材料物理
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇材料物理范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
材料物理范文第1篇
什么是材料物理？
一切物品的制造都离不开材料。“材料物理”就是从电、光、热、声、磁、力等物理性能角度出发，研究各种材料的成分、结构、性能特点以及制备合成、加工应用。
比如家中安装的宽带网络、数字电视，都依靠光纤传播信号。光纤的全名是光导纤维，是根据光的全反射原理制成的。一根光导纤维由高折射率的内芯和低折射率的外套两层组成，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次全反射，从另一端射出。用特殊的接收仪器，就能接收光纤传递的信号。
又比如很多人家中使用的白光LED灯，也是利用光学原理研发的。众所周知，在可见光的光谱中是没有白光的，因为白光不是单色光，它是由至少两种单色光混合得到的，白色的太阳光甚至是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光合成的。白光LED灯的发光芯片一般发蓝光，在灯内壁涂抹发黄光的荧光层，蓝光照射出来的时候部分被吸收，另一部分则与黄光混合得到白光。
你看，材料物理就是这样一门实用的学科。从光导纤维内外芯材料的研发制造，到白光LED灯芯片和荧光层的设计，甚至是用于航空航天、国防科技项目的新型合金、高分子复合材料……可以说社会需要什么，我们就研究什么。
即使在本科学习阶段，你也要尽可能地去创新。
研究出新材料，或者找到材料的新性质和新应用，是材料物理研究的终极目标。正因如此，学校非常鼓励学生参与创新创业训练项目。老师们会一些材料学研究的前沿问题，有的偏重理论计算，有的侧重实验，大家可以根据自己的兴趣自由选择课题和相关导师。我就在大二学年末申请参与了“光学超晶格中的非对易效应的理论研究”项目。
上过物理课就会知道，当光线入射到某一均匀材料时，会产生折射现象。我们希望有这样一种材料，可以按照人们的需求控制光线入射后产生的折射光的强度。这有什么用呢？举个例子，在光纤通信中，在光源和光导纤维的衔接处设置这种材料，从光导纤维端面反射回来的光通过这种材料时，折射光强度被减弱，就能有效地抑制它对光源的影响，信号也就更清晰。我参与的研究项目就是要设计这种理想中的材料。
从物理学角度说，同样的元素组成，只是内部原子排列方式的不同，也可以形成具有不同性质的材料。把不同材料一层一层有序地叠加起来，或者把某一种材料的内部原子结构重新排列，就可能得到控制光线折射强度的“光学超晶格”材料。
经过大量的研究和计算，对于想要得到多大强度的折射光，相应的光学超晶格材料的结构应该是怎样的，我们最终给出了具体的数学解析表达式。实验、生产中需要产生多少光强偏差的材料，参考解析式给出的结构参数直接制作就可以了。
科研之路非常难走，物理、数学基础要打好。
科研之路本来就是困难重重的，更别提像我们这样刚起步的本科生了。接手“光学超晶格中的非对易效应的理论研究”项目之初，我们甚至都不知道从哪里着手研究。大学里虽然有物理学方面的课程，从牛顿力学、热学、电磁学、光学到电动力学、量子力学都不缺；我们也会学习材料科学方面的知识，包括材料的成分、组织结构、性能特点、加工的工艺技术，但这些都只是入门课，是打基础用的。对超晶格材料，我们只有一些基础概念，到底哪些材料的内部结构经过人工处理可以让光的折射强度产生偏差、哪些材料不适合这样做、推算偏差程度能用哪些公式……根本就是一头雾水啊！
好在前人已经有了一些研究成果。在项目进行之初，我们先花了一段日子阅读大量论文，从中找寻适合的材料。在整个研究过程中，遇到任何问题我们都会先到文献中寻找是否有可以借鉴的解决方案。
做科研还必须具备很强的数学能力。入射与折射本身是一个光学现象，角度和光强计算需要用到数学知识；材料内部的原子排列顺序更要通过数学建模与计算得出。虽然大一、大二学了高等数学、微积分、线性代数等课程，但看到那些动不动就占一两行的复杂公式还是让人傻眼。要解决这个问题，只能不断请教导师，认真看《数学手册》学习公式秘籍。
通过计算得出了解析式，还要由计算机来模拟折射过程，验证解析式是否正确，这时就需要用上MATLAB语言编写程序。这就需要我们熟悉程序语言，所以一有空我们就会上网找编程例子，反复练习。
功夫不负有心人，经过两年的努力，大四那年我们终于提出了自己的研究方案和实验方法，在国际期刊《Optics Communications》上发表了研究成果，我还是这篇论文的第一作者！
转变眼光看事物，抽象思维研究微观世界。
在众多参与创新项目的本科生中，我是幸运的。有些项目因为实验设备不齐全导致实验结果不理想，有些则因为参与者能力不足等原因夭折了。但不管结果如何，这都是大学里难得的科研经历。并且通过科研，我们慢慢地开始具备一个材料物理人的专业素养。
这首先反映在看事物的眼光改变了，我们能站在材料科学的角度认识生活中随处可见的事物。比如路上开过一辆跑车，过去我们会更关注它的外观：“哇，这车真拉风！”现在，我们关注的是这辆跑车轮胎是什么橡胶材料做的、车身的钢材中会添加哪些金属元素、挡风玻璃用什么材料制成……因为材料的选择对汽车的美观、耐用和安全性能有很大影响。比如，轮胎大多用合成橡胶或天然橡胶制作，在制作中，必须加入各种化学添加剂，其中一种很重要的添加剂叫炭黑，主要用来提高轮胎的硬度、强度和耐磨性。
另外，我们开始建立强大的抽象思维和空间想象能力，透过物质表面，研究微观结构和性能。
比如，你知道激光是如何形成的吗？一个原子中的电子有很多能级，当电子从高能级向低能级跃迁时，电子的能量就减少了。这些减少的能量转变成光子发射出去，大量的这种光子就形成激光。那么在跃迁的前后，电子处于什么样的能量状态？重量是多少？运动轨迹是怎么样的？……这可比看得见的橡胶、塑料难懂得多。研究这些存在于微观世界里我们看不见摸不着的物质，离不开各类数据的曲线图、各种模型图像。要在脑子里建立起它们的结构图像，理解它们的性能和变化，不得不佩服自己“脑洞”还挺大呢！
学成之后……
经过四年辛苦的学习，也有了一定的科研经验和成果，难免憧憬未来之路怎么走。
客观地说，材料物理专业本科毕业生的就业机会还算多，哪里需要制造材料，哪里就有我们的身影。比如我的同学就有进入华为电子、瑞声科技等电子科技公司，或者海力士半导体公司等材料研发制造公司，去设计芯片等通信材料、手机内存等存储记忆材料、电池等能源材料，或者做产品测试，验证产品材料是否满足设计的需求。还有一些同学利用课余时间自学了不少编程知识，毕业后去互联网公司干起了各种APP、游戏软件的开发工作。
材料物理范文第2篇
关键词：材料物理；专题教学；持续改进
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）29-0112-02
材料物理是凝聚态物理的一部分，其目的是解决材料中的物理问题，是物理学科与材料科学的交叉学科，旨在利用物理中的一些学科成果来阐明材料中的种种规律和转变过程。“材料物理”是面向我校材料科学与工程专业（材料科学方向）、材料物理和材料化学专业的高年级本科生开设的一门专业必修课。课程主要讲述从物理学的基本概念、基本定律出发，通过建立物理模型，阐述诸种材料宏观可测的各种现象、效应和性质。使学生了解在材料物理学领域中重要材料的性质及研究材料的方法，帮助学生了解材料物理研究的基本轮廓，学习现代材料物理学家思考和探索问题的方法，掌握并能运用材料物理学的基本概念和原理，启迪学生的创新意识，为进一步从事材料研究打下基础。
在工程教育认证背景下，遵从“以学生为中心”、“目标导向”和“持续改进”的基本理念，重新审视材料学科专业课教学中的问题和不足，持续改进，增强教学的实效性，是优化与完善人才培养体系的重要基础。本文以武汉理工大学材料学科的教学为例，对依托优势学科的“材料物理”教学进行探索。
一、课程教学改革与实践
材料物理是研究物质微观结构、组织形式、运动状态、物理性能以及它们之间相互关系的学科。通过研究材料的性质在各种外界条件（力、热、光、气、电、磁、辐照、极端条件等）下发生的变化，发现新的物理现象和效应、规律，形成新的概念（如铁电、热释电、压电、电致伸缩等），并用于指导实践。因此，在讲授过程中，需特别注重先修课程和前期知识的累积，并结合材料学科发展的新成果，尤其是我校材料学科优势，对现有理论和实践进行拓展。本课程具体从以下三个方面进行了探讨：
（一）改革教学形式及方法
在课堂组织形式上以讲授式为主，结合研究型学习形式教学。在授课方法上采取多媒体课件授课，结合板书给出难点、重点和解题思路等内容，在多媒体教案中尽量配以精美的图片、动画模拟或视频等，激发学生学习物理的兴趣。丰富多彩的多媒体教学有利于本领域的最新研究进展及时在教学中增补更新，具有上课速度快、信息量大的特点。学生必须精力集中，否则就会因漏失关键信息而难以跟上授课思路，甚至失去学习的兴趣。因此，在有限的课堂授课学时中，如何让学生有效把握课程重点，理解课程难点，是必须要考虑的问题。
（二）设置课程内容专题，加强自主学习训练
教育心理学家杜威认为，教材中知识本身不是目的，而是发展学生思维的手段，是素材。他主张课堂教学中，教师不是供给学生现成的知识，而是提供材料，让其自己去探索并用以解决问题。因此，每阶段设置关于本课程重点或难点的专题思考题，要求学生自由组成学习小组，进行讨论，写专题报告或制作课件，并以答辩方式考核。目的就是强化“平时成绩”，摒弃布置客观性作业，设置并强化主观性专题，促使学生在课下主动强化课上所学，把课程教学从课上延伸至课下。此环节重点加强对学生学习能力、科研能力、创新能力和团队协作能力的培养。专题设置的另一个方式是自主选题，教师出主题，鼓励学生根据自己的兴趣自行设置个人报告题目和内容。近年来，学生自主选题主要集中在国内外新材料、新能源和节能减排等方面的现状研究与发展趋势分析，体现出学生对新材料与技术的浓厚兴趣。
（三）改革考核方式，强化平时成绩
目前，我国高校专业课程的考核方式多是“平时成绩（点名）+期末考试成绩”，而国外名校的考核模式强调学生平时的学习过程，对课程的平时考核严格，作业要求高。在本课程考核方式改革的探索中，强化了“平时成绩”，课程最终成绩由平时作业+课堂表现+课程专题报告+期末考试构成。其中，期末考试成绩占总成绩的70%，其他三项平时成绩占总成绩的30%，具体拓宽到课下作业、个人汇报和小组汇报3个方面，以此促使学生在课下主动复习，把课程教学从课上延伸至课下。
二、问卷调查与持续改进
课程结束后，设置了关于教学内容、教学方式、考核方式等的问卷调查。结果显示，“材料物理”对于三年级大学生来说，近2/3的同学认为该课程较难，1/3的同学认为难度适中。对于这样一门比较难的课程来说，超过70%的学生愿意进行自主训练，65%的学生会进行课下复习。对于以小组方式进行的PPT汇报，超过95%的学生认为有收获，其中61%的学生认为有助于学生凝聚力增强，有助于学习、合作、交流等竞争意识的提高。对现在的课堂教学，仅有30%的学生比较关注考试成绩，而半数以上的学生都认为应当注重自信、探究与创新能力、语言表达能力和小组间分工协作能力等的加强。小组PPT专题汇报对此起到了积极的作用。
三、总结与展望
在知识经济时代背景下，依托武汉理工大学材料学科的办学特色与科研优势，进行材料物理课程的探索与发展。逐步转变教学思想，更新教学理念，把先进的科学思想和思维方式不断引入课程教学中，加强基础，紧跟前沿，通过教学方法与考核方式改革，发掘学生的主观能动性和创造性，是培养高素质创新人才的重要内容。本课程通过设置课程专题，教学从课上延伸至课下，让学生有效把握课程重点、难点；积极探索互动式教学，强化平时成绩，调动学生的主观能动性，促使学生有意识的了解和掌握文献检索、内容综述、小组角色分工与合作，对其学习能力、创新与思维能力、工程能力、管理能力和沟通与交流能力等，进行初步的综合训练。该课程的教学探索，依据专业课程的特点加以修正，同样适用于材料学科的其他专业课程，甚至其他理工科的专业课程。
此外，随着本课程在教学方法和考核方法改革的探索实施，教师的备课和批阅作业工作量翻倍，在专题报告的评分上，依赖于授课教师自身的学术水平，不可避免地受到其研究领域的影响，存在一定的局限性。对此，在以后的持续改进中，将重点从设置课程作业评价细则方面入手，逐步建立合理的评价方法。
参考文献：
[1]李志义，朱泓，，夏远景.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）：29-34.
[2]员美娟，刘宏玉，范薇，李云宝，李钰.国内材料物理专业的发展研究[J].教育教学论坛，2012，（19）：58-59.
[3]黄勇.重视猜想教学，培养创新能力硕士学位论文.上海：上海师范大学，2013.
材料物理范文第3篇
一、利用“阅读材料”树科学家形象，学科学家精神
当前中学生中不少人是“追星族”，他们把影星、歌星的名字可以说出一大串，每天嘴上谈的是“星”的趣闻轶事，身上着装模仿的是“星”的装束.但对于科学家，他们却说不出几个名字，对科学家的事迹，更是知之甚少。造成这种现状的原因之一是：电视、电影、杂志、画刊中频频露脸的都是这些影星、歌星，而极少向这些天真的学生介绍科学家.所以他们没有机会了解科学家，科学家的形象在他们心目中树立不起来，教科书中的“阅读材料”介绍了牛顿、安培、法拉笫……等众多科学家的生平和事迹。我把这些材料与教学结合起来对学生进行思想、精神、道德、意志等方面的教育。例如，当讲电磁感应现象时，介绍法拉第的生平，介绍他勤奋学习，刻苦钻研的精神;介绍他一生对人民做出的伟大贡献，还指出，法拉第取得成功的一个重要因素是他重视实验，他的许多重要发现都是通过实验获得的。如电磁感应现象、电解定律等。法拉第是伟大的物理学家和化学家，又是一个伟大的思想家.他对社会做出了巨大的贡献，受到人们的爱戴和称颂。通过介绍，同学们既了解了法拉第，也从中学到了研究物理问题的基本方法。在教学中，我还针对有些学生在学习中存在着怕吃苦、不勤奋，又想取得好成绩这种不切实际的想法，有目的地介绍科学家的有关事例。如：爱迪生为找做灯丝的最好材料，先后实验了1600多种材料;法拉第经过十年不懈努力才找到了磁生电的方法;现在看到的欧姆定律公式那么简单，但是欧姆为了研究这个问题，经历了多次失败，花费了十年心血，把数学和物理结合起来，最终才把电学中的三个量U、I、R之间的关系用一个完美的形式表达出来，即I=U/R。学生从科学家的身上理解了“天才不过是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水”这句话的深刻含义。“阅读材料”有些是以故事形式出现的，风趣生动，很适合初中生年龄及生理特征，学生很喜欢听，每当我介绍科学家后，总有一些学生进一步追问，想知道更多的情况。学生从科学家身上学到的热爱科学、实事求是、勤奋好学、刻苦钻研的精神，正在成为学生学习的动力，并有力地促进了学生身心健康的发展。
二、利用“阅读材料”学物理史实，受辩证法教育
在初中阶段物理教学过程中，许多教师仅注重物理概念和规律等的讲解，这使得学生对物理学发展的曲折历史知道得很少，学生不了解所学知识的形成过程，这不利于学生对物理知识的深入了解，教科书在“阅读材料”中对这方面内容做了一些弥补。如在热学部分，“阅读材料”介绍了历史上对“热的本质的认识过程”。学生学习后知道了历史上对“热”有两种不同的看法：一种把热看成是一种特殊物质，即“热质说”;另一种认为热是物质的某种运动形式。“热质说”这种违背事实的观点，曾一度被人们所承认，后来科学家们通过对一些热现象的细致观察和反复的大量实验，证明了“热”不是一种物质，从而否定了“热质说”，为分子运动论的发展开辟了道路，为能量守恒定律奠定了基础。把历史上不同学派间的争论展示给学生，可以打破传统的逻辑教学给学生留下的科学发展是直线前进的印象，使学生了解到，科学发展史是一部理论与实践交叉、失败与成功并存的发展史。回顾历史，还可以加深学生对物理概念的进一步了解，同时对学生进行探索、开拓精神方面的教育，不同内容的历史，可以使学生得到不同方面的教育。例如利用“热机发展史”可以向学生阐述这样一个道理：各种机器的发明，是生产发展的必然产物，先进机械设备的出现推动了工业革命的发展，而工业革命的发展又带动了机器设备的不断改进。社会要前进，科学发展永无止境。物理学史实中包含有深刻的辩证唯物主义原理，在教学中有意识地用辩证唯物主义观点介绍物理学的某段历史，可以使学生潜移默化地领会并接受辨证唯物主义。
三、紧密联系实际，提高各种能力
材料物理范文第4篇
材料物理实验 应用物理学 教学改革
一、引言
2006年，中国科技创新大会提出：2020年前使我国进入创新型国家行列。因此，为国家培养大批自主创新型人才成为社会发展的迫切需要。据此，许多高等院校将人才培养定位为培养高级应用型创新人才，而高级应用型创新人才的培养不能离开实践教学环节这一教学体系重要组成部分，实践教学在培养学生实践应用能力、分析和解决问题能力、创新精神等方面具有不可替代的作用。
为适应社会对应用型创新人才需求，湖南工业大学构建了以“三实一创”（实训、实验、实习、创新）为核心的专业实践教学新体系。《材料物理实验》课是理学院应用物理学专业材料物理方向一门实践性很强的必修课，其教学目的是让学生熟悉科研全部过程，在实验中逐步了解科学研究方法，课程在培养学生分析问题与解决问题的能力，提升学生科学思维方法以及综合科研素质方面有举足轻重的作用。
二、《材料物理实验》教学内容改革
湖南工业大学理学院材料物理实验室在实验教学新理念指导下，充分了解和贯彻实验教学在教学工作和培养高素质创新型人才中的重要地位，按照培养目标将实验教学内容进行分类、归纳、更新与整合，并遵循由浅入深、由简到繁、由单纯模仿到学生独自综合创新的顺序，逐步推进，分层次按阶段履行的原则，把《材料物理实验》课划分为下面三个实验项目：
1.材料科学基础实验
此基础实验是根据材料物理专业方向课程要求学生学会的材料科学方面基本实验技能所开设的，规定每个学生都会动手操作且分析实验结果，如金相试样的制备、金相显微镜的使用、金属和非金属材料的拉伸、压缩与弯曲实验等。
2.材料分析测试实验
以材料表征和材料性能测试为目的，让学生了解材料研究前沿所需的新型材料合成与测试方法，拓宽学生知识面。有针对性地设置了以下实验：材料的紫外光谱测试、薄膜厚度、折射率及消光系数测试、功能薄膜特性测试、材料热重/差热分析、电化学工作站的使用等，这些实验帮助学生学习材料表征的基本方法和材料性能测试的一般技巧，激发学生科学思维。
3.综合设计性实验
综合设计性实验是一种新型实验教学模式，目的是促进学生提出疑问-综合研究-解决问题的能力，所以，实验选题主要注重发展创新。在学生业已掌握相关材料领域知识前提下，综合设计性实验鼓励学生自我发展创新，督促学生查阅文献资料，帮助学生探索和了解新知识、新方法，根据综合实验的教学要求，提出可行实验方案，按照既定目标，选择实验配方和实验条件，制备出符合实验性能要求材料，对材料进行合理表征，完成性能测试，并根据实验现象和实验结果，探索材料体系结构-制备方法-物质特性的相互关系，判断较好的配方和制备技术，在学生自主选择中培养创新能力。实验包括溶胶凝胶法制备纳米材料及其结构测试、陶瓷材料的成型和烧结、称重法测量材料腐蚀速率等。
三、《材料物理实验》教学方法改革
教学方法直接影响实验教学效果，培养创新人才，教师选择合理的教学方法是关键。传统实验教学通常采用填灌式、验证式的教学方法，实验时老师先讲述实验原理、方法等，然后要求学生按照实验讲义给出的固定实验步骤机械式完成实验，仪器、实验药品等都是教师事先准备好的，最后学生再按照教师要求的固定形式撰写实验报告，学生在这个过程中仅仅是个被动参与者，有很多学生在上课时依葫芦画瓢地照搬别人的实验做法，在完成实验后还不知道为什么要做这个实验，这种教法削弱了学生对实验课程的兴趣和创作激情，学生的动手实践能力没能得到应有的训练，自然难以保证好的教学效果。材料物理实验室通过以下方式改进传统实验教学方法：
1.开放式实验教学
将传统的“教师讲授-演示实验-学生实验”的教学方法改为“学生预习-自己查阅资料-提问与集体讨论-仪器操作-教师指导-综合评价”形式，教师首先给出命题，学生据此查阅有关文献资料，通过提问与讨论设计实验方法，然后自己选择实验装置、手段及实验工序，实验结束后，必须自己经过思考，分析实验结果，总结规律，给出实验结果综合评价，撰写实验报告。
2.实验教学导师制
一般的材料物理实验室只在日常实验教学中才对学生开放，既造成实验室仪器设备的浪费，也无法满足现代实验教学对学生创新意识与能力培养的要求。采用导师制可以克服这个弊端，学生自主选择导师，充分利用实验室的资源优势，在导师的指导下，自行设计创新性实验，参与科研型开放实验或自选课题实验等，方便教师和学生开展科研活动。
四、《材料物理实验》考核方法改革
为了建立全面、客观、公正地评价学生实验操作技能掌握程度、科学态度与综合素质的实验课程考核体系，材料物理实验室从学习态度、理论测试、实际操作能力（包括动手能力、调试能力和创新能力）以及实验结果相结合的办法全面考评学生成绩。对于基础性与材料测试实验，重点考查学生的基本理论和基本动手实践能力，其中平时成绩（包括预习报告、平时实验中独立操作能力及实验报告）占50%，操作考试成绩占50%。对于综合设计性实验，考核方式分为方案设计（合理性、完整性、经济性）、综合操作能力（独立、熟练、创新）、实验报告（清楚、规范、完整）和答辩几个部分来全面评测学生的实践操作能力和分析应用能力。这种多元化的考核方式，从不同角度综合考查学生综合能力，充分调动了学生学习和探索的积极性。
五、结语
我们提出了一个比较符合湖南工业大学理学院实际的材料物理专业人才培养的实践教学改革方案，通过对当前实验教学现状进行分析，对实验教学内容、教学方法、考核方式等不同角度进行探讨和改革，改变传统中实验课附属于理论课的教育方法。经过3年的教学实践，证实教学改革卓有成效，学生动手实践能力明显改善，学生对于科研活动越来越感兴趣，多名学生在学校举办的大学生创新杯竞赛中取得良好成绩。《材料物理实验》教学改革，将是注重学生实践创新和充分发挥学生自主探索研究的一种崭新实验教学模式。
参考文献：
[1] 杨金山.改革实验工作模式 促进应用型创新人才培养[J].实验室研究与探索，2010，29（2）.
[2]郭永利，梁工英，卢学刚.在材料物理专业实验教学中培养学生的创新能力[J].陕西师范大学学报，2009，（37）.
材料物理范文第5篇
【关键词】教学内容 改革 材料物理与性能
1．引言
教学质量是高校赖以生存和发展的重要保证, 而加强课程教学改革, 则是提高教学质量的重要途径。近年来,以电子、生物、航天和能源等为应用对象的材料科学已经从过去的单一性金属材料、无机非金属材料和高分子材料转向以功能材料、复合材料、纳米材料等高性能、多功能为主的发展趋势, 对材料科学人才也提出了新的、更高的要求。1997 年国务院学位办颁发了新专业目录, 材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料,而是横向融合金属材料、无机非金属材料和高分子材料的基础理论于一体, 纵向充分强调理科与工科的结合。为满足社会对材料专业的需求，并与国内外“材料科学与工程”学科发展接轨, 北方民族大学制定了材料类专业的长期规划并制定了2008 本科专业培养方案。材料物理与性能学课程作为2008 培养方案中材料科学与工程本科生的专业基础课, 其教改方案已列入2009年宁夏高等教育教学改革项目。
本文从教材建设的意义与目标、课程教学内容改革、课程教学方法改进及教改初步成果等几个方面对材料物理与性能学课程建设思路进行阐述。
2．教材建设的意义与目标
《材料物理》是材料科学与工程、高分子材料与工程和材料成型与控制工程专业的专业基础课，其主要内容是利用物理学的一些基本概念、基本原理、基本定律来说明物质的微观结构、组织形貌、原子电子运动状况以及它们与材料性能和成分之间的关系。
对于材料专业的学生来讲，化学方面的基础知识学习得较多，包括有机化学、无机化学、分析化学和物理化学等，但物理方面的基础知识却较少涉及，只有普通物理课程，而物理本身所包含的基础知识比化学更多，例如光、电、磁、热、力、辐射等。因此，给材料专业的学生补充更多的物理知识，尤其是材料物理方面的知识非常必要。而当前材料物理教材的诸多版本多数偏重理论指导，要求学生对物理分支的知识掌握太多，这不能完全适应现行本科生教育的需求，对研究生来说相对更适合一些。个别相对合适的材料物理教材因为有些内容太深无法讲透，而有些内容又太浅，对本科生来说，作为参考书使用较为适合，这是一个方面的原因。另一方面，大多材料专业都开设了材料物理性能课程，此课程包含的材料物理的基本概念又都比较缺乏。编写这本《材料物理与性能学》教材的目的就是一方面给材料专业本科生增加一些有关材料物理的基础知识，另一方面将材料物理性能方面的内容合并到一起，减少学生的课程数目。
在教材的编写过程中，注意突出了以下几方面的特色。
（1）以实际应用实例讲解材料物理学的一些基本概念和物理效应，例如：位错的运动形式分为滑移和攀移，滑移的运动形式是像蚯蚓一样以局部带动全部进行运动；为什么钢铁进行淬火后会变硬？是因为加热加速了原子的运动，突然冷却使原子来不及运动到正常格点位置就停止了，使得原子排列紊乱，阻止了位错的滑移，所以会变硬。以这样的方式来介绍材料物理学的一些基本概念和物理效应，使学生便于理解、掌握和记忆。
（2）以实验的手段讲解各种材料的性能。如：通过拉伸实验，讲解金属材料、无机非金属材料、高分子材料的力学性能的异同等；通过对不同材料进行电阻测量，讲解如何利用电阻绘制材料的溶解度曲线，将此曲线应用到实际研究中。采用这样的方式设计实验，达到真正锻炼学生动手能力和创新能力的目的。
（3）加入现代新材料的内容，介绍其应用与发展。例如：复合材料、纳米材料、能源材料、生物材料等。
3．教材知识体系改革
根据材料相关行业发展需求进行教学知识体系的改革。目前材料科学发展的趋势是新型功能材料（特别是电子、光电子材料）、新能源材料、环境友好材料、生物活性材料的研究与开发，本课程针对材料发展的总体趋势和行业需求，结合我校2008本科生培养方案的指导思想，在设置材料的热学性能、力学性能和电学性能的基础上，设置了材料的介电性能、缺陷物理与性能、铁电物理与性能、磁性物理与性能、非晶态物理、高分子物理、薄膜物理。在内容的编写上，略去了大量的公式推导，注重基本概念、基本原理的讲解，同时，结合生产、生活和材料前沿科学研究中的实例对材料物理与性能进行阐释。
在每章的开始，教材以实际案例开篇来提高学生对本章内容的学习兴趣，如从材料的导热性角度解释“9.11事件”对纽约世贸中心造成毁灭性破坏的原因；从材料的导电性能与硅材料的薄膜化对太阳能发电在解决能源危机方面的重要地位与应用现状等导入案例。在每章的结尾，设置了拓展性内容，主要将章节内容相关的前沿科学发展现状、需要解决的关键科学问题呈现给学生，为学生在学完章节基本内容后进行深层次的思考和进一步利用所学内容阅读学科领域前沿知识提供了引导，如教材引入纳米材料（如碳纳米管）的热学、力学性能来拓展学生对纳米材料独特性质的认识；以超导材料的发展历史、研究现状、和应用（如磁悬浮列车）来引导学生对材料的导电性进行探求。
另一方面，针对我校2008本科生培养方案加强实践教学的指导思想，在内容设置上，教材还考虑通过学习基本内容的基础上，可以为本科生开设一些基础实验和创新性实验。结合本课程的学习，我院对本课程开设了材料的力学性能检测、硬度测定、材料热容的测定、材料热导率的测定、材料导电性能的测定、陶瓷热稳定性测定等基础实验，同时通过新建设的新能源、电磁学专业实验室，为学生提供创新性实验平台。
4．教学方法改革
教学过程是通过教师与学生之间的互动配合完成的，教学方法在教学活动中的作用至关重要，在《材料物理与性能学》的教学过程中，注重学生能力的培养，摒弃传统“填鸭式”灌输的教学方法，而采用“启发―引导―互动”式的教学方法，以此来实现传授知识、培养学习能力和创新能力的目的。在教学方法的改革中，采取了以下具体的教学方式
（1）采用板书与多媒体结合的方式进行知识讲解。对较为抽象的概念、模型，采用动画演示帮助学生理解，如对于位错的两种基本类型―螺型位错和刃型位错以及它们的运动方式―攀移和滑移，很难用易于理解的语言表达清楚，而采用动画演示的方式，学生很容易理解并在脑海中留下深刻的印象；如三极管的放大作用，采用动画演示即可让学生在较短时间内对其放大机理和对发射极、基极、集电极材料的不同要求了然于胸。
（2）学生讲授，集中讨论的方式。针对有些能引起学生兴趣的内容，采取学生讲授、课堂讨论的方式实现对知识的接受与消化吸收。比如关于铁电物理的内容，通过讲解基本理论，让学生通过查阅文献资料来挖掘铁电物理的知识在我们生活中的应用，而学生通过文献资料，利用磁性物理知识讲解了以“卡的世界”为题的关于存储卡的相关原理和技术前沿、利用材料的压电效应讲解了打火机的原理，这不仅加深了对知识的理解，还极大地调动起学生对铁电物理知识的兴趣。
（3）开放式作业题目。对于有些基本观点，随着科学的不断发展，可能遇到一些无法解释的现象，对此，鼓励学生通过查阅文献发现此类问题。例如，将块体材料的一些基本理论应用于纳米材料去解释其性能显然是不正确的，不同点有哪些？为什么不同？针对这些问题，让学生自己去解决，然后在作业中写出自己的观点。这样做的好处是，既启发了学生的主动性和创新思维，又防止了抄袭作业的现象发生。
5．初步成果与展望
《材料物理与性能学》课程已作为“21世纪全国高等院校材料类创新性应用人才培养规划教材”由北京大学出版社于2010年1月出版。《材料物理与性能学》课程是材料科学与工程、高分子材料与工程和材料成型与控制工程专业的专业基础课，授课学时为理论48学时，实验16学时。该教材已被东北大学、郑州轻工业学院、北方民族大学，以及江苏、湖北、浙江和山东等省的高等院校选用，受益学生3000多人，反映良好。
通过教学内容和教学方法的改革后，学生对材料专业产生了极大的兴趣，出勤率和听课率大大提高，学生对本课程的课堂听课率创历年新高接近100%，根据校教务系统所提供的学生对教师的教学评价结果表明，课堂满意度在90%以上，同时通过对材料物理与性能学课程的学习，我院学生申报创新性实验和挑战杯的数量明显增加，与往年相比，增加的项目主要来自与本课程相关的内容。
虽然，通过教改，我们在教学中取到了良好的初步成果，但对本课程的双语教学、精品课程建设的工作以及课程考核体系、质量监控等方面的创新还是今后对本课程改革的主要方面。
今后，我们通过总结《材料物理与性能学》的教学实践，搞清存在的问题，进一步明确课程定位，形成以贯彻向“宽基础、宽口径、重实践”的培养模式上转变的新课程体系。通过充实和丰富教学内容，完善和增加案例教学，制作和搜集影像资料，研究和制作优质课件，完善相关实践环节，使该课程教学做到目标明确、基础扎实、内容丰富和方法多样。
[参考文献]
[1]万红，白书欣.材料物理课程建设的思考[J].高等教育研究学报,2009,32:21-23.
