材料物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究論文
材料物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究論文
實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是隨著近代自然科學(xué)的發(fā)展興起的。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用一定的設(shè)備和材料，通過(guò)控制條件的操作過(guò)程，引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的某些變化，從中獲取新知識(shí)或驗(yàn)證知識(shí)的教學(xué)方法。
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材料物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究
材料是社會(huì)進(jìn)步、國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。材料技術(shù)業(yè)已成為國(guó)防科技、現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和高科技發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)，與信息、能源一起成為二十一世紀(jì)社會(huì)發(fā)展的三大支柱，且新能源產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)的發(fā)展又是以各種新材料作為支撐和基礎(chǔ)的。
材料領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，向擔(dān)負(fù)基礎(chǔ)教育和前沿研究的高等院校提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，普通高等院校的教學(xué)與科研工作者一直就如何培養(yǎng)適應(yīng)材料科學(xué)與工程領(lǐng)域高速發(fā)展需求、具有新的知識(shí)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才進(jìn)行教學(xué)探索。
材料物理是材料學(xué)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)材料化學(xué)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中占有相當(dāng)重要的地位。教學(xué)內(nèi)容通常被分為理論和實(shí)踐兩大部分。理論教學(xué)結(jié)合建筑類普通高校教學(xué)的特點(diǎn)，利用多媒體技術(shù)，講述案例并結(jié)合教師的前沿領(lǐng)域科學(xué)研究，講授材料物理性能及原理、新材料及其應(yīng)用等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為另一組成部分，依據(jù)建筑類普通高校本科生的培養(yǎng)目標(biāo)和以土木為特色的學(xué)科發(fā)展目標(biāo)，以素質(zhì)教育為中心， 啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)思維，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才構(gòu)建新的實(shí)踐教學(xué)體系。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是隨著近代自然科學(xué)的發(fā)展興起的。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用一定的設(shè)備和材料，通過(guò)控制條件的操作過(guò)程，引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的某些變化，從中獲取新知識(shí)或驗(yàn)證知識(shí)的教學(xué)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以使學(xué)生把直觀的實(shí)踐知識(shí)與材料物理性能知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又能全面了解知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立探索能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和創(chuàng)新意識(shí)。因此，在教學(xué)中，應(yīng)更重視讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。具體體現(xiàn)在以下方面。
一、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教材，體現(xiàn)建筑特色
教材的生命在于質(zhì)量。然而，國(guó)內(nèi)目前尚未出版材料物理性能實(shí)驗(yàn)課程的教材或輔導(dǎo)書(shū)，主要是由于很多高校均是根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)條件開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)， 且專業(yè)規(guī)劃和發(fā)展方向有所不同，導(dǎo)致同一課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相差很大。因此， 撰寫(xiě)一部針對(duì)性強(qiáng)、效果好、質(zhì)量高的實(shí)驗(yàn)教材是成功實(shí)施創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本條件。
結(jié)合吉林建筑大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向和基本條件， 組織經(jīng)驗(yàn)豐富的教師以加強(qiáng)基礎(chǔ)、緊跟前沿為前提，選擇有建筑和土木特色的實(shí)驗(yàn)選題，實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)充分提高學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的撰寫(xiě)摒棄“儀器說(shuō)明書(shū)”式的教條，以引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新和思考為目標(biāo)[3]。現(xiàn)已撰寫(xiě)了一部實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)， 2009屆開(kāi)始試用，并以不斷完善，提高教材質(zhì)量作為教研永恒的主題。
二、精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)建筑特色
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們結(jié)合我國(guó)1/3老舊建筑物要進(jìn)行節(jié)能施工及舊房節(jié)能改造，保溫板市場(chǎng)前景非?？捎^這一背景，以酚醛泡沫保溫板為樣品，使學(xué)生在學(xué)習(xí)掌握與材料熱學(xué)性能相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和基本測(cè)試技術(shù)的同時(shí)，拓寬認(rèn)知了建筑領(lǐng)域目前市場(chǎng)對(duì)酚醛樹(shù)脂的認(rèn)知度低，其輕質(zhì)、防火、無(wú)煙、無(wú)毒、無(wú)滴落等優(yōu)點(diǎn)尚未被民用建筑商接受，影響市場(chǎng)需求持續(xù)快速增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)，引發(fā)學(xué)生對(duì)先進(jìn)建筑材料如何與現(xiàn)實(shí)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)相接軌的思考。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅使學(xué)生對(duì)材料導(dǎo)熱機(jī)理有了更直觀的認(rèn)識(shí)和深入的理解，也使學(xué)生對(duì)開(kāi)發(fā)新材料并推廣應(yīng)用進(jìn)入市場(chǎng)服務(wù)社會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的渴望，有力的提高了他們的專業(yè)使命感及認(rèn)同感。
三、借助教師科研，開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)
教師前沿領(lǐng)域的科研活動(dòng)，使現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展中的新知識(shí)、新技術(shù)和新理論有效結(jié)合。引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研工作，就可以是學(xué)生充分接觸實(shí)驗(yàn)技術(shù)的現(xiàn)代性。通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生加入高強(qiáng)度混凝土的制備及表征課題組，其通過(guò)高強(qiáng)度混凝土材料的制備、強(qiáng)度性能測(cè)試及微觀結(jié)構(gòu)表征環(huán)節(jié)，既進(jìn)行了綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練，又接觸到了最新材料之一的碳纖維。使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容深度增加，廣度適宜，體現(xiàn)了知識(shí)多元化與教學(xué)滲透理念。
四、完善考核手段，重視創(chuàng)新能力
實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核采取“課程實(shí)驗(yàn)-綜合測(cè)試”方式。課程實(shí)驗(yàn)認(rèn)真執(zhí)行課前預(yù)習(xí)制度;課堂中要求學(xué)生分工協(xié)作，認(rèn)真操作;課后提交實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，尤其注重要求學(xué)生抓住完成實(shí)驗(yàn)的核心問(wèn)題，找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的主要因素并能對(duì)實(shí)驗(yàn)遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，教師按學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況綜合打分。綜合測(cè)試作為實(shí)驗(yàn)操作考試安排在學(xué)期末進(jìn)行，主要考察學(xué)生將所學(xué)的各種材料物理性能得以綜合運(yùn)用，應(yīng)用各種物理性能解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)的最終成績(jī)由課程實(shí)驗(yàn)(70%)和綜合測(cè)試(30%)組成，以求客觀真實(shí)反映學(xué)生理論與實(shí)踐結(jié)合能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
總之，材料物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)是材料物理課程教學(xué)的重要組成部分，可使學(xué)生加深對(duì)材料物理性能的基本理論、分析手段和實(shí)驗(yàn)技能的理解。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中優(yōu)化教材、精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)建筑特色、開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)、完善考核手段，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神及嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是科學(xué)作風(fēng)的新型高素質(zhì)人才的重要途徑。同時(shí)，在教學(xué)中，要不斷更新教學(xué)內(nèi)容，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，以提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題為己任，是材料專業(yè)教師應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任。