際應用。同時，材料的性能與材料的制備工藝密切相關，不同的制備工藝會帶來不同的材料產品性能。而本課程傳統教材均未對材料的制備工藝進行闡述，因此也讓學生對材料的某些具體性能感到困惑。除此之外，材料在應用到各種不同的場景中可能出現的物理性能的改變和防范措施也不盡相同。而本課程的傳統教學中也較少考慮到材料在使用過程可能出現的性能衰變，也使得學生在主觀上產生材料的性能在使用過程中一成不變的錯誤思想。
（二）課程實驗內容未構成工程應用能力訓練體系
目前，材料物理性能的實驗教學主要偏重于理論化和演示性實驗，如金屬材料的熱膨脹系數的測定、材料的磁滯回線的測定等。這些實驗在對實驗內容的工程應用拓展上略顯不足，限制了學生的創新思維和對學生動手能力的培養，因此這些實驗的開展不能對學生帶來濃厚的學習興趣，同時也脫離了實際工程情況，不利于培養工程實踐人才。同時由于材料物理性能是面向材料大類專業所開設的課程，學科較多，這也給高校在開展這門課程的實踐教學上添加了一定的難度?，F在，較多高校會以各自的強勢材料學科中的實驗為例，來開展材料物理性能的實踐教學。一方面，這不利于學生對本專業相關材料性能的掌握，另一方面也顯然不利于培養學生的工程實踐能力。同時，目前國內也還沒有出版有關材料物理性能實驗教學相關的輔導書或教材。所以針對這門課程開設有借鑒意義的實驗課在操作上是有一定難度的。因此，為了使學生能夠做到自己設計、自我探索，加強學生對各知識點的交會貫通，更好地將所學到的材料物理性能專業知識應用到實際工程實踐中去，材料物理性能這門課程的實踐教學環節也有較大的創新改革的空間。
三工程教育背景下的材料物理性能課程改革
為了適應材料大類專業的人才培養以及專業教學內容和課程體系改革的需求，滿足新世界國家對材料專業人才的需求，并與“卓越工程師”計劃要求相一致，對材料物理性能的改革就必須能夠體現工程教育的理念，以滿足我國目前對工程人才的急切要求。
（一）專業教師的工程教育理念改革
學生的專業知識大多是在教師的引導下獲得的，教師在整個課程建設體系中占有舉足輕重的作用。因此，配備具有工程化實踐經驗的教師對增強材料物理性能這門課程的工程化教育水平十分重要。而目前從事材料物理性能教育的教師大多是直接來自于基礎研究擅長的高等院校的博士生。這些教師大多缺少與材料物理性能相關的工業化經驗，很難在教學過程中將材料物理性能與材料的工程應用緊密結合起來。因此，應用型本科院校需要進一步加大力度以培養出具有優異工程經驗的專業教師。為了做好這項工作，高等院校可以將在校的青年教師掛職到相應的企業。讓青年教師在企業中培養一段時間，使其獲得進行材料物理性能工程化教學的必要工程實踐知識。除此之外，高等院校也可以邀請企業中具有大量工程經驗的專家來到學生課堂，向學生講述材料性能在使用過程中的考量。甚至，高等院校也可以把學生的課堂直接搬到企業去，讓學生能夠與企業的工程師直接交流，直觀的學習到相關的工程基礎知識，促進學生的綜合發展。同時，也可以邀請部分有威望的企業工程師與高校教師一起合作，來對材料物理性能的課程教學大綱進行修訂，使這門課程在理論教學上關注到材料的工程實踐，以極大的促進學生的均衡發展。
（二）材料物理性能課程教學內容改革
材料物理性能課程的傳統教學主要利用物理原理解釋材料物理性能的產生原因及如何預判材料物理性能的改變趨勢。而這樣的材料性能可以運用到哪些領域，以及在這些領域中使用時材料的物理性能會如何改變均沒有提及。如講述材料對光的吸收時，一般只講授材料對光的選擇性吸收，很少講述材料對光的選擇性吸收在實際工業應用中的價值，所以學生很難將這部分內容與工程實踐聯系在一起。在課堂教學內容，材料物理性能的課程改革可以適當借鑒先進的全面工程教育理念。在教學過程中，可以適時地向學生們講述當前工程實踐中應用某些材料考慮到的材料物理性能，以給學生提供一種身臨其境的課堂氛圍，使學生掌握能夠運用基本理論去分析和解決實際問題的能力，[3]從而有利于推動學生深入的掌握材料物理性能的基礎理論和方法，促進學生將這些原理應用在工程實踐的工程能力。
（三）突出項目實驗教學
實驗教學也是課程建設中的一個重要環節，實驗開設的好壞對課程建設的成敗起到重要作用。因此在對學生工程能力的培養上，也少不了對實驗教學的創新和優化。目前，材料物理性能課程實驗中開展的大多數實驗均為驗證性實驗。這些實驗的開展對提高學生的工程實踐能力幫助較小。為了進一步實現工程實踐教學，在安排課程實驗時要注意引導學生對所學知識的綜合運用。在實驗教學上，可以選擇一些目前工程上需求的材料為基礎，告訴學生這些材料在應用時存在的不足。然后鼓勵學生對這些不足進行詳細的調研，并提出解決方案。根據學生的解決方案來開設一系列設計性質的實驗項目，從而可以促進學生運用所學的知識完成一個產品項目設計、制備、物理性能測定、使用等全過程的課程項目訓練。進而可以很好的力圖體現工程教育中所提倡的構想-設計-實施-運作的理念。
四結論
通過在師資培養、教學內容、實驗教學等多方面積極開展工程教育教學的改革，可以很好的開展材料物理性能的工程化教學，并可以很好地培養學生的工程實踐能力，使之能夠成長為現代工程技術人才，從而提高了專業人才培養質量。
參考文獻
[1]楊振宏,楊書宏,宋守信,等.國外工程教育（本科）專業認證分析與借鑒[J].中國安全科學學報，2009,02:61.
[2]王文芳,陳小麗,吳玉程.材料物理性能教學改革的探討[J].合肥工業大學學報(社會科學版),2008,22:98-100.
第6篇：材料物理專業范文
1.教學模式固定化，與專業脫節
大學物理作為一門基礎課程，人們往往強調它的基礎性，而忽視了不同專業學生對物理內容的不同需求。教學中按照多年來形成的固定模式，對不同專業的學生采用統一的教學大綱和同一個授課標準。同時，由于大學物理自身理論性較強，與專業課程結合不緊密，致使學生對物理課的學習經常感到枯燥無味，提升不了學學物理的興趣，甚至出現大學物理“無用論”。
2.教學學時有限，教學內容廣泛
“高等院校非物理類專業基礎物理課程教學指導委員會”專門制定和了《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》。其中建議完成大學物理核心內容所需的最低學時數為126學時。實際情況是大多數非重點院校的培養計劃增加了專業課的學時，將作為基礎課的大學物理學時做了一系列調整，達不到126學時的最低標準。為了完成教學大綱規定的全部內容，教師往往照本宣科，很難對知識點的應用進行詳細的剖析和展開。
3.考評方式相對單一
長久以來，大學物理的考核基本上是采用期末考試成績為主，出勤率及課后作業完成情況為輔的方式。這種考核方式無法提高學生自主學習的興趣，多數學生往往是處于考試壓力之下被動學習，抱著60分萬歲的想法，考前臨時抱佛腳，只要過關就萬事大吉。因此，單一的考評方式并不能真正反映一個學生對知識的掌握和應用程度。
二、教學改革的方向與途徑
1.加強大學物理任課教師與專業教師的溝通交流
[2]目前，大學物理任課教師都只接受過系統的物理專業教育，對其他專業的知識了解程度還不夠。因此，物理授課教師應深入專業院（系）進行調研，與專業課教師針對學科交叉知識點進行充分溝通交流，了解專業需求。教師平時要加強對與物理聯系緊密的專業知識的學習，提高專業能力和知識水平。教學中做到心中有數，有針對性地授課，縮短學生與大學物理間的距離，使得學生不再畏懼物理課程。
2.歸并教學方向，調整教學內容
由于學時的限制，在保證“必須、夠用”為度的前提下，有必要根據不同專業的需求調整教學內容，壓縮與專業相關度小的章節的學時，適當增加與專業銜接緊密章節的學時。在平時教學中突出重點，充分利用學生對專業知識的渴望來提高對物理的興趣，從而增強學習物理的動力和信心，提高教學效果。大學物理的教學內容涵蓋了力學、熱學、電磁學、波動光學和近代物理五篇，各部分內容在不同專業中應用的類型和深度是有差異的。根據不同專業對物理知識的需求，形成幾個主要教學方向：對力學知識要求較多的土木和機械類、對電磁學要求較多的計算機與電子信息類以及對熱學知識要求較多的材料和熱能類。在保證基本物理教學要求的前提下，根據以上幾個教學方向對物理知識要求側重點的不同，對教學內容進行調節。此外，對不同專業同一個教學內容的深度和教學方法也要有所區分，與專業課程銜接緊密的知識點要進行突出和引申。
3.當調整傳統的考評方式，對學生的學習進行更綜合的評價
[3]在傳統的以期末成績為主，以出勤率及課后作業完成情況為輔的評價方式的基礎上，適當增加對課堂表現和課后知識應用等方面的考核。比如，讓學生撰寫一兩篇物理知識在本專業中的應用或物理知識和本專業課程的關系等相關的學習體會或讀書報告。鼓勵學生自己搜集資料，增加學習的主動性。同時在文章的撰寫過程中不僅可以加深學生對物理理論知識的理解，還能使學生對于物理與本專業的關系有更深層面的認識，改變他們對物理學習的茫然，消除無用的看法。
三、大學物理教學內容和教學方法改革實證
1.土木和機械類專業
土木和機械類專業與物理緊密相關的課程有“理論力學”、“結構力學”和“材料力學”等，涉及的知識點主要有：質點運動學、牛頓運動定律、功和能、沖量和動量、剛體定軸轉動和機械振動等。教師在講授時，除了講授教材中的經典物理知識之外，重點講授土木和機械類專業用到的物理知識。在知識與技能的運用上強調物理應用意識的培養，培養學生用物理知識解決實際問題的意識與能力。但是，鑒于土木和機械類專業存在的局部差異，對此大類內的講授側重點也可以有所區分。例如：機械專業學生經常遇到飛輪、皮帶輪、滑輪等的轉動問題，需要較多的剛體知識。因此，在剛體定軸轉動的教學中，無論是內容講解還是習題設置，都應與專業應用相聯系，讓學生切實感受到學好大學物理與學好專業課是相輔相承、相互促進的關系。在大學物理教學中，阻尼振動和受迫振動是選講內容，而對于土木類專業學生來講，這部分內容在結構力學中計算剛架的頻率和周期中有重要應用，應進行重點講授。同時在傳授知識的同時，對于土木類專業的學生更應注重力學的分析和計算方法，為他們后續的專業課程的學習提供有益的幫助。
2.計算機與電子信息類專業
計算機與電子信息類專業所開設的“電路分析”、“電磁場”、“電子技術”等課程與物理密切相關，相關知識點主要包括：靜電場和穩恒電場、穩恒磁場、電磁感應、電磁場和電磁波等。大學物理中的電磁場主要強調電磁場的描述、場與場源的相互作用、矢量場的基本規律，這些都是電子信息科學的理論基礎。對計算機和電子信息類專業的學生應偏重于對電磁學的講解及其相關科研新進展的介紹，以便增強學生對大學物理的認可程度，激發學學物理的興趣，并在學習專業課之前培養出良好的狀態。電磁波是信息傳播的重要手段，是電子信息類專業理論的重要基礎知識，但是在以往大學物理教學中經常作為選講內容，改革后應該將其列為重點。在講解這部分知識的時候，利用多媒體或者模型演示向學生展示電磁的產生、傳播過程，介紹產生的原理以及在現實生活中的應用，讓學生感受到所學物理理論知識與工程實踐及本專業的基礎知識的聯系，激發學生的積極性和主動性。
3.材料和熱能類專業
材料和熱能類專業開設“物理化學”、“材料物理性能”和“高分子物理”等課程與物理聯系緊密，涉及到的知識點主要包括：平衡態、理想氣體狀態方程、功、熱量、內能、定壓熱容、定容熱容、熱力學第一定律及應用、熱力學第二定律、卡諾循環、可逆與不可逆過程等。因此，對材料和熱能類專業學生教學應側重于熱學部分。熱學中的熵函數和熵增原理通常是選講內容，一般僅作為介紹性知識，但是在材料和熱能類專業中它的作用顯得尤為重要，需要將內容做相應的擴充并結合專業中可能遇到的實例來講授，為學生的“物理化學”等后續專業課的學習做好鋪墊。另外，對材料類專業學生講授大學物理時，還需要引入有關光學的近代部分，如：光子的能量問題。因為在設計材料時，經常需要考慮材料對光的適應能力。
四、結語
第7篇：材料物理專業范文
你適合學習材料專業嗎?
材料學包羅萬象，是國內外各行各業發展都離不開的一門基礎而重要的學科。目前據相關專家分析，我國在材料成型設計方面的人才缺口在20萬～30萬之間，并且呈逐年遞增趨勢，材料科學與工程專業的畢業生已經成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業都缺少高精尖人才，人才缺失問題已經成了眾多企業發展的桎梏。
材料行業對人才的需求是如此的迫切，那么也可以想象材料學的就業趨勢非常好，想要進入材料行業的學生也很多，那什么性格的人適合進入材料學院呢?筆者列出了如下的性格需求度表格，同學們不妨參考一下。
概述：材料學究竟是什么
材料學是一門跨學科的科學，涵蓋的范圍很廣，子學科多。所以想要回答“材料學究竟學什么”這一問題很難。總的來說，材料學就是研究材料結構、性質和性能，以制造出更好的材料或更好地使用材料的學科。
材料學具體分為三個大類：金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。因此，大部分高校會開設材料科學與工程專業，專業下又分出幾個方向，針對性地學習這三大類的知識，并且它還與其他一些工程科學相重疊，因此在各大院校，材料科學與工程都有若干分支。
從這三大類可以看出，材料學是典型的工科專業，課程安排和其他工科專業大同小異。大學一、二年級會安排基礎科目的學習，如高等數學、線性代數、概率統計與隨機過程、大學英語、C語言、大學物理、機械制圖、電子電工學這樣與材料生產設備相關的課程：到了大三大四，則會偏重專業課，比如材料物理、物理化學、有機化學、材料力學等，都是必須要學習的。
材料學由于應用廣泛。在眾多領域都有很大的發展空間。學生畢業后可在航空航天、冶金、機械、汽車、電子、信息、交通、化工和建筑等工業企業以及相關科研單位工作。學校不同，學科方向不同，就業的去向也不一樣，比如以研究鋼鐵為主的材料專業。學生畢業后大部分去的都是加工為主的企業，比如鋼鐵廠、汽車廠。
總體而言，材料學是比較基礎的學科，光是大學四年學不到特別專業的知識。所以很多同學會選擇考研深造，這個時候，不妨選擇一個前沿的并且熱門的方向，比如先進陶瓷、復合材料、納米材料、生物材料等。
核心專業：高分子材料科學與工程
從本世紀中葉。高分子材料逐漸登上了材料王國中的寶座。據2011年的最新統計，我國高分子材料的體積產量已經超過其他各類材料，塑料的體積產量已經超過鋼鐵體積產量，合成纖維的生產也超過全部有色金屬的總產量，這說明我國已經跨進了高分子材料時代。
高分子材料科學與工程的建立可以說只有二三十年的歷史。從“高分子”三個字，就知道這個專業需要用到化學方面的很多知識，在大多數院校中，都開設了無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學等，而且根據各個學校的側重點不一樣，有機化學、量子化學、結晶化學和熱力學、固體物理學、結晶學、統計物理學、聚合物流變學、高分子材料學、塑料成型工藝學、機械制造基礎、模具材料及制造等課程也都是需要學習的專業基礎課程。為了理解高分子材料中的許多物理現象。系統學習高分子物理學也是十分重要的。如果你只希望念完本科就畢業工作，高分子材料專業是個很不錯的專業，因為它的就業市場很大。
新興專業：生物功能材料
國家將生命科學和新材料科學列為21世紀重點發展的領域，而生物材料學作為一門只有十年歷史的新專業、站在生命科學和材料科學前沿的交叉學科，更是優先發展的重點。
生物功能材料專業是培養具有材料科學與工程、生物學和醫學等領域的相關知識，掌握生物材料的基礎和專業知識，能在生物材料的制備、改性、加工成型及應用等領域從事基礎研究、應用研究和技術開發等的綜合型高級技術人才。
不過很多人會納悶，生物材料到底拿來做什么呢?作用到底體現在哪里呢?答案很簡單—它們最常出現在牙科和整形外科。假牙、補牙材料、人造骨、人造關節都是生物材料的一種。例如為防止骨折，關節等部位要承擔體重的3—6倍的重量，而且一年要承受近200萬次重復荷重，因此要求人造的關節材料有優良的對生物適應性、疲勞強度和耐磨性等。
本專業畢業生的就業、繼續升學和出國深造的前景廣闊。可從事與生物材料、醫藥等領域相關的管理、產品研究開發、市場銷售、貿易等方面的工作。
院校推薦
到目前為止，我國設有材料類專業的高校有400多所，這400多所院校有自己的特色，因此，這些院校在學生的培養上也會有自己的特色。
比如，清華大學材料科學與工程專業注重學生的基礎，下設了五個方向：材料物理與化學、金屬材料、無機非金屬材料、復合材料和電子材料。不過在本科階段，五個方向的課程都大致相同。
北京科技大學的材料科學與工程專業是該校最強勢的學科，偏重鋼鐵材料研究，軟硬件設備足以讓冶金專業以外的學生眼紅。學校名師薈萃，科研實力強，本科生在校學習期間都可跟老師進實驗室做科研。
哈爾濱工業大學的材料學院則始終圍繞“高端”兩字，緊密圍繞國防尖端技術發展需要的新型材料、新型材料的精密和特種加工技術設置課程與內容。
北京化工大學的材料學是國家的重點學科，其高分子材料科學與工程專業是傳統強項，碳基復合材料、無機非金屬材料和金屬材料防護學科在全國具有很高的知名度。
第8篇：材料物理專業范文
關鍵詞：固體物理；教學問題；獨立學習；教學反思
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）19-0208-02
一、引言
固體物理中的相關理論已在磁學半導體、超導和激光等現代科學研究領域獲得了重大進展，相關研究成果已經迅速轉變為實際生產力，并帶動了相關信息科學技術群的高速發展。在20世紀50年代末，“固體物理”被采納為我國物理專業的一門基礎課。固體物理通過研究和學習固體的結構及組成固體的粒子之間相互作用與運動規律來闡明其性能和用途，涉及內容包括固體中的原子結構、晶體結合規律、固體電子運動方程及能帶結構、金屬導體的導電機制、半導體的基本原理和超導性的基本規律等，因此，“固體物理”已成為物理學科和材料學科的專業主干課之一。
本文從合肥學院化工與材料工程系目前的固體物理本科教學實際情況出發，針對我校應用型人才培養的特殊需求，對學生的學習情況進行調查，優化整合課堂教學內容，并結合現代多媒體技術對教學內容、考評方式和方法提出合理改革措施，旨在為進一步改善教學和提高應用型人才培養質量提供指導和借鑒。
二、學生對該課程的學習體會
首先，學生普遍反映固體物理這門課程的難度比較大，即使在課堂上認真聽課和做筆記，仍然有多數學生反映還存在對許多概念模糊不清和不能理解的現狀，無法對本課有一個更系統的認識和理解。
其次，多數學生認為固體物理這門課與材料科學基礎、無機材料科學基礎和無機材料物理性能等前修課有一些相似之處，這在一定程度上既為一些學生學習《固體物理導論》帶來了便利，又帶來了干擾。學生認為，很多知識點已經學過，在學習固體物理時遇到，再次學習時又有了更深一層次的認識，掌握的更牢固；而有些概念曾經遇到過，或現在開始學，總覺得有些專業術語就是艱澀難懂，故而產生畏懼的心態。
最后，固體物理學習通常是在看不見、摸不著的動量空間（或波矢空間）中來理解一些問題，在真實的空間里反而不好理解，這一點對于許多學生來說，難度確實有點大。
三、教學內容、方法及考評改革
（一）精選內容原則
固體物理是研究固體的微觀結構以及這種微觀結構和內部運動同固體的宏觀性質的關系的科學。該課程理論性強，內容龐大，其內容主要包括晶體結構、晶格振動和晶體的熱學性質、固體電導理論、固體介電性質、固體的磁性以及固體的光學性質等。對我校無機非專業本科教學而言，由于課時相對有限（40學時），必須堅持有所教和有所不教之原則，而對學生的要求也必須堅持有所學和有所不學之原則。依據我們的人才培養方案要求，無機非專業本科人才培養側重于功能材料及其應用等方面，所以，在講授固體物理這門課程時，由于受到學時和實際培養目標要求的限制，我們精選了兩個方面的內容來進行講授，即以晶格振動和能帶理論為重點講述內容。而傳統固體物理課程內容主要包括晶體的結構、晶格動力學和能帶理論、固體光學和電磁學等，要完全講授完這些內容不符合我校專業人才培養的實際要求。此外，固體物理這門課程里有些內容已經在其他課程里學過，因此，我們必須遵循有所講授和所有不講授的原則，對該課程教學內容進行精選和優化處理，即重點將固體中的聲子和電子的運動和行為對固體宏觀性能的影響機制講授清楚，讓學生能從微觀角度去理解固體一些宏觀性質的緣由和根因。目前，我們把這兩部分內容作為兩個模塊來進行講授，同時，再結合一些實際固體的宏觀性質和現象來進行討論和分析，做到微觀和宏觀相結合以及理論和實際相結合，為無機非專業功能材料及應用方向人才培養奠定一定的物理基礎。
（二）講授方式和考評原則
傳統的固體物理教學內容充滿了艱澀難懂的專業術語、眼花繚亂的空間圖形變換、復雜煩瑣的數學演算，對固體物理前沿的新動態、新成果、新概念介紹的力度不夠，教學方法單一，造成教師難教、學生畏學的教學局面，學生以應付考試、掙取學分的態度去學《固體物理學》課程。因此，學生學習興趣不高，課堂效益甚微。為了改變這一現狀，我們以應用為導向，即先提出一些實際的應用案例，讓學生去思考和討論這些固體之所以有這些應用，其原理和機制是什么，以案例教學方式為主，讓學生主動去參與和思考。例如，講授晶格振動這一模塊內容時，我們先提出，有些固體是熱的良導體，而有些則不能，兩者區別在哪里？又如，一些固體為何受熱后體積會發生變化？讓學生針對這些問題去查閱相關資料，然后提出一些可能的答案，并在課堂上進行討論，將學生變成主動參與者，而不是先灌輸他們這樣或那樣一些的結果或緣由。實際教學表明，這種讓學生帶著疑問去尋找答案的教學方式得到的最終教學效果是很有效的，它培養了學生的獨立分析問題和主動學習能力，同時也培養了學生的學習興趣，鍛煉了學生的溝通和表達能力。在這門課的考核和評價方面，我們采用了過程考核和課程考試一體化考評方式，即過程考核和課程考試各占50%。過程考核主要包括：課堂討論、課外作業、課程總結和讀書筆記等方面，這一項占該課程最終成績的50%。課程考試既為本課程最后的考試，成績占50%。這樣就可以把學生從單純的考試中解脫出來，讓學生有更多的時間去從事課外自主學習。
四、教學手段多樣化
（一）采用現代化多媒體教學
采用多媒體授課方式具有直觀性、新穎性和高效性，可提高學生的課堂興趣，但“固體物理”課程理論性很強，如果課堂教學完全依賴多媒體課件會導致學生忽略課程內容學習，而把注意力轉移到課件本身上去。多媒體課件可節省課堂板書時間，增加課堂內容的信息量，但同時導致課堂進度緊湊，學生在課堂學習過程中思維緊張，沒有充分的時間對知識點進行深入的理解和吸收。因此，通過多年的教學實踐，筆者在教學過程中采用了課堂“板書教學+多媒體教學”相結合的教學模式。如在講解晶體結構時，筆者通過板書提示類型，但具體結構通過多媒體課件展示；對于晶體熱容的模型、能帶理論等內容，通過多媒體課件給出主要推導步驟，但具體推導過程利用板書進行，從而增加學生的理解時間。
適當引入現代研究手段教學，使固體物理教學與時俱迸。教學中引入MS和CRYSTA等程序，使學生能理解現論物理的一些研究手段，并通過這些程序演示晶體結構、晶體的熱力學性質計算、晶體能帶的計算等內容，使學生更為系統地掌握固體物理的研究方法。讓學生自己通過軟件為晶體建立空間結構，通過三維圖形清晰地展示晶體空間結構，這樣使抽象的物理圖像變得具體而生動，從而很好地解決晶體空間結構教學“呆板”的問題。總之，合理地利用現代教學手段，可大大激發學生的學習興趣，明顯提高教學效果，同時使得教與學都充滿樂趣。
（二）增加科學史，提高學生學習興趣
科學史經常被作為普及科學知識的一個重要的手段。事實證明，歷史故事可以提高理科學習的趣味性，對某一學科、某一理論發展過程和歷史背景的追述，有助于學生更好地理解這門學科和這個理論。在固體物理學中，每一個發現或者理論的提出都有其獨特的歷史背景和動因。正是基于這個事實，在講解理論之前，可以先講述整個的歷史背景和發展過程，這樣做既可以提高學生學習的興趣又可以讓學生更好地了解整個理論的意義及要解決的問題。
（三）教與學互動，安排學生上講臺
大家都明白在教學過程中，教師的主要作用在于引導和啟發學生積極、獨立的思考。在大學的教學過程中，教師應注重鼓勵學生發揮積極性，讓他們主動地學習。在固體物理的教學過程中，可以設計一些相關的研究性課題或針對每節課的教學內容提出一二個小重點，讓學生通過查閱相關資料并做成PPT課件，然后在課堂上講解。這樣不但鍛煉了學生的自學能力和獨立思考的能力，還提高了課堂教學的質量。同時，通過這種讓學生上講臺的教學方式，還能夠鍛煉學生的膽量，尤其對于不敢當眾講話的學生來說是一個非常好的鍛煉機會。
五、結束語
固體物理課程對材料專業本科生來說的確是一門比較難學的課程，然而，只要堅持有所學和有所不學，在本科階段初步掌握其核心內容（能帶理論）也不是不可能的。教會學生從微觀領域去尋找固體的一些宏觀現象，即讓學生懂得固體應用的基礎是基于固體的不同電子結構，也就是固體的能帶理論基礎。通過多年教學實踐和研究，在我校的《固體物理導論》課程教學內容中實現了“2個知識模塊+2個考評制度”的教學模式，對“固體物理”的教學方法和手段的改革及新的學習模式進行了一些有意義的探索和實踐，并取得了良好的效果。
參考文獻：
[1]香蓮，張建芳，何穎卓.《固體物理學》教學改革淺析[J].內蒙古民族大學學報，2012，18（5）：156-157.
[2]齊衛宏，李業軍，汪明樸.材料學科的固體物理課程教學[J].湖南醫科大學學報（社會科學版），2009，11（4）：209-210.
[3]蘇興華.材料學科專業的固體物理課程教學改革探析[J].科技創新導報，2012，21（7）：187-188.
第9篇：材料物理專業范文
[關鍵詞]固體物理；課程設計；教學方法；科學前沿；新能源
固體物理是研究固體的結構及其組成粒子(分子、原子、離子、電子)之間相互作用與運動規律，以闡明固體性能和用途的學科[1-2]。自上世紀20年代以來，經過近一個世紀的發展固體物理已衍生出金屬物理學、材料物理學、半導體物理學、磁性物理學、電介質物理學、固體光電子學、超導物理學等學科分類。因此，固體物理不僅是物理專業的必修課，也逐漸成為材料科學、電子技術、新能源材料與器件等專業的基礎課程[3-4]。固體物理涉及的知識廣泛且復雜，學生在該門課程的學習中會感到比較吃力。如何在有限的課堂教學中讓學生高效地掌握固體物理的基礎知識，并具備實際應用的能力一直是固體物理教學研究的熱點[5]。本文針對對固體物理學自身的特點，結合新能源材料與器件專業特點和培養目標，分析討論教學內容和教學方法的調整。
1教學問題分析
固體物理學課程建立在普通物理、統計物理、量子力學等知識基礎之上，講述了晶格理論和固體電子理論，包含很多晦澀難懂的專業定義、繁瑣復雜的數學推導和三維空間變化，部分學生在學習的過程中反映比較吃力[6-8]。經調查研究，問題主要體現在三個方面：(1)固體物理本身具有很強的理論性，包含大量的理論和公式，如果按照書本內容從基本定理、定律出發進行數學推導演繹，會使有些學生陷入繁瑣冗長的數學推導過程之中而忽視了本課程所表達的物理模型和思想，從而容易會出現畏難情緒，對本課程失去興趣。(2)固體物理建立在統計物理、量子力學等知識基礎之上，但由于培養計劃的限制，本專業先修課程并不包括這些課程，而所用到的數學知識雖然在高等數學中學習過，但有些學生并不能實際運用，客觀上學生并沒有做好學習固體物理學的知識準備。(3)固體物理是一門介于基礎理論與應用學科之間的課程，與日常生活與生產距離較遠，學生會產生“學習這門課有什么用”的困惑，難以激發學習固體物理的熱情。因此，如何能在有限的學時里讓學生理解和掌握固體物理的基本知識，使學生對所學到知識產生認同感，提高他們的學習積極性，是非物理專業的固體物理課程教學中需要思考的問題。
2分塊教學內容，建立內在聯系
固體物理學知識看似比較零散，但實際有很強的內在聯系。固體由原子(分子)構成，我們首先關注固體中的原子是如何排列的，即第一章晶體的結構；這些原子(分子)之間存在相互作用，這樣才能結合成一個整體，即第二章晶體的結合；但實際上這些原子并不是靜止不動的，它們會圍繞平衡位置做微小的振動，即第三章晶格振動；以上是晶格理論部分。原子再往下分，包含原子核和電子，電子繞原子核快速運動，最簡單的是金屬中外層電子，由于受到原子核作用非常小可以忽略近似成自由電子，即第四章金屬電子論；但更多的晶體中電子受原子核的作用不能忽略，而是在原子和其它電子形成的周期性勢場中運動，即第五章能帶理論；最后講解第六章晶體中的電子在電場和磁場中運動；以上是固體電子論部分。采用的是吳代鳴先生的《固體物理基礎》作為教材，并依據實際情況作了調整。受黃昆先生《固體物理學》的啟發，將晶體的缺陷放在最后一章，一方面是因為晶格理論和固體電子論大多都是基于完美晶體的假設，另一方面因為該部分內容與前面的知識相對獨立。對教學內容的另一個調整是在晶格振動部分不引入絕熱近似。學生此時還沒有開始固體電子論的學習，對于將原子看成一個運動整體并無異議，如果在這里介紹絕熱近似需要同時引入原子和電子的運動，使學生陷入混亂。在授課中幫學生建立好脈絡體系，可以使學生更好地掌握固體物理基本知識。
3加深物理圖像，淡化數學推導
傳統的物理學習往往從基本的定理、定律出發，經過數學推導演繹出相應的結論，這對于固體物理學習(尤其是非物理專業)并不完全適合，繁瑣冗長的數學推導會消耗學生的學習熱情和學習時間，而把握不住關鍵的物理思想。清晰的物理圖像是學好固體物理的關鍵，老師應該把重點放在對基本概念、原理和模型的講解上，復雜的數學推導過程可以放在課下進行，對于一些數學推導復雜但又非常重要的結論，還可以通過圖像方法解釋其物理意義。布洛赫波是能帶理論中非常重要的一個概念，但學生往往不明白它的物理意義。所以在講授該知識點的時候，首先讓學生回憶金屬電子論中自由電子波函數，為平面波形式；再說明由于晶體中周期勢場的存在，自由電子平面波將受到調制，具體表現為在平面波的波函數前添加一個調幅因子；最后在近自由電子近似模型中將電子的波函數寫成布洛赫波函數的形式，加深前后知識的聯系，讓學生直觀理解為什么布洛赫波函數由這樣的兩部分構成。固體物理研究對象是原子、電子等微觀粒子，摸不到也看不到，學生難以形成直觀的感受。因此有時可以將抽象的物理概念和日常生活中的形象物體聯系起來，讓學生易于理解和接受。在講到格波時，通過與一根波動的繩子比較說明晶格的振動可以用波動理論來描述。格波的群速度可以用沙丘的移動打比方，格波的相速度和群速度類似于沙粒和沙丘的移動速度。又例如，講到自由電子氣的量子理論時，將電子態比喻成電影院里的座位，將觀眾比喻成電子，一個座位只能坐一個觀眾。電子如何填充這些狀態取決于系統的溫度，從而可以計算出系統的總能量。
4引入科技前沿，激發學習興趣
興趣是最好的老師，激發學生的學習興趣讓學生主動參與到學習中可提高教學質量。固體物理學是新材料、新器件和新技術的基礎學科，是新材料和新器件的增長點，換而言之，固體物理知識雖然較少直接轉換成現代應用技術但它已經滲透到現代技術的方方面面。如果將這些科學技術前沿引入到課堂中，不僅可引發學生對固體物理知識的興趣，還可以幫助學生更好地理解和掌握固體物理基本知識。緒論的安排尤為重要，所引發的學習興趣可大大提高后續課程的教學質量。表一列舉了近十年中與固體物理有關的國內外物理大獎，在緒論中介紹這些獎項，可以讓學生認識到固體物理在高新科學技術領域無可替代的作用，從而對本門課產生濃厚的興趣和學習的熱情。在教學中，將現代科技前沿知識引入進來，建立其與固體物理基本知識的內在聯系，不僅可幫助學生加深對基本概念、基本理論的理解，而且可以培養學生科學思維能力和創新能力。石墨材料家族是固體物理教學中一個非常好的范例，它幾乎與與固體物理中每一章知識相關，對石墨家族材料的講解可使這些知識具體化。石墨烯是2004年曼徹斯特大學的Geim和Novoselov等人采用機械剝離法獲得的二維單層材料，展現出了無質量的狄拉克費米子、彈道輸運、室溫量子霍爾效應等一系列獨特的物理性質，Geim和Novoselov等人也因此獲得了2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯作為一種二維材料，碳原子呈現正六邊形排列，看似簡單卻是復式晶格結構。通過平移晶格，向學生說明存在兩種不等價的碳原子，引入復式晶格概念；通過讓學生分析該結構的原胞、晶胞、基元、基矢、倒格矢等，考察他們對晶體結構這一章基本知識的理解和掌握。晶體結合存在五種主要的結合方式，但是即使是同一種原子組成的晶體其結合方式也不是唯一的，通過對石墨體材料結構的講解，引導學生找出共價鍵、金屬鍵和范德華結合，從而加深對晶體結合基本知識的理解。講解能帶理論時，用緊束縛近似方法計算石墨烯電子能量和波函數，由于石墨烯中有兩種不等價電子，波函數寫為BAaa???21??。通過求解本子方程，給出能量公式和能帶圖，導帶與價帶剛好交于第一布里淵區的六個頂點，且頂點附近能量與波矢呈線性關系。能帶理論的引入解釋了導體、半導體、絕緣體現象，而石墨烯是一種特殊的零帶隙半導體材料，通過吸附、摻雜其它元素，或破壞雙層石墨烯的對稱性可打開能帶。
5結束語
