应用物理学专业《材料物理实验》教学改革探讨

根据当前高校实验教学现状，针对应用物理学专业特点，围绕培养富有创新意识和能力的人才培养理念，对材料物理实验教学内容、教学方法、考核方式进行改革和创新。实践证明，通过改革，学生创新能力、实践能力和综合素质得到明显提高。

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）.

[3]教育部.关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知[Z].教高[2005]8号.

[4]张枫.材料物理专业综合实验的教学改革与实践[J].中国水运，2007，（08）.

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