材料物理专业
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材料物理专业范文第1篇
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0058-02
一、材料物理专业简介
材料物理专业各高校定义不一，纵观各大高校的描述，认为南京邮电大学[1]描述比较全面：材料物理专业培养掌握材料科学的基础理论与技术，掌握现代材料科学研究方法，掌握材料性能与各层次微观结构之间关系的基本规律，能从事各种材料应用基础理论研究，传统材料的性能改进与新型材料开发与研制，材料的合理使用和材料的检测分析等工作的高级专门人才。能在材料科学与工程和相关交叉学科领域从事科研、教学、产品研发、生产技术或管理工作的具有理科素质及工科意识的理工复合型专门人才。本专业毕业生应具有以下几方面的能力和素质：具备宽厚的数学和物理基础，较好的计算机和电子科学技术基础，人文社会科学基础和外语综合能力；系统掌握物理和材料物理基础理论，基本实验方法和技能；本专业学生继续深造的方向有材料学、材料物理与化学、材料加工工程、微电子学与固体电子学、凝聚态物理、物理电子学、光学和半导体物理学等。本专业学生毕业后可以在材料、能源、电子、信息等诸多领域和交叉学科从事教学、科研、开发、设计和管理工作。主要研究方向有：固体微结构分析与信息功能材料，位移式相变与形状记忆和超弹性材料，复合功能材料与智能结构，生物医学材料及应用以及界面化学与功能陶瓷等。
二、材料物理人才培养的瓶颈
材料物理专业，一般属于理学院或者材料工程学院下辖的专业之一，所涉及到的方面主要是材料的宏观及微观结构，尤其是微观结构，材料的物理性能基本参数以及这些参数的物理本质。毕业生可能面临的另外一个问题是，由于很多高校建立材料专业的背景不同，兼之材料科学作为专业名称提出来，又不是很长时间的事情，造成很多用人单位不了解这个专业的毕业生究竟是做什么的。这也是导致这几年材料物理专业越来越多的毕业生毕业后待业的一个重要的原因。众多的因素阻碍着材料物理学生的发展，但是最主要的还是学生的专业课程设置，不同的教学安排会培养出完全不同的学生，最终的结果也会大不相同。
三、材料物理人才培养的趋势
材料物理专业是材料科学不可或缺的重要组成部分。犹如支撑万丈高楼的基石，材料支撑着人类文明。虽然材料物理专业目前遇到了很多的问题，但是幸运的是这些问题被教育者意识到了，现在很多学者都在探讨材料物理专业以后的培养模式和方向。随着科学技术的发展，材料正朝着微型化、功能化、智能化的方向发展。这也就意味着材料行业将迎来一次大的变革，相应的材料产物也会随着变化。现在颇为流行的纳米材料、环境材料、电子材料、信息材料，大部分都是材料的物理性能在各个领域的应用。社会对人才的要求是各大高校培养学生的一个重要依据，虽然各个学校有自己的特色，但是面对瞬息万变的局势，各大高校还是打破框架，寻求发展。很多学校与时俱进，将材料学的重心由传统材料开始偏向于新型材料，如：纳米材料、复合材料、环保材料、电子材料等。从目前来看，在短时间内，各大高校的培养趋势将会继续朝着微型化、功能化、智能化材料方向发展，未来也会随着科学技术的发展，跟上前沿科技，不断更新培养计划，培养出21世纪综合型的人才。
四、武汉科技大学材料物理专业简介
武汉科技大学理学院材料物理专业开办于2001年，是一门材料学与物理学相交叉的学科，迄今已有6届毕业生，材料物理专业在探索中发展。武汉科技大学材料物理专业培养适应现代化建设需要，具有远大理想和良好思想品德，具有较深厚的数学和物理学基础，掌握材料科学基本理论和现代材料科学研究与测试的基本方法，能在科学研究、科技服务、教育、工业、事业、社会服务等方面从事材料及其相关领域的研究设计、性能检测、技术开发、质量管理等方面工作的应用型高级专门人才。然而随着经济的快速发展，工程教育的扩大，材料类专业教育进行了改革。武汉科技大学材料物理专业自2004年以来，也对教学进行了初步调整，但特色仍不明显。2008年金融危机以来，大学生就业问题越来越严重，材料物理专业的发展也因此面临着新的挑战，对未来科学和教育趋势面临着新的思考。武汉科技大学材料物理专业就业率有降低趋势，加入钢铁相关企业的毕业生也逐年减少，选择考研的同学占大多数。
五、材料物理专业课程设置的特点
通过对国内多所名校的调研，给出了以下结论：名校的课程都由基础课、专业课、必修课、选修课和实践课组成。名校的课程设置都是紧密结合本校的特色，充分依托学校这个平台，使专业的发展平台更加宽广同时有底气。名校在设置课程的时候也会均衡各个学期学生的学习任务，学生的接受程度，尽量做到循序渐进，由浅入深，由易到难。所有的高校都步伐统一的把专业课放在了第五、第六和第七学期。但是调查表明学生并不希望太晚上专业课，特别是第七学期，大家都希望可以提前一些时间上专业课，使专业课上课时间同学生考研和找工作的时间分开。武汉科技大学材料物理专业的主要课程有普通物理、理论物理、固体物理、数学物理方法、物理化学、材料物理导论、材料科学基础、材料研究方法、材料合成与制备、普通物理实验、近代物理实验、材料物理专业实验等。我校材料物理由于成立得比较晚，所以成立的时候大量的借鉴了其他高校的课程安排。虽然这样的借鉴可以帮助我们少走弯路，但是过多的借鉴使我校的材料物理专业缺乏特色。我校的材料物理专业的基础课就是一些最基本的知识，我有人有，人有我无。不过有一点也是值得欣慰的，就是我们的物理基础比较牢靠。我们的专业选修课虽然很多，但是不受重视，安排的时间太晚。我们的专业课比较少，而且都是些入门的基础知识，实用性不强。实验很多，但是创新实验比较少，都是些传统的实验，且在考核方式上要进行合理的改善。实践课程安排得很好，这是我校的亮点。总体来说，我校的材料物理专业的课程偏理论，应用型的课很少，课程间的交叉太多，这样造成我们的课程多而杂，缺乏特色，就业口径窄。换句话说，我校的材料物理专业的整体设计显得太过中规中矩，这样的设置不会出错，但是也缺少特色，缺乏亮点，所以我们的课程设置有必要进行一些改进。如何更好更有效地改进材料物理专业课程的设置将是我们下一步重点研究和讨论的课题。
参考文献：
[1]南京邮电大学.材料科学与工程学院专业介绍[EB/OL].http：///s/73/t/164/a/7915/info.jspy，2010-01-01.
[2]石敏，陈翌庆，许育东，等.论材料物理专业教学的改革[J].中国科教创新导刊，2009，（19）：73-74.
[3]刘强春，袁广宇，戴建明.材料物理专业实验课程体系的改革与实践[J].牡丹江师范学院学报，2010，70（1）：65-66.
材料物理专业范文第2篇
关键词：固体物理学；教学改革；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0034-02
固体物理学是一门研究固体的结构及其组成的微观粒子（原子、离子、电子等）间相互作用和运动规律，从而阐明其性能与用途的学科。它是微电子技术、光电子学、材料学等技术和学科的基础，同时，也在太阳能光伏发电等新能源技术的革新发展中起着关键作用。因此，在常州大学新能源材料专业中开设该课程，并将其作为该专业的主干课程之一，希望使本专业学生掌握一定的固体物理知识及其研究方法，从而有助于学生增强理学背景，扩展视野，提高其解决问题的能力，而且为他们毕业后进一步深造或就业奠定坚实的基础。
一、新能源材料专业固体物理学教学现状分析
新能源材料专业是常州大学近年来为培养新能源产业发展所需的专业人才而设立的新专业。该专业处于起步阶段，人才培养模式和课程体系的构建亟需完善，而且材料类专业课程往往更偏重材料的工艺、性质和性能，这些课程往往重工轻理，造成学生的理科背景不强。而固体物理学课程包含了很多晦涩难懂的专业定义、复杂的三维空间想象与变换和烦琐的理论推导，需要以高等数学、热力学与统计物理和量子力学等理论性很强的课程为基础，因此客观上造成本专业的学生并未做好学习固体物理学课程的准备。举例来说，这些学生的先修课程并不包含量子力学。此外，像高等数学这类课程，学生虽已经学习过，但由于课时等原因，这类课程的学习程度没有达到学习固体物理学课程的要求。由于上述原因，本专业的学生在学习本课程的过程中感到相当的吃力，特别是涉及到一些抽象的定义和复杂的数学推导过程，使部分学生产生了厌学的情绪。因此，为达成设立本课程的初衷，其课堂教学和考核的改革势在必行。
二、教学内容的改革
固体物理学课程的内容博大精深，可人为划分为固体物理基础部分和固体物理专业部分。由于本专业的培养方案将本课程定性为专业基础课程，并为其安排了56个学时，因此仅讲授固体物理基础部分，并对其有所取舍，充分考虑新能源材料专业侧重太阳能光伏发电和锂离子电池储能的特点。鉴于以上考虑，本课程的教材选用Kittel著，项金钟和吴兴惠翻译的《固体物理导论》，讲授该教材的前七章，侧重材料的电学性能知识点的讲授，减少力学和磁学等相关知识点的比重。例如在第三章晶体结合与弹性常量中，舍弃关于弹性常量的讲解，回避复杂的角标和矩阵方程，既可以减少学生的畏难情绪，又可将更多的精力放在第六章和第七章这些与材料电学性能相关的章节。此外，Kittel著《固体物理导论》这本教材比较注重物理结论，而在某些地方忽视了如何引出该结论的过程，如果只是照本宣科，必然会使学生对课程的内容产生怀疑，最终导致他们失去学习的兴趣。因此，在教授的过程中作者还取多家之长，对该教材忽略的重要过程进行补充，力争讲清每个知识点的来龙去脉。比如，在第六章自由电子费米气中，《固体物理导论》该教材直接引出了一维情况下能级的表现形式，这种不通过薛定谔方程的方式使学生感觉知识点比较突兀，缺乏心理准备。对此，我们在这部分补充了薛定谔方程的知识，而后自然地引出教材内容。通过这种做法不仅丰富了课堂教授的内容，使知识体系更趋完善，更在潜移默化中将对待工作认真负责的做人道理传递给学生，起到了教书育人的目的。
三、教学方法的改革
正如前面所述，固体物理学课程内容理论性强，比较抽象难懂，而学生由于种种原因并未打下学习该课程的基础。为了解决这一矛盾，作者首先将要用到的《量子力学》、《统计物理学》和《高等数学》中相关知识点在课堂上穿插讲解，为学生补缺补漏，解决先修课程不足的问题。其次，不拘泥、不追求烦琐的数学推导和演算，采用定性解释或数学推导与定性解释相结合的办法去解释固体的性质和结论。例如，在讲解费米-狄拉克分布时，如果从数学推导上去解释这一结论会十分烦琐，我们采用生活中汽车长队等红灯的例子去类比解释：将一辆辆汽车类比为固体中的电子，将红灯前的斑马线类比为固体中的费米能级，将红灯时没有汽车越过斑马线类比为0K下固体中所有电子排布在费米能级之下，将绿灯时首先是靠近斑马线的汽车通过斑马线类比为0K以上原费米能级附近的电子首先激发到高能级。这样就很容易让学生理解这一重要的结论，并且有助于树立学好这门课程的信心。此外，在讲解第六章自由电子费米气的过程中，首先给学生补充薛定谔方程的知识点，但由于他们没有学过《量子力学》课程，对薛定谔方程的讲解采用数学推导与定性解释相结合的办法：从能量守恒角度并引入几个重要的假设就能简单的导出薛定谔方程，使他们很快的掌握必要的先修知识。采用这样一些方法，可将一些较复杂、抽象的知识点以较为生动的形式传授给学生，改变了他们对这门课程看法。
四、课程考核方式的改革
学生成绩评定是教学过程的主要环节之一。目前常用的考核方式有闭卷和开卷两种形式，前一种形式主要考查课本内容，容易造成学生考前突击，死记硬背；后一种形式考查内容灵活，但学生往往对考试复习无从下手，一些学生甚至存在投机取巧的侥幸心理，放弃对所学内容的复习。结合固体物理学课程理论性强、内容灵活但又有大量基本结论和公式需要记忆的特点，作者采取半开卷的考试形式，即统一向学生发放一张A4大小的纸，学生在复习过程中可将他们认为重要的知识点归纳总结在这张纸上，而考试时可查阅这张纸上的内容。采用这种方法，避免了学生在复习过程中将大量精力放在结论和公式的记忆上，有助于督促学生对所学课程内容进行思考，从而提高了学生的综合素质。
总之，在新能源材料专业固体物理学课程教学过程中，要坚持以学生为本，以学生为主体，在充分认识本专业学生特点的基础上，不断改革，勇于实践，不断充实和完善自己，最终做到因材施教。
参考文献：
[1]冯端.固体物理学大辞典[M].北京：高等教育出版社，1995.
[2]韦丹.固体物理[M].北京：清华大学出版社，2004.
[3]文尚胜.材料学专业“固体物理”课程教学改革初探[J].中国科教创新导刊，2010，（10）：44-46.
[4]华中，刘惠莲，孙亚娟，孟祥东.固体物理课程建设的实践[J].吉林师范大学学报，2006，（01）：44-45.
[5]惠群，程南璞，陈志谦.材料学专业固体物理课程教学改革与实践[J].西南师范大学学报，2011，（36）：167-171.
[6]梅显秀.固体物理教学改革的探索与实践[J].大学物理，2010，（29）：43-45.
材料物理专业范文第3篇
[关键词]大学生就业；材料物理；创新创业
1引言
随着教育体制改革的人不断深入，我国高等教育体制持续优化，加之大高校连年扩招，“毕业即失业”成为很多大学生目前的现状，如何培养符合社会需求的合格大学生，成为高校面临的一项重要任务[1]。从南京邮电大学材料物理专业学生近两年就业情况来看，用人单位对毕业生的专业实践能力、社会适应能力、创新能力等综合素质要求愈来愈高。大学生在高校的传统教育模式下，所学专业存在脱离实践应用、实验偏重理论化、创新能力弱等问题。在国家倡导的大众创业、万众创新的背景下，大学生普遍存在缺乏创造性的思维，职业精神、契约意识、责任心较为薄弱等缺陷。教育部主办的“互联网+”创新创业大赛，为高校学子提供了较好展示自己创新创业想法的平台，促进高校毕业生与企业之间进行良好双向选择以及为高校学子提供了另一种就业可能性[2]。南京邮电大学材料物理专业，基于OBE理念，旨在培养具备功能材料尤其是光电功能材料设计、开发、制备、分析、应用能力的专门人才。围绕“互联网+”创新创业大赛机制，以调整教学方案和实验实践课程体系等多种方式，培养学生具有的良好的科学文化素养和社会责任感，最终目标使学生拥有较高的综合素质和创新能力。本文以材料物理专业为例，通过理论和实践教学体系改革优化，促进学生就业竞争力。
2完善理论课程体系，融入双创教育
目前多数高校开展创新创业教育，仅仅停留在单一的任选课，起到了科普作用，课程设置上缺少系统性的平台及创业相关的教师进行指导，很难起到实质性上的帮助。基于我院信息材料的特色，根据培养目标上动态调整理论课程，见图1。学生大一时通过《材料科学基础》课程了解到材料科学发展的最新进展，及学院的有机光电子材料的特色；大二时通过《计算机在材料中的应用》等课程，培养学生在材料物理专业中能够自行融入大信息思维；大三时学院通过《科技前沿导论》课程，邀请知名教授和企业负责人等途径，让学生们更加透彻领悟科学前沿知识和创业历程；大四通过优选实习基地、校地协同育人机制、与6家企业签定了校外实习实践基地等方式将社会优秀教育资源转化为教育教学内容。另外，我们从学生实际出发，通过前期发放问卷调查了解大学生们最需要的知识，之后进行课程调整，形成一套完整的创业课程系统。本课程系统涵盖创业初期到进入市场等一系列阶段的内容指导，并且对于学生观看过程中提出的任何问题均能反馈有效的意见。如何利用学生需要的信息整合推送，让他们在学习的过程中更好地理解“互联网+”的真正内涵，是建设平台需要重点考虑在内的因素[3]。在完善理论课程体系这一模式下，创新成果不断涌现，本专业学生获“小平科技创新团队”称号，并在“挑战杯”、节能减排大赛及专业技能大赛中屡获大奖。倡导“三三育人”理念，《“本科-硕士-博士互动”培养创新型人才的探索与实践》活动中获2013年江苏省高等教育教学成果一等奖。
3拓展实验实践教学内容，培养学生创新思维
大学生创新创业知识欠缺，应注重对大学生的综合技能的培养而不能局限于理论知识的学习。国家的相关政策和许多高校开展的创业教育与课程都只起到引导的作用，如何将学到的知识或科研成果应用到创业中，是培养学生创业思维的关键点。利用创新创业大赛等赛事，可以模拟真正创业的情形，因为很多复杂的的运营、市场竞争问题是需要亲自实践才能了解的，这为他们毕业后自己的尝试做好了铺垫。我校材料物理专业，主要聚焦光电功能材料，坚持“重视基础、强调交叉、彰显特色”的学科教学理念，见图2，依托学院教师百余项国家级、省部级科研项目，利用实验实践课程、大学生创新训练计划和竞赛作为纽带，加大将先进的科研成果引入我院实验教学体系的力度，设立院级创新项目以及通过参加竞赛等多种科研反哺教学方式，使学生掌握科学研究方法与科学精神，达到人才培养的目标。聘请扬子石化研究院、泰州巨纳新能源有限公司、中超新材料有限公司等单位负责人现场讲解。同时在组织学生参加“互联网+”创新创业大赛的过程中，学生们可以互相学习对方的优点，提升自己的交流，协作能力，并且尝试将自己的专业技能合理运用在创业方面，达到产品创新，理念创新。
4创新创业师资团队的建设
创业切勿依靠单纯的想象力，需符合市场需求，提供具有创新性的产品，以此为导向才能生存下去，对大学生创业方向的评估也有着重要意义。创新创业教育旨在让大学生树立正确的创新意识，能让大学生拥有独立思考的能力以及判断形势的眼光，可以让他们少走弯路，保持创业的热情。为此需要加强创业教育的师资团队建设，高素质的教师以及专业的市场分析师对于指导学生的创业路线有着极大的帮助作用。我院近年来，不断优化师资队伍，强化师德师风，强化教师实践能力培养。形成了一支由长江学者、国家杰青和领军人才领衔的高水平师资队伍。组建课程和实验教学团队，形成了学术研究与教育教学的良性循环。专业教授活跃在教学第一线，为本科生上课的比例为100%。另外，加强和相关企业合作，聘请企业人士对于尚在创业初期的大学生分析市场状况，藉由互联网+线上线下相结合的指导与实践，让大学生对于市场有着正确的认知。
5重树大学生正确的就业观
当代大学生就业出现“毕业人数多却用人荒”，疫情期间更是如此，造成了许多大学生错误的就业价值观。加之大学封闭、只专注学术的狭隘的教学培养模式，大学生们基本没有与社会接轨，对于毕业踏入社会就业缺乏实践的认知，大多活在自己的理想期望中，而社会需要的是有创造力的、有实践经验的全面型人才。针对这种情况，我院通过校企合作，学院积极组织学生参加创新创业大赛，吸引大学生参与；邀请校外专业的讲师或成功企业家来高校开设讲座论坛，为对开发创新项目感兴趣的学生提供理论支持和建议；通过第三方与学校合作的方式，由高校组织学生准备优秀的创新项目策划书，经过筛选或者投资者选择感兴趣的项目进行投资的方式，使得有创新创业精神的学生的才华能够施展。最终达到让大学生们提前了解职业行情，树立正确的职业就业价值观的目的。大学生创新创业大赛带来的好处，不仅仅是提供大学期间创业的机会，更重要的是改变现代大学生对收入、社会地位等传统考虑因素执着的错误观念，即使没能在大赛中脱颖而出，也能从整个流程中收获对于就业的全新认知以及丰富的实践经历，在毕业时更加从容、快速地融入到社会中[4]。
6提高大学生法律意识
双创教育中，法律问题也不容忽视。部分大学生创业者相关的法律意识淡薄，在面对诸多如版权问题的困境时，往往找不到解决问题的途径，很多为创新而做的尝试也可能会触碰到法律的底线。我院通过选择合适的慕课，鼓励学生参加法律人士的讲座等方式，提高创业者的法律意识，积极保护自己的知识产权。互联网+教育的一大特点是实时性，学生们对于相关法律法规的问题可以第一时间反馈到老师手中，并且通过软件系统便捷地得到反馈，让他们成为一批熟悉法律，尊重知识产权的高素质创业者。因此，在“互联网+”时代建立一套科学完善的创新创业法律教育体系[5]，从而增强大学生创新创业法律意识，也是我们下一步的工作内容。
材料物理专业范文第4篇
关键词 固体物理学 教学改革 教学方法
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.01.031
Solid State Physics Teaching Reform and Practice Adapt to Materials
Physics and Electronic Science and Technology Needs
LI Zijiong， SU Yuling， WANG Yongqiang， GONG Gaoshang
（School of Physics & Electronic Engineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）
Abstract Solid State Physics is physics and electronic material science and technology important professional courses， according to the needs of both professional features in the teaching content， teaching methods and capacity-building and improving other aspects of solid state physics curriculum reform and practice.
Key words solid state physics; teaching reform; teaching methods
0 引言
随着人才需求的不断变化和学科的发展，不同专业的课程体系和人才培养模式应与时俱进地作相应的调整和优化，不断完善和发展以适应专业特点和新形势下需求的培养目标。①②固体物理学课程主要研究固体（晶体）的微观结构特征、相互作用及其运动规律，并阐述其用途的学科。固体物理学课程是物理、材料、化学和电子等专业的基础课程。③但受传统教学内容、教学手段和有限课时等的影响，不少学生缺少对该课程在专业培养中的重要作用的认识，学习重视程度不够，缺乏学习积极性。因此，有必要根据不同专业方向特点，在教学内容、教学方法和考核体系等方面对固体物理学课程进行教学改革。
材料物理和电子科学技术是郑州轻工业学院物理与电子工程学院的两个专业，我们在这两个专业开设了固体物理学课程，分别制定了课程标准和课程教学目标。针对固体物理教学课程自身的特点，结合材料物理和电子科学与技术专业学生的培养模式和需要，根据多年对固体物理学在两个专业的教学实践，提出了关于固体物理课程教学根据专业不同需求的优化与调整方案，并在教学中进行了实践，取得了一定的效果。
1 根据专业特点，进行教学内容的调整和优化
固体物理学是一门综合性很强的课程，除了需要量子力学和统计物理、大学物理等方面的基础知识外，在传统的内容上也是增加了很多现代科技前沿的内容。由于不同专业学生的背景和培养目标的差异，在授课内容方面首先要进行一定的调整和优化。
材料物理专业是我校较早开设的传统专业，其目的是培养较系统地掌握材料科学的基本理论与方法，具备材料物理相关的基本技能和基本知识，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事教学、研究、教学科技开发教学及相关管理工作的材料物理高级专门人才。由于学生的材料和物理背景较好，考虑到该专业与固体物理学联系较紧密的特点，需要对传统固体物理学课程教学内容进行强化和延伸。
如在讲解晶体结构一章时，在让学生深刻理解晶体结构平移性和对称性特点的基础上，我们适当增加了材料结构分析方面的内容，除了晶体结构详细讲解外，对非晶体、准晶等也要做一定的介绍，并结合科研工作中常见的晶体缺陷问题，对相关材料进行分析，增加了如何利用X射线衍射分析晶体结构，并安排学生动手制备一些新材料，学习应用扫描电子显微镜、投射电子显微镜、XRD等工具对所制备材料的微观结构进行表征分析，从而加深学生对所学知识的理解，提高解决实际问题的能力，获得了对固体物理课程学习的主动性和针对性。
在讲述晶体结合一章，增加了氢键结合形成不同晶体的特点及规律，将共价性结合和金属结合的特点和规律采用第一性原理进行计算，并将结果进行课堂视频展示;在讲述金属、半导体电子结构章节中，有意识地增加了态密度、掺杂、能带调控等概念，在此基础上，适当分析一下半导体材料的电子结构对其电学和光学性质的影响，有意识地加强材料物理专业学生的分析和解决问题的能力。结合当前材料科学研究的新材料如石墨烯、二硫化钼等纳米材料、金属氧化物量子点等，进行了结构和潜在应用的分析，对拓宽学生的知识结构、开阔视野和提高学习兴趣起到了积极作用。
在讲解能带理论一章时，注重问题提出和解决的思路方法，将复杂的材料问题运用合理的物理近似处理方法，使材料物理专业能够把所学的物理知识和材料有机结合起来，并能够运用所学知识解决实际问题，通过实践，收到较好效果。
针对电子科学与技术专业主要培养学生从事与光电子器件应用与光电工程技术等工作，需要实际与理论相结合，并且能够把理论知识能够运用在生产与工作当中的要求，在讲述固体物理传统内容时，抓住物理过程的主要方面，构造简化的模型，进行有效的数学处理。教学过程紧扣物理模型和思想，适当降低知识难度，而且还要适当减少传统固体物理内容与电子科学和技术专业关联不大的问题。将与电子科学技术专业密切相关的能带理论、晶体缺陷、半导体电子伦和金属电子论等章节作为重点讲授的内容，同时也尽量保持知识的连惯性和系统性。
科技发展日新月异，不断出现的新技术和新发现为固体物理学课程内容的延伸不断开拓出新的研究领域。在教学实践中，我们将传统的固体物理学教学内容与日新月异的物理前沿内容间的关联有机结合起来，例如，与能带理论有关的LED、与晶体结构有关的C60、太阳能光伏电池的研究进展和应用、以及固体激光器等与光电技术相关的前言知识穿插在教学当中，强化学生的基础知识学习，提高学生的学习兴趣、明确学生的专业方向，拓宽学生的视野。
2 根据专业特色调整和优化教学方法
针对材料物理和电子科学与技术专业的不同特点，除了进行固体物理教学内容的优化调整外，在教学方法也要进行改革，以适应这两个专业的培养目标需要。
首先改变传统教师课堂一言堂的教学方法，将课堂主体交给学生，增加师生互动环节。课堂上老师把要讲授的内容以提出问题的形式展出，鼓励学生解答这些问题，充分发挥了学生的积极主动性。对于学生普遍不好理解和难懂的问题，教师再进行细致讲解，这样做到重点突出，有的放矢，充分实现教师和学生的课题互动，极大地提高了学生的积极性。同时加强习题课环节，任课教师事先将要讲的习题给学生，并安排学生分组讨论。课堂上，学生积极主动上台讲解习题的不同解答方法，并可对不同解答提出质议，这样既增强了学生理解和解决问题的能力，又极大提高了课堂效率。对不同专业学生，除了教学内容的侧重点不同以外，在教学方式方法上也体现出差别。如对材料物理专业学生，教学时要注重课堂教学内容的逻辑关系，强化对概念和规律的理解、记忆，对于与专业相关的理论，要求学生能够理论推导。而对电子科学与技术专业学生，提出“联想式教学法”，例如，从大学物理中的光和机械波传播的干涉和衍射现象引入倒格矢的概念，把抽象难懂的倒格子与光的波动性联系起来，从而联想到对微观粒子波动性的空间描述;从大学物理中声波和电磁场的耦合激化现象引领学生学习声学波和光学波的异同点;从光伏太阳能电池的原理入手联想到能带理论等等，从而加深对固体物理图像及物理本质认识，而不是仅仅停留在对概念和规律的推导和理解上。
其次是将生动直观的物理演示模型引入课堂教学实践中，提高课堂效率。我们将固体物理学课程中的相关难懂知识点，做成一系列教学模型，通过课堂演示，加深对学生对固体物理知识的理解和掌握。如讲解不同晶体结构时，我们分别演示了Si、Cu和NaCl等的不同晶体结构的原子排列模型;讲解晶体的对称性时，我们分别演示立方体、圆柱体、锥体等的模型，引导学生分析不同模型的对称特点，同时采用3D MAX 动画制作软件，将不同晶体结构制作成三维图像及视频，既形象又生动，充分调动学生的学习积极性。对于固体物理的能带理论一章，推导复杂，学生理解有一定的困难，针对理论推导不作重点要求的电子科学与技术专业学生，我们重点通过讲解模型建立和合理简化处理问题的物理思想，通过引入不同能带结构的半导体材料在LED、太阳能电池的应用，讲解晶体能带的特点和调控方法，加深了学生对这部分的重视和理解。
最后是重视课后反馈，增强学生的知识运用能力的提高。对学有余力的学生，我们结合院系的科研条件，安排一部分学生到实验室，协助老师做些科研工作，结合课堂所学知识进行应用指导。我们将MS、CASTEP等计算软件对电子科学与技术专业学生进行了培训使用指导，使学生能够利用计算软件建立基本模型，并进行能带、光电性质的计算， 进一步加深了学生对该相关知识的理解和应用能力的提高。利用课下时间，我们还引导学生运用不同数据库查阅相关外文文献，教会学生如何快速阅读文献，找到自己想要知道的信息，促进学生了解前沿课题研究的概况，对培养学生的创新和解决问题的能力起到了积极作用。
3 根据专业特色调整和优化考核体系
针对固体物理学课程在材料物理和电子科学与技术专业教学内容和教学方式的不同，对这两个专业的学生制定出相应的考核体系。平时成绩的计算上，除了传统的考勤、作业分以外还设置课堂奖励分，主要是对于课堂上任课教师提出的问题和安排的课题能够认真、积极准备，完成或回答较好的，可给予一定的分数奖励，以鼓励学生积极参与课程学习，充分发挥学生的创造性和主动性。
对于电子科学与技术专业的学生，主要采用平时成绩与期末考查相结合的评价形式，平时成绩和期末考查各占50%。平时成绩主要包含学生的考勤、作业、课堂回答问题、课下参加课题研究的情况，各部分所占比例也进行了细分，这有助于客观公正地评价学生对固体物理学课程学习的积极性和主动性。期末考查一般采用小论文的形式，小论文的题目涉及到本课程相关的前沿内容和本课程基础知识的应用，引导学生主动探索分析学科前沿动态和应用领域，提高学生的综合分析问题和解决问题的能力，有利于学生充分发表自己的见解，展现自己的能力，发挥自己的水平。
总之，随着科技发展的日新月异，传统固体物理学课程的教学已经不能很好地适应材料物理和电子科学与技术专业等不同专业学生的需要，在教学内容、教学方法和考核体系针对不同专业进行优化和调整，对培养不同专业的创新型人才具有非常重要的作用。
注释
① 付殿玲，郭文跃，赵联明.“固体物理”课程教学内容和方法的改革与实践[J].中国电力教育，2014.21：72-73.
材料物理专业范文第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.
