固体物理教学改革的探索与实践
基于应用型本科人才培养的固体物理教学改革探究
基于应用型本科人才培养的固体物理教学改革探究固体物理是应用型本科物理学专业的重要课程之一,其涵盖了材料物理学的核心内容,对学生进行科学素养和专业能力的提升具有重要作用。
但是,在教学实践中,许多教师和学生普遍反映,传统的固体物理教学方式存在单一和理论偏重的问题,难以满足现代应用型物理人才培养的需求。
因此,本文从应用型本科人才培养出发,探究固体物理教学改革的实践和思路。
一、应用型本科人才培养的要求应用型本科人才培养应重视学科知识与专业技能的融合,注重动手实践能力和创新精神的培养,强化工程素质和团队协作能力的培养,培养全球化视野和文化适应能力,促进人格全面发展和道德素养提升。
固体物理课程作为应用型本科物理专业的重要课程之一,其教学应紧密结合应用型本科人才培养目标,注重培养学生的专业实践能力和创新能力,同时注重学生的工程素质和团队协作能力的培养。
二、固体物理教学改革的实践1.将科研与教学有机融合将科研与教学有机融合是固体物理教学改革的重要方向。
教师在课程教学过程中,应以研究项目为主线,引导学生了解科研方向和实验技术,培养学生的科学研究兴趣和能力。
同时,通过讲授和实验操作,贴近研究进展,鼓励学生独立思考和创新,从而提升学生的创新能力和科研水平。
2.理论与实践相结合理论与实践相结合是固体物理教学改革的另一个重要方向。
传统的固体物理教学方式主要注重理论知识的讲解,忽略了对实验操作的重视。
因此,我们可以通过引入模拟实验和实物模型,建立虚拟实验室,让学生直观感受固体物理现象和规律,增加学生的实验技能,培养学生的动手实践能力。
3.问题驱动式学习问题驱动式学习是固体物理教学改革中的一个新思路。
传统的固体物理教学往往采用“教师举例讲解”和“学生照着例子做习题”的教学方式,缺乏问题意识和解决问题的能力。
因此,我们可以在课程设计中,围绕课程中的实际问题,提出问题,培养学生分析问题、解决问题和创新的能力。
固体物理教学改革的核心是要根据应用型本科人才培养的要求,深入考察固体物理学科的特性和学生的实际需求,制定能促进学生创新能力和实践能力提升的教学计划和教学方案。
“固体物理”课程教学内容和方法的改革与实践-文档资料
“固体物理”课程教学内容和方法的改革与实践自 20 世纪 50 年代以来,以固体物理的能带理论为基础,固体物理学得到了飞速发展。
科学家在磁学半导体、超导、激光等现代科学研究领域获得了重大进展,相关研究成果已经迅速转变为实际生产力,并带动了相关信息科学技术群的高速发展。
在 20 世纪 50 年代末,“固体物理” 被采纳为我国物理专业的一门基础课,是在物理专业课程设置上最为显著的一项改革。
[1]固体物理学通过研究固体的结构,及组成固体的粒子之间相互作用与运动规律来阐明其性能和用途。
固体物理学涉及的内容包括固体中的原子结构、晶体结合规律、固体电子运动方程及能带结构、金属导体的导电机制、半导体的基本原理、超导性的基本规律等,因此,“固体物理” 已成为物理学科和材料学科的专业主干课之一。
中国石油大学(华东)为教育部直属的行业特色鲜明的工科重点大学,目前“固体物理”课程已在材料物理、材料科学与工程、光信息科学与技术三个专业开设,并拟在应用物理学专业开设。
本文从中国石油大学(华东)(以下简称“我校”)目前的固体物理本科教学实际情况出发,针对不同专业对固体物理知识需求的不同,对课堂教学内容进行优化整合,并结合现代多媒体技术对教学手段和方法提出合理改革措施并在授课过程中进行了实践。
一、教学内容的改革与实践―― “一个平台,三个知识模块”教学模式的建立“固体物理” 课程内容丰富,体系庞大,涉及到“普通物理”“理论力学”“量子力学”“热力学统计物理”等多门课程,而目前国内各个高校“固体物理”课程的授课学时受到了总学时的限制。
因此如何在有限的学时内把固体物理的精髓讲授给学生,需要针对学生的不同专业特点和对固体物理的要求来精选授课内容。
我校有三个专业开设“固体物理”课程,分别为材料物理专业(64学时专业必修课)、材料科学与工程专业( 32 学时专业限选课)、光信息科学与技术( 32 学时专业限选课)。
由于各个专业的特点及对固体物理的要求不同,因此在授课过程中授课内容必定有所差异。
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索随着时代的发展和社会的进步,人们对教育的要求也越来越高。
尤其是在科学技术领域,新的知识和理论不断涌现,传统的教学方式已经无法满足学生的需求。
为了培养具有创新精神和实践能力的工程科技人才,教育部提出了“新工科”创新理念,强调培养学生的实践能力、创新能力和团队合作能力。
在固体物理这门课程中,传统的教学方法主要是通过教师讲授、学生听讲和做实验来进行。
这种教学方式缺乏互动性,学生的自主学习能力和实践能力得不到有效的培养。
为了适应“新工科”的要求,固体物理教学需要进行改革探索。
要引入项目式学习和案例教学的教学模式。
项目式学习是指学生通过承担一个项目的任务,进行自主学习和实践,从而培养他们的实践能力和创新能力。
案例教学是指通过实际案例来教授知识,培养学生的问题解决能力和团队合作能力。
在固体物理教学中,可以设计一些实际的项目和案例,让学生在实践中学习理论知识,并通过团队合作来解决问题。
这样不仅可以提高学生的学习积极性,还能培养他们的团队合作意识和实践能力。
要注重实践教学和实验教学的结合。
固体物理是一门实验性很强的课程,学生只有亲自动手进行实验,才能更好地理解理论知识。
在固体物理教学中应该增加实验环节,让学生亲自动手操作实验设备,观察实验现象,并进行数据分析和实验报告撰写。
通过实践教学和实验教学的结合,可以培养学生的实践能力、操作能力和数据分析能力。
要注重跨学科的融合和知识的综合应用。
固体物理是一个综合性强的学科,它不仅包括物理学的知识,还涉及到化学、材料学、电子学等多个学科的知识。
在固体物理教学中,可以将不同学科的知识进行融合,进行跨学科的教学和研究。
要注重知识的综合应用,培养学生的综合素质和解决实际问题的能力。
要注重培养学生的创新思维和创新能力。
固体物理是一个不断发展和变化的学科,随着科技的进步,新的理论和应用不断涌现。
要引导学生在学习固体物理的过程中,培养他们的创新思维和创新能力。
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索随着经济和科技的发展,新兴科技如人工智能、物联网、虚拟现实等正日益成为人们生活的一部分,对于人才的培养提出了新的要求。
为了培养适应新时代的科技创新人才,需要对传统的教学方法进行改革。
在这种背景下,结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革应运而生。
固体物理作为物理学的重要分支,研究物质的物理性质和行为规律。
传统的固体物理教学往往以理论知识的灌输为主,学生只停留在知识的表面,难以理解和应用到实际问题中。
需要结合“新工科”创新理念,改变传统的教学方法。
固体物理教学应注重培养学生的实践动手能力。
传统的实验教学往往只注重结果的呈现,学生只是被动地观察和记录数据,缺乏实际的操作和思考。
相反,以“新工科”创新理念为基础的固体物理教学改革应该将实践与理论结合起来,通过设计和搭建实验装置,让学生亲自动手进行实验,培养他们的操作能力和问题解决能力。
在教学中可以引入虚拟实验室或者模拟软件,提供学生独立设计实验、实践操作、数据分析和结论提炼的机会,让学生在实践中感受和理解物理规律。
固体物理教学应注重培养学生的创新思维能力。
随着科技的快速发展,许多学术问题已经找到了解决方法,学生需要培养的是遇到问题自主解决问题的能力。
传统的教学模式强调死记硬背和机械的应用,缺乏灵活性和创造性。
而在“新工科”创新理念下的固体物理教学改革中,学生应该被鼓励思考和解决问题的方法,培养他们的创新思维能力。
教师可以通过设置开放性的课题或者课后作业,让学生自主研究和探索,培养他们的创新能力。
固体物理教学应注重培养学生的团队协作能力。
在科学研究和工程实践中,团队合作是必不可少的。
传统的教学方法往往是以个人为中心,在个人学习成绩上下功夫,忽视了学生的团队意识和合作精神。
而在“新工科”创新理念下的固体物理教学中,可以引入合作学习的教学方法,组织学生进行小组讨论和合作实验。
通过合作学习,可以培养学生的团队意识和沟通能力,提高他们解决问题的能力。
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索随着社会的不断发展,新工科教育理念也逐渐受到关注。
在固体物理教学方面,如何结合新工科创新理念进行教学改革,已经成为当前教育界面临的一个重要课题。
本文将探讨如何利用新工科创新理念,进行固体物理教学改革的具体探索。
一、新工科创新理念的内涵新工科教育理念,是指以培养学生的创新精神和实践能力为核心,强调教育的目的是培养学生具备解决问题、创造价值的能力,具有科技创新能力的高素质人才。
新工科教育要求教学要更加注重学生的实践操作、创新思维和团队协作能力,培养学生解决实际问题的能力,提高学生的创造力和创新意识。
二、固体物理教学改革的现状目前,我国的固体物理教学普遍存在内容枯燥、理论知识偏多、实践操作不足等问题。
学生缺乏创新意识,对工程技术的知识掌握不够牢固,导致学生的创新能力和实践能力较为薄弱。
在固体物理教学中,我们可以结合新工科教育理念进行教学改革。
固体物理教学要注重实践操作环节,引导学生亲自动手实验,培养学生动手能力。
固体物理教学要注重培养学生的创新思维,引导学生学会提出问题、解决问题的能力,激发学生的创造力,提高学生的创新意识。
固体物理教学要加强团队协作能力的培养,让学生学会在团队中合作,提高学生的团队协作意识和能力。
1. 引入实验教学固体物理实验是固体物理理论的重要实践环节。
通过实验教学,可以帮助学生了解实际应用中的固体物理知识,培养学生的实践操作能力。
在实验教学中,可以设计一些创新性的实验项目,激发学生的好奇心和求知欲,引导学生从实践中学习,提高学生的创新意识。
2. 开展团队项目在固体物理教学中,可以设置一些团队项目,让学生分组合作,共同完成一个固体物理理论运用的项目。
通过团队项目的开展,可以培养学生的团队协作能力,提高学生的团队合作意识。
3. 创新思维培养在固体物理教学中,可以布置一些开放性问题,引导学生自主思考、探索解决问题的方法,培养学生的创新思维能力。
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索“新工科”是指以工程实践为导向,以跨学科综合为特色,注重学生能力培养的一种新型工科教育模式。
在这个新时代,为了培养更多适应当前社会和市场需求的工科人才,实现学科的转型升级,许多高校开始探索“新工科”教育模式。
其中之一就是加强实践和创新能力培养,这需要对传统教育进行改革。
固体物理是工科学生学习最为重要的基础科目之一,如何将“新工科”教育理念融入固体物理教学改革中,成为了一个亟需探索的问题。
在传统的固体物理教学中,由于固体物理知识较为抽象、复杂,教学内容较为死板,学生在学习过程中往往缺乏兴趣,难以理解和应用。
而“新工科”教育模式注重与工程实践相结合,这有助于提高学生对数学物理知识的理解和应用水平。
因此,固体物理教学应该更注重实践性、创新性和跨学科综合性,以提高学生的兴趣和实际应用的能力。
在实践性方面,教学应该更注重实验教学的内容和方法。
学生通过实验来感受和理解物理概念,能够更好地掌握固体物理的基本原理和分析方法。
比如,可以采用带有应用性的实验项目,如研究半导体材料的电子输运特性、设计晶体管电路等,让学生通过实际操作和数据处理来加深对固体物理学知识的理解和掌握。
在创新性方面,教学应该强调学生的创新思维和解决实际问题的能力。
在教学内容上,可以加入一些具有前沿性和应用性的课题,如纳米材料的电磁特性研究、材料的光电效应研究等。
通过这样的教学方式,不仅能够提升学生的创新思维能力,还能够让他们学习到最新的科研成果和前沿技术。
在跨学科综合性方面,教学应该与其他工科学科相互结合。
工程师的工作需要跨学科的综合能力,因此将固体物理学科中的知识和其他学科结合起来,如材料科学、电子学、光学、机械电子学等,能够更好地培养学生的跨学科综合能力。
总之,“新工科”教育模式提倡实践、创新和跨学科综合,这些理念在固体物理教学改革中的实践能够有效地提高学生的学习兴趣和实际应用能力。
然而,实现这些改革需要教师们的具体实践和探索,期待更多的高校和教师能够进一步研究、实践和探索“新工科”教育模式的方法和途径。
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索随着科技的不断进步和社会对科技人才的需求不断增加,高等教育也在不断地转型和创新。
其中,“新工科”作为当今国家教育改革的重要方向之一,旨在培养具备创新能力和实践能力的复合型工程人才。
因此,固体物理课程的教学改革也应顺应时代要求,结合“新工科”创新理念,注重探究和实践,培养学生的创新思维和实践能力。
一、课程教学内容的改革固体物理是物理学的重要分支,它关注固体物质中的电子结构、晶体结构、热学性质等方面的研究。
为了更好地贴合“新工科”要求,可以对原有课程内容进行调整和改进,注重发掘实践性的问题,建立联系更加紧密的教学体系。
比如,可以将课程内容按照电子结构、动力学、热学等方面进行划分。
具体地说,可以融入半导体器件、量子计算、纳米技术等前沿科技让学生深入了解物理学与实际应用之间的关系,学校也可以引导科研院所或企业对课程内容进行定制,紧密关注行业发展趋势。
为了让学生更好地理解固体物理理论与实践运用,可以对课程教学模式进行改进。
比如在教学中能够尽量少用干板、黑板,通过多媒体技术、虚拟实验、网络资源等,以更加形象、直观的方式展示固体物理实验的过程和结果。
教师还可以设计认知负荷合理的实验,并且要鼓励学生进行探究式学习、同行学习等互动学习模式,搭建良好的学习平台,提高学生的学习效率和质量。
三、课程评价体系的改革课程评价是检验教学效果的关键环节,也是学生学习的重要驱动力。
为了让固体物理理论与实践更好地结合,评价体系应该结合工程实践与科学研究,同时也应该根据“新工科”的特点,从学生的综合素质、实际操作能力、创新能力、团队协作能力等多个角度进行评估。
教师可以根据学生的个人情况进行“一对一”的辅导,并通过课程论文、设计报告、实验报告等多方式进行课程评估,让课程评价更多样化、真实可靠、考核全面。
总之,固体物理教学改革需要根据时代发展要求,注重学生的思维能力、实践能力和创新能力等方面的培养,让学生更好地理解固体物理学术理论,同时培养实际运用和解决问题的能力,使他们能够适应和带动高科技时代的发展。
材料专业《固体物理》课程教学实践探索
材料专业《固体物理》课程教学实践探索摘要本文从昆明理工大学《固体物理》课程的教学现状出发,结合材料专业学生的知识基础和学习特点,在实践教学中,将Material Studio软件的应用及二维材料研究前沿融入固体物理教学,使抽象概念形象化、具体化。
一方面,能使学生深刻理解相关的固体物理知识,建立清晰的物理图像;另一方面,激发学生对科研的兴趣,从而达到良好的教学效果。
一、引言《固体物理》课程涉及到量子力学、统计物理及等方面专业知识,衔接着固体的微观结构和宏观特性,如热学、光学、电磁学等各种物理性质。
固体物理知识虽然较少直接转换成现代应用技术,但它已经渗透到现代技术的方方面面,是新材料、新器件和新技术的基础学科。
材料改性的大部分原理和理论基础均来自于固体物理中的晶体学知识。
因而我们应该利用好本学科的优势,将材料学所涉及到的知识与固体物理的教学有机结合起来。
材料专业的学生在热力学、量子力学和统计物理等先修课程学习的内容较为浅显,物理基础稍显薄弱。
而固体物理本身具有很强的理论性,包含大量的理论和公式,如果按照书本内容从基本定理、定律出发进行数学推导演绎,会使学生陷入繁琐冗长的数学推导过程、难以形象、直观地理解相关概念,而不能领会本课程所表达的物理模型和思想,从而容易会出现畏难情绪,对本课程失去兴趣。
如何在有限的学时里让学生理解和掌握固体物理的基本知识,使学生对所学到知识产生认同感,提高他们的学习积极性,是材料专业《固体物理》课程教学中需要解决的问题。
近年来随着科技的进步,特别是纳米技术的兴起,要求人们越来越多的从微观角度认识材料的各种特性,在分子或原子尺度上设计新材料。
如果将这些科学技术前沿引入到课堂中,不仅可引发学生对固体物理知识的兴趣,还可以帮助学生更好地理解和掌握固体物理基本知识,同时开拓学生的视野。
为了提升学生抽象思维能力,我们在课堂教学中,将Materials Studio(MS)软件应用有效地结合到《固体物理》课程教学当中,可使学生较为清楚地掌握晶体结构、理解晶体的结合等基本概念,使抽象问题具体化,提高课程的学习效率。
面向准研究生的固体物理课程教学改革探讨
面向准研究生的固体物理课程教学改革探讨
随着社会的发展,科技的进步,固体物理学作为现代物理学的重要分支,越来越受到人们的关注。
固体物理学已经从早期的微观结构研究逐渐扩展到宏观性质的探究,与材料科学工程和现代信息技术等领域有着密切的联系。
因此,固体物理学的教学也逐渐成为各高校物理专业的重点课程之一。
而面向准研究生的固体物理课程则更具挑战性,需要更深入、更高层次的学习。
当前固体物理课程教学面临的问题是,传统的教学模式常常偏重理论知识的灌输,缺乏与实际应用紧密结合的教学内容,导致学生对课程的兴趣和积极性不高,难以掌握学习的重点和难点。
因此,对于固体物理课程教学的改革,应有以下几个方面的探讨:
一、加强实践教学,提高学生的实际动手能力
固体物理学的理论知识十分丰富和复杂,但学生往往难以真正掌握其中的核心内容和基本原理,因此在课程教学中应更加注重实践教学的环节。
可以通过实践操作、案例分析等方式,让学生在实践中更好地理解理论知识,提高其实际动手能力。
二、优化教学方式,提高学生的学习积极性
传统的教学模式往往枯燥乏味,难以激发学生的兴趣和学习积极性。
因此,在教学中应更多地采用以学生为主体的教学方式,鼓励学生积极参与课堂讨论,提高其思考能力和解决问题的能力。
三、融入现代科技,增强课程内涵
固体物理学是现代科技发展的基础之一,因此在教学中应将现代科技元素融入课程当中,让学生了解固体物理学与其他学科领域的联系,增强课程内涵和实践价值。
总之,固体物理课程教学的改革需要考虑到多方面的因素,才能更好地满足学生的实际需求,提高教育质量和实践能力。
它的重要性和现实意义也越来越被人们所认识并关注。
微电子专业“固体物理学”教学改革的探索
微电子专业“固体物理学”教学改革的探索一、教學内容与课程体系的改革教学活动中,我们以培养创新型应用人才为目标,提倡以学生为中心,以学生学习产出为导向,制定有效的教学策略。
对课程体系进行有效改革,使教学达到知识、能力和素质的目标培养。
1.固体物理学发展史激发学生兴趣现代固体物理学中,每一个新理论的提出都有其独特的历史背景,在讲述理论之前,可先叙述该理论的历史背景和发展历程,以活跃课堂气氛,激发工科学生的学习趣味性。
例如,在讲述固体物理之前可先回顾一下微电子学的发展史,美国贝尔实验室的肖克利成功研制出世界上第一个晶体管。
随后,以诺依斯为首的著名“八叛逆”年轻科学家创建了仙童半导体公司,其中,天才科学家赫尔尼的平面处理技术标志着硅晶体管批量生产的飞跃,摩尔博士天才地预言了经典的“摩尔定律”,进而创立了寓意集成电子的“Intel”公司,两年后,世界上第一款CPU-Intel 4004诞生了,成就了小芯片征服大世界。
在讲述X射线理论时,引入德国科学家伦琴发现X射线的过程,并介绍伦琴夫人带结婚戒指的手骨像照片,具有历史意义的世界上第一张X光片——表明人类可借助X射线透视骨骼。
同时讲解X射线在实际生活的应用领域,并且延伸到不同波段光谱的应用,无线电波、可见光、γ射线等都是电磁波,它们按频率顺序构成了电磁波谱。
其中无线电波用于电视和无线电广播;微波多用在雷达或其他通讯系统;可见光是人们所能感知的波段;紫外线化学效应最强;γ射线是伴随放射性物质或原子核反应发出,对生物具有很强破坏力等。
在固体物理教学中,适当介绍著名科学家获得伟大成就的史实,可培养学生科学的“三观”、方法论和严谨的思维,对微电子专业学生逻辑能力的培养有着重要的帮助。
2.科学前沿知识开拓学生思维固体物理课程的突出特点是接近前沿科学成果,如随着石墨烯、二维过渡金属硫化合物和有机无机杂化钙钛矿等纳米材料的兴起,纳米技术在微电子学领域的研究开始深化拓展。
因此,根据教学内容有选择地介绍该领域的最新研究进展和研究成果,不仅使学生了解微电子学的发展动态,扩展学生的视野,同时使学生对所学习的固体物理学知识点能更深入理解、巩固和应用。
基于应用型本科人才培养的固体物理教学改革探究
基于应用型本科人才培养的固体物理教学改革探究随着社会发展和科技进步,高等教育的目标也在不断调整和改变,培养具有应用能力的人才成为当今大学教育的重要任务。
固体物理是物理学的重要分支,也是应用广泛的学科之一。
面对应用型本科人才的培养需求,固体物理教学改革也变得非常必要。
应该改变固体物理教学的传统模式。
传统的教学模式以传授知识为中心,学生在课堂上被动接受教师的讲解。
这种教学模式忽视了学生的主动性和实践能力的培养,不能满足应用型本科人才培养的要求。
固体物理教学应该采用以学生为主体的教学模式,注重培养学生的实践能力和创新能力。
可以通过实验教学、小组合作学习、案例教学等方式,激发学生的学习兴趣和学习动力,提高应用能力。
固体物理教学应该注重跨学科的教学内容。
随着科技的发展,固体物理与其他学科的交叉融合越来越多。
在材料科学、纳米科技、光电子学等领域,固体物理的应用非常广泛。
固体物理教学应该与其他学科的教学内容进行合理的结合,开设多学科交叉的课程,培养学生的综合应用能力。
可以邀请相关领域的专家进行专题讲座,拓宽学生的知识面和思维方式。
固体物理教学应该注重实践能力的培养。
固体物理是一门实验性很强的学科,学生只有亲自动手实验,才能更好地理解和掌握相关原理和方法。
固体物理教学应该注重实验教学的开展,给予学生更多的实践机会。
可以开设实验课程,让学生亲自操作仪器,进行实验研究。
还可以组织实践性的教学活动,如走进企业、参观科研实验室等,让学生接触实际工作环境,提高解决实际问题的能力。
固体物理教学应该注重创新能力的培养。
固体物理是一个发展迅速的学科,新的研究成果和理论不断涌现。
固体物理教学应该注重培养学生的创新思维和科研能力。
可以通过课程设计、科研项目等方式,引导学生进行科学研究,培养他们的创新精神和科研能力。
可以组织学生参加学术交流会议、竞赛活动等,让学生拓宽视野,提高学术水平。
基于应用型本科人才培养的需要,固体物理教学改革是必要的。
固体物理教学改革的实践与思考(1)
第24卷第12期No.12Vol.24内江师范学院学报JOURNAL OF NEIJ IANG NORM AL UNIVERSITY固体物理教学改革的实践与思考郭 云 东*(内江师范学院物理与电子信息工程学院, 四川 内江 641100)摘 要:针对固体物理课程理论性强,科技发展迅速的特点,以黄昆所著 固体物理学为范本对固体物理教学内容、教学方法的改革进行了一些探索,以期固体物理的教学能紧跟发展的步伐.关键词:固体物理;教学改革;教学方法中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1671-1785(2009)12-0093-030 前言过去,人们只知道物质有三态,即气态、液态和固态.20世纪中期,科学家确认物质有第四态,即等离子体态(plasm a).1995年,美国标准技术研究院和美国科罗拉多大学的科学家组成的联合研究小组,首次创造出物质的第五态,即!玻色∀爱因斯坦凝聚态#(2001年度诺贝尔物理学奖),2004年初,此小组又宣称发现了费米子凝聚态,即!第六态#.但是,这两种状态目前只在实验室里极低的温度下才能够实现,在地球上的自然界中还没有发现.不过,不排除宇宙间有所存在.通常意义下的固体是指在承受切应力时具有一定程度刚性的物质,包括晶体和非晶态固体.固体物理学是研究固体的性质、微观结构及其各种内部运动,以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的学科.对于固体的研究,在相当长的时间里,人们主要是对晶体的研究(这也是本文讨论的出发点),如18世纪,阿维对晶体外部的几何规则研究;1850年,布喇格导出14种点阵;费奥多罗夫在1890年、熊夫利在1891年、巴洛在1895年,各自建立了晶体对称性的群理论(固体的理论发展的基本数学工具);1912年,劳厄等发现X射线通过晶体的衍射现象,证实了晶体内部原子周期性排列的结构; 1913年,布喇格父子建立了晶体结构分析的基础等等.固体物理学真正成为物理学的一门分支学科是20世纪40~50年代,当时在大学物理专业开设这门基础课的目的是为了适应科学技术的步伐,此举是当时物理专业课程设置上最显著的一项改革.随着科学技术的发展,固体物理学的研究内容愈来愈丰富,其手段也愈来愈多样化,据不完全统计,目前全世界有60%的物理工作者在从事固体物理的研究,而与之相应的是固体物理教学内容和教学方法都愈显陈旧,大多数教学还停留在20世纪80年代的水平.从科学知识的更新和人才的培养上来说,固体物理的教学内容以及教学方法的改革都势在必行.本文结合作者在固体物理教学的体会,针对教学内容、教学方法和手段等方面提出一些改革措施,谈几点看法,以期得到大家的指正.1 教学内容的优化本文以黄昆老先生所著的 固体物理学[1]为例.黄昆老先生的 固体物理学是一本经典的教科书,其十三章内容涵盖面大,涉及了固体物理学的基本问题,即固体中原子怎样排列和结合?这种结构是如何形成的?在特定的固体中,电子和原子取什么样的具体的运动形态?它的宏观性质和内部的微观运动形态有什么联系?各种固体有哪些可能的应用?探索设计和制备新的固体,研究其特性,开发其应用等.十三章内容是以后从事固体物理科学研究的基础,因此固体物理学是物理学专业的一门不可∃93∃收稿日期:2009 08 30作者简介:郭云东(1975-),男,四川遂宁人,内江师范学院副教授.内江师范学院学报第24卷第12期缺少的专业课.正如前面所说,固体物理学研究的内容的丰富和手段的多样化,要求在传统固体物理教学内容的基础之上进行适当的知识延伸和拓展,结合原教学内容适时把前沿和热点方面的知识引入课堂教学.这样做主要有以下三点价值,一是适应科学发展对高等教育提出的要求;二是强化固体物理的基础知识,拓宽学生的知识结构,开阔视野,提高学习兴趣;三是为学生进一步学习这些知识设置!接口#.固体物理的发展又提供了丰富的素材,如准晶、非晶、人工超晶格、复合材料和纳米材料、高温超导体、光电子激光材料、超导量子计算机材料的开发和应用等,教师可结合自己的教学实际和特点进行取舍,向学生展现固体物理学的丰富内容.在进行知识延拓时我们采用!宜简不宜繁,宜短不宜长,宜定性不宜定量#的具体作法,在操作中,特别注意不能喧宾夺主,这样操作有利于新旧内容之间的联系、区别和发展,使学生对所学的知识能理解、巩固和应用[2].如在第一章晶体结构的教学中,以晶体结构的平移性和对称性(群论)为指导,以用X射线衍射实验方法确定晶体结构为线索,阐明了现代晶体学的建立过程,同时联系X射线特征、空间群表向学生阐明第一章的基础作用.在第二章晶体结合的教学中,以离子键和共价键特征引申到科研热点新型宇航材料NiAl、T iAl,金属氢化物,超导二硼化镁等金属间化合物,使学生对材料的结构决定性能这一关系有了具体生动的理解,当然石墨和金刚石是极其鲜明的例子.在讲到第三章晶格振动时,我们抓住一维单原子链、一维双原子链、掺入替代杂质和填隙杂质的一维单、双原子链,以及纳米晶粒的一维链振动的相关模型,简单而系统地展示了晶格振动的频谱特征和带隙、局域模的存在方式,使学生对晶格振动的各种模式有了较形象的认识,并将杂质的尺度大小对振动谱产生红移的最新发现,用这些振动模型很自然地得到解释,同时也容易激起学生对纳米新型功能材料如C60的思考和探索.在讲解第四章能带理论时,紧密围绕布洛赫定理,抓住一维周期势场中电子运动的能带特征,以导体、绝缘体和半导体的能带结构的电子填充的本质区别为线索,通过阐明改变能带结构可以实现金属\绝缘体的转变,进而把这一思想延伸,从Wilson转变作为!接口#,将目前国际上研究的热点问题,如用Wilso n转变的方法,人工制造金属氢的工作介绍给学生,由此引发出学生对能带结构改造而获得新型功能材料的方法的思考,对课程的内容有了更深的理解.在讲解第十二章晶体缺陷时,以晶体结构=点阵+基元+缺陷,说明缺陷存在的普遍性、客观性.进而分析缺陷存在利与弊,突出人类对!缺陷#的利这一面的控制与成功.通过精心选择,既重视基础内容,又结合现实应用热点和科研前沿,达到优化教学内容的目的.2 加强教学的针对性关于教学方法的论述已经有很多文献,这不是本文的讨论范畴,本文也不做此方面的讨论.教学中对于各种方法的应用应该是极为丰富的,固体物理的教学也是如此.在此节的讨论中,文中将以笔者实际教学的经验有针对性地谈及在固体物理教学的应用中效果较为明显的几种方法,借此抛砖引玉.固体物理理论性较强、体系庞大、内容丰富,比较抽象难懂,学生学习起来有时感觉比较枯燥,不知道自己所学的理论如何在解决实际问题中得到应用,在教学和学习中易陷入理论学习与实际应用相脱节的状况.针对这一问题,我们在教学过程中注意联系实际应用,教学中给学生提供线索和指导.在固体物理教学初期,教师应为学生罗列主要的参考资料:专著、中文专业期刊、网站等(以中文为主),如在第一章晶体结构的教学中,可以在中文专业期刊中给出维普网和CNKI期刊网,还可以给出晶体之星网站http://ww w.crystalstar.o rg/、晶体结构解析联合网站http://15151.5d6d.co n/、剑桥晶体数据中心网址(英文)http:/w w /等引导学生学习.固体物理教学中期,教师给学生指出一个方向要求学生自行查阅相关中文文献,如在第三章晶格振动与晶体的热学性质的教学中,我们以晶体的热力学性质为调研题目,引导学生从百度、Goo gle、专业期刊(网维普网、CNKI期刊网、中国学位论文全文数据库、Science Citatio n Index Ex pand ed∀SCI EXPANDED(ISI)引文数据库)等方式调研查阅相关中(外)文文献.教学后期,教师要求学生自选方向查阅相关中(外)文文献,并以读书笔记的形式完成作业,鼓励学生结合课本写出自己的认识和体会.通过这样循序渐进的过程,使学生不但掌握文献查阅方法,更重要的是引导学生对固体物理这一门抽象的理论联系了实际,从而了解固体物理的基本应用,知道了为什么学的价值.在此基础上,对教学班级进行分组(以3到5人为宜),开展小论文∃94∃2009年12月郭云东:固体物理教学改革的实践与思考写作(主要是对以前的研究总结归纳),从而加深理论理解,提高学习兴趣.我们将这一部分内容与作业、课堂回答问题一起作为整个考核的组成部分,调动了学生的积极性,也是在探索采用更多形式的考核方法以及如何更加科学的考核学生的学习成果[3].到目前为止,理论物理的高水平成果以及固体物理的研究热点,绝大多数发表在外文特别是英文期刊上,学生通过专业英语的学习可以进一步了解固体物理的研究成果.要引导学生在理论物理方面扩展视野,就需要适当运用英语教学,逐步提高学生的专业英语水平,为其阅读专业外文资料奠定良好的基础.大三、大四的学生,已具有一定的英语水平,但专业英语的水平却不高,我们在固体物理的教学过程中,适当给出一些章节题目或专业术语的英语表达方式,使学生学到的英语知识在专业课的学习中得到一定程度的应用,逐步积累,提高学生专业英语的水平,这为学生查阅本学科的外文资料奠定了一定的基础.同时依据前面的分组,要求学生对英文文献进行翻译,对国际学术动态有一定的了解,进一步激发学生学习的能动性,培养学生的科研意识和能力.黄昆先生的 固体物理学 体系采用的是!固体物理基本理论+分支学科应用#的理论与应用相结合的体系.在基本理论的学习过程中较为抽象,这使得学生在学习过程中感觉!空洞#,而现代教育技术的合理的应用恰好可以解决这一问题.如讲解晶体结构时,可以在网络上搜集大量晶体结构图给学生以直观的感受.笔者认为,最好是向学生介绍使用Crystal office(简称CO)程序,如CO98.此程序简单、但所含的信息量大,基本上覆盖了晶体的全部空间群,并可以让学生自己通过软件为晶体建立空间结构,通过三维图形清晰地展示晶体空间结构,这样使抽象的物理图像变得具体而生动,从而很好地解决晶体空间结构教学!呆板#的问题.讲解固体物理学原胞选取时,通过CO98演示固体物理学原胞的选取过程,可以清晰、直观地向学生展示原胞这一抽象的概念.总之,合理的利用现代教学手段,可大大激发学生的学习兴趣,明显提高教学效果,同时使得教与学都充满乐趣.适当引入现代研究手段教学,使固体物理教学与时俱进.教学中引入M S 、CRYST AL03、GU LP 等程序,使学生能理解现代理论物理的一些研究手段,并通过这些程序演示晶体结构、晶体的热力学性质计算、晶体能带的计算等内容,使学生更为系统地掌握固体物理的研究方法.如课程讲解中,以利用CRYST AL03程序模拟立方氮化硼(c-BN )的热力学性质为例.此过程中,我们首先对立方氮化硼结构进行分析(闪锌矿结),其次选用密度泛涵的方法对其选用基矢,再次使用M onkhor st -Pack scheme 方法对布里渊区操作,在此基础上通过计算可得到立方氮化硼的热力学性质.这一过程,是较为综合的应用,学生可较为清楚地掌握晶体结构、基函数、布里渊区以及目前固体物理的理论研究方法,使学生感觉学有所用,从而激发学生的学习能动性,提高本课程的教学质量.参考文献:[1]黄昆,韩汝琦.固体物理学[M ].北京:高等教育出版社,1997.[2]华中,宋春玲,刘研.固体物理教学改革的探索与实践[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2004(04).[3]阎军锋,王雪文,张志勇,等.讲授 固体物理学 的探索与实践[J].高等理科教育,2001(05).The Practic e and Thinking about the Reform ation of Solid Physics T eachingGU O Yun dong(Scho ol of Phy sics and Electro nic Info rmatio n Eng ineer ing,Neijiang No rmal U niver sity;N eijiang ;Sichuan 641100,China)Abstract:A cco rding to the character istics o f v ery str ong theor etic and t he rapid development o f science and techno log y,the refo rming st eps in teaching co ntent s and teaching means have been pr esented in this paper.Ex pect to keep up w ith t he de velopmental step.Key w ords:so lid physics;teaching r eformat ion;teaching method (责任编辑:李伟男)∃95∃。
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索新工科是一种新型的教育模式,它强调工程与科学的紧密结合,培养学生的创新能力和实际应用能力。
固体物理作为新工科的一个重要学科,传统的教学方式已经不能满足现代社会对工科人才的需求。
为了适应新工科的需求,我们需要对固体物理教学进行改革探索,结合新工科的创新理念,培养学生的实践能力和创造力。
在固体物理教学中引入实践环节是改革的重要方向。
传统的固体物理教学往往只注重理论知识的传授,忽视了学生对实际问题的理解和解决能力的培养。
新工科强调实践,要求学生通过实践项目进行学习,提高解决实际问题的能力。
在固体物理教学中,可以引入实验环节,让学生亲自动手进行实验操作,从实验中感受物理原理的应用,提高实践能力。
可以组织学生参与实际问题的解决,如设计一个新材料的结构,或优化一个器件的性能,让学生通过实践锻炼创新能力。
在固体物理教学中加强跨学科的融合。
新工科强调工程与科学的结合,要求学生具备跨学科的能力。
在固体物理教学中,可以引入其他学科的知识,如化学、材料学等,与固体物理知识相结合,从而培养学生的综合能力。
可以通过讲授材料的化学成分和物理性质,让学生理解材料的特性对器件性能的影响,并从多个学科角度进行分析和解决问题。
这样既能提高学生的跨学科能力,又能加深学生对固体物理知识的理解和应用。
在固体物理教学中注重学生的创造力培养。
新工科强调创新能力的培养,要求学生能够主动思考和提出新的想法。
在固体物理教学中,可以通过案例分析和项目研究等方式培养学生的创造能力。
可以给学生一个实际问题,让学生自主设计和制作解决方案,并进行测试和改进。
这样的教学方式可以激发学生的兴趣,培养学生的创新思维和动手能力。
也可以通过学生报告和讨论等形式,鼓励学生积极发表自己的观点和想法,提高学生的表达能力和团队合作能力。
科研反哺教学的固体物理学课程教学改革与实践
科研反哺教学的固体物理学课程教学改革与实践科研反哺教学的固体物理学课程教学改革与实践随着科学技术的不断发展和进步,科研与教学已经逐渐成为密不可分的关系。
教学作为科学的一部分,需要依据科研成果进行更新和改进,而科研可以通过教学来扩大其影响力和传播效果。
对于固体物理学这门基础学科来说,科研反哺教学使得课程的教学改革和实践成为可能,为学生带来更好的学习体验和知识理解。
首先,固体物理学的科研反哺教学使教师能够将最新的科研成果和前沿知识带入课堂。
学术界的科学家们经过多年的研究和实践,其研究成果可以帮助学生更好地理解固体物理学的基本概念和理论。
通过将科研成果应用到教学中,教师能够准确而直观地向学生展示课程内容,使学生对课程的理解更加深入和全面。
同时,科研反哺教学还能够激发学生的学习兴趣和好奇心,帮助学生培养科学思维和研究能力。
其次,科研反哺教学可以推动教学方法和教材的更新和改进。
教学方法的更新和改进对于提高课程教学质量和学生学习效果至关重要。
通过科研反哺教学,可以发现和挖掘更加适合学生学习的教学方法,并将其应用到实际教学中。
例如,可以采用案例分析、实验教学、课内外互动等多种教学方法,使学生能够主动参与和思考,提高他们的学习积极性和动手能力。
此外,科研反哺教学还可以推动教材的更新和改进,将最新的科研成果融入到教材中,使教材具有更强的实用性和现实性。
再次,科研反哺教学可以促进学术界和教育界的相互交流与合作。
学术界和教育界作为科研与教学的两个重要领域,其相互交流与合作对于推动科研与教学的发展具有重要意义。
通过科研反哺教学,学术界的科学家可以通过讲学的方式将自己的研究成果传达给学生,并从学生的反馈中了解到科研成果在教学中的应用效果。
教育界的教师可以通过与学术界的科学家合作,将科研成果与教学相结合,共同推动教学质量和科学研究的发展。
最后,科研反哺教学需要充分利用现代技术手段来支持和促进。
随着信息技术的快速发展,现代化教育技术已经成为固体物理学课程教学的有力辅助工具。
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
结合“新工科”创新理念的固体物理教学改革探索
“新工科”是指新一代工科教育的发展方向,它强调跨学科融合、实践创新和工程实践能力的培养,旨在培养具有创新能力和实践能力的工程技术人才。
固体物理作为工科教育中的重要学科,其教学改革也需要与“新工科”理念相结合,注重培养学生的创新思维和实践能力。
固体物理教学应注重实践环节的设计。
通过实验和实践环节的设置,可以使学生更加深入地理解和掌握固体物理的基本原理和现象,并培养他们的动手能力和科研思维。
可以结合实践教学资源,开展实验教学,让学生亲自操作仪器设备,进行实验研究,培养他们的实验操作和问题解决能力。
还可以组织学生参与科研项目或工程实践,让他们亲身体验科学研究和工程实践的全过程,从而培养他们的实践创新能力。
固体物理教学应注重跨学科融合。
固体物理学科涉及到物理学、化学、材料学等多个学科的知识,因此在教学中应强调不同学科之间的融合。
可以组织跨学科的团队教学,例如在物理学院和材料学院之间建立合作,共同开展教学和科研项目,让学生接触到不同学科的知识和思维方式。
还可以邀请不同学科的专家来开设课程或进行专题讲座,增加学生对相关学科的了解和认识,培养他们的综合素质和跨学科思维能力。
固体物理学课程思政教学的探索与实践
固体物理学课程思政教学的探索与实践“科技之立足于政,创新之源于思”——固体物理学课程思政教学的探索与实践固体物理学课程思政教学的探索与实践固体物理学是实验物理的重要内容之一,它在学科发展中占有重要的地位。
目前,在固体物理学课程思政教学过程中,存在许多挑战和问题。
解决固体物理学课程思政教学中存在的问题,探索和实施科学合理、平衡、科学化、先进性的固体物理学课程思政教学模式是迫切需要探索实施的话题。
下面,我将就固体物理学课程思政教学的探索与实践进行深入探讨:一、探索固体物理学课程思政教学模式1、确定思政教学知识点。
在固体物理学课程思政教学模式的探索实施中,首先要确定思政教学的知识点,即教师应该在课程思政教学中掌握的、可以覆盖固体物理学基本理论、基本知识及能够引导学生认同固体物理学基本原理和ldquo;五种社会主义核心价值观;的知识,例如国家和社会主义科学前沿理论等观念。
2、理论与实践结合。
探索实施固体物理学课程思政教学模式,会议理论知识和实际应用相结合,使学生在理论知识的学习过程中,得到充分的实践操作,达到理解和掌握的目的。
例如,学生可以通过实际实验开展深入学习,以加强对固体物理学知识的理解和掌握,也可以通过实际应用深入理解思政知识。
3、注重实践与评价探索实施固体物理学课程思政教学模式,应在实践操作中加强思政教育,突出实践教学方式。
因此,教师可以通过有效的实践操作方式,进行针对性培养学生的思维能力,指导学生思考问题,培养学习态度和分析问题的能力,完成实验项目的任务等,帮助学生更全面的理解实践固体物理学课程思政教学的内容。
同时,需要注重评价,对学生的总结体会和实验节选进行评价,从而建立正确的评价机制,引导学生正确地学习思政。
二、实施固体物理学课程思政教学1、学习计划编制。
教师应根据课程教材中的思政内容,在课程学习计划中编制相应的内容,确定教学安排,并在教学中加入思政教育相关内容,通过引导学生学习,使学生更好地掌握固体物理学及其相关的思政理论。
面向准研究生的固体物理课程教学改革探讨
面向准研究生的固体物理课程教学改革探讨随着科学技术的不断发展,人们对固体物理学研究的需求也越来越大。
固体物理学是物理学的一个重要分支,它探索固体的基本结构和性质,为材料科学、纳米科技和电子工程等领域的发展提供了重要支撑。
固体物理学的教学在大学物理专业中占据着重要的地位。
传统的固体物理学课程教学模式已经无法适应当代科学教育的需求,亟需进行改革和探讨,尤其是面向准研究生的固体物理学课程。
本文将围绕这一问题展开讨论,提出相关教学改革的思路和措施。
一、面向准研究生的固体物理课程特点固体物理学是物理学中的一门重要课程,它主要研究固态材料的结构、性质和行为。
面向准研究生的固体物理学课程,是为了满足学生深入学习和研究固体物理学的需求而设置的。
与本科阶段的固体物理学课程相比,面向准研究生的固体物理学课程具有以下几个特点:2. 理论和实践相结合:面向准研究生的固体物理学课程需要更加注重理论和实践相结合,培养学生动手能力,锻炼学生解决实际问题的能力。
3. 突出研究导向:面向准研究生的固体物理学课程需要突出研究导向,注重学生对最新研究成果的了解及相关研究方法的掌握,培养学生的研究思维和科研能力。
以上特点使得面向准研究生的固体物理学课程更具挑战性和深度,也使得教学改革必不可少。
接下来,将从课程设置、教学方法和教师角色等方面进行教学改革的探讨。
1. 课程设置方面:针对面向准研究生的固体物理学课程,应该合理设置课程内容,突出专业核心知识和热点前沿,充分体现研究导向。
可以增加以最新研究成果为主要内容的专题讲座,邀请相关领域的专家学者进行授课,引导学生深入了解当前研究热点和前沿动态,培养其科研思维和研究能力。
2. 教学方法方面:在教学方法上,应该突出理论和实践相结合。
除传统的理论课程外,还可以增加实验课程和实习环节,让学生通过实际操作来加深对固体物理学理论知识的理解和掌握。
可以引入案例分析和问题导向的教学方法,培养学生分析和解决问题的能力。
物理教学研究论文:应用型大学固体物理课程的实践与探索
物理教学研究论文:应用型大学固体物理课程的实践与探索在刚刚审议的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要中[1],强调了在十四五时期坚持创新驱动发展,提升企业技术创新能力,同时要求了激发人才创新活力,加强应用型人才培养。
这说明在未来的发展中,需要进一步深化产业升级转型,尤其是处于行业瓶颈的半导体产业、新材料、新能源产业等[2]。
这就要求大学的本科教育,尤其是应用型本科教育能够培养出有一定学科知识基础的,又能将所学知识应用到产业发展和产业实践中去的应用型人才。
不同于研究型大学物理类专业,对应用型大学材料类专业来说,固体物理是一门重要的专业课,同时也是半导体材料、光电二极管材料等重要专业方向课的先行课。
固体物理课程本身难度较大,许多物理概念新颖而抽象,知识如果理解不到位,实践便成了空谈。
这就要求我们对现有的固体物理教学模式进行一定的改革与探索,要求我们能够在形象地讲授固体物理的知识体系和思维方式的基础上,将课堂内容与产业实践有机地结合起来,以满足培养相关产业的应用型人才需求。
1 应用型大学教学的目标与特征对于应用型大学来说,人才培养的主要目标是培养具有扎实专业基础与一定实践能力的应用型人才[3],这就要求教师在教学的过程当中,一定要把传授的知识落到实处。
根据作者多年在应用型大学的亲身教学经历,应用型大学的学生有如下特点:第一,应用型大学的学生,尤其是理工科的学生,偏科现象较严重,普遍理工类的科目表现较好,而比较偏重文科和语言表达类的科目表现较差。
第二,应用型大学的学生数学敏感度和想象力较弱,导致对纯数学类课程的积极性不高。
这里可以通过计算机辅助、建模辅助等教学手段,给出学生直观的函数图像,加深学生对数学函数及其衍生意义的理解[4]。
第三,应用型大学的学生,就业倾向和需求较明确,更愿意解决实际实践问题,在课堂学习方面更希望了解与生产实际以及工程实际相关联的部分。
所以,在固体物理的教学中,适当地加入和半导体材料与器件相关联的应用案例讲解,可以更好地实现与生产实际相结合[5]。
基于应用型本科人才培养的固体物理教学改革探究
基于应用型本科人才培养的固体物理教学改革探究传统的固体物理教学过于注重理论知识的传授,缺少实践环节。
这导致学生在学习过程中容易产生兴趣和动力的缺失。
在教学中引入实践操作和实验教学是解决这一问题的有效途径。
通过实验操作,学生能够亲自参与实践,提升学习的主动性和积极性。
可以利用高校实验室的设备,设计和组织一些与固体物理相关的实验项目,让学生自己动手进行实验操作,如测量固体材料的电阻率、热导率等物理性质。
通过实践操作,学生可以更好地理解固体物理相关知识,并培养实际操作和解决问题的能力。
传统的固体物理教学模式缺少与实际应用结合的教学内容。
在培养应用型人才的过程中,应该注重培养学生解决实际问题的能力。
在教学中引入一些与实际应用密切相关的案例分析和工程实例,对固体物理的知识进行系统的应用和讲解。
可以介绍固体材料在电子器件、能源存储等领域的应用,让学生了解固体物理在实际中的重要性和应用前景。
通过案例分析和工程实例的讲解,学生可以更好地理解固体物理理论在实际中的运用,并培养解决实际问题的能力。
传统的固体物理教学中,学生缺乏与行业接轨的培养机会。
为了提高学生的综合素质和就业竞争力,可以引入企业合作、实习实训等形式,将学校的教学与实际行业结合起来。
学校可以与相关固体物理研究所、企事业单位等合作,开展实习实训,让学生亲身参与实际工程项目的研发和实施。
通过与企业合作,学生可以更好地了解实际工作需求和行业发展趋势,提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
传统的固体物理教学中,学生的评价方式主要以考试为主,缺乏对学生实际能力的综合评价。
为了培养应用型人才,可以将考试评价与实践能力的评估相结合。
除了传统的笔试考试外,可以引入实践操作、小组讨论、项目报告等多种形式的评估方式。
通过实践操作的评估,可以评价学生的操作技能和实际能力;通过小组讨论和项目报告的评估,可以评价学生的合作能力和解决问题的能力。
通过多样化的评估方式,可以全面评估学生的综合素质和能力,更好地培养应用型本科人才。
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收稿日期:2004-08-18 基金项目:吉林省高等教育教学研究课题和吉林省教育科学 十五规划 课题(B415042)第一作者简介:华 中(1961-),男,吉林省松原市人,吉林师范大学物理学院教授.2004年11月吉林师范大学学报(自然科学版)!.4第4期Journal of Jilin Normal U niversity (Natural Science Edition)Nov.2004固体物理教学改革的探索与实践华 中1,宋春玲2,刘 研3(1.吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;2.通化市技工学校,吉林通化134001;3.沈阳职业技术学院机械电子学院,辽宁沈阳110043)摘 要:为了满足培养具有创新精神、创新能力人才的需要,固体物理教学改革势在必行.本文探讨了固体物理教学内容、教学方法和教学手段改革的措施,实践结果表明,固体物理教学改革促进了专业基础理论知识的拓宽和保证了教师教育目标的实现.关键词:固体物理;教学改革;创新能力;学科前沿中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1000-1840-(2004)04-0026-031 引言上个世纪五十年代末,固体物理作为我国大学物理专业的一门基础课被讲授,当时开设这门基础课的目的是为了赶上那个时代科学技术发展的步伐,此举是当时物理专业课程设置上最显著的一项改革[1].然而,随着科学技术的发展,固体物理课程的教学在新的历史条件下已面临前所未有的挑战,碰到了许多难以回避的新问题、新情况.一方面,固体物理经过半个多世纪的迅速发展,已经成为当今物理学领域中最重要的学科之一,它与当今最活跃的凝聚态物理和新材料科学紧密相连,在当代高新技术的发展中起着关键性的作用,许多科学技术新领域的兴起和发展,都是以固体物理为基础的.同时,在固体物理中发展起来的基本概念、基本理论和实验技术,向其他相邻学科领域渗透,从而将促进其他学科的发展[2].另一方面,传统的固体物理教学内容对固体物理前沿的新动态、新成果、新概念介绍的不够,且传统的教学方法单一,不利于学生解决问题的能力及创新能力的培养.为了培养和造就高素质的创新型人才和具有把所学固体物理知识用于中学物理教学的人才,固体物理教学改革势在必行.2 教学内容、教学方法改革的探索与实践2.1 注重课程建设,实现教学内容的创新现代教育是培养人的综合素质的教育.培养适应当前科技进步、社会经济发展、日益激烈的国际竞争要求的和具有创新精神、创新能力的人才,是大学教育的中心任务.固体物理作为物理专业的一门理论与应用相结合的重要专业基础课,不仅能拓宽专业基础理论知识、同时又面向科技前沿的最新成果.因此,固体物理课程的学习,对培养学生的创新精神、创新能力、自觉学习和获取信息的能力将起着重要的作用.固体物理理论性较强、体系庞大、内容丰富,比较抽象难懂.对传统的固体物理教学内容进行整合和某些前沿知识的引入,实现教学内容的创新,是固体物理教学改革的突破口.固体物理教学内容的改革,总的要求是,必须适应我国社会的发展变化对高等教育提出的要求,必须适应社会需求的多样性和科学技术发展的要求,必须充分体现以学生为本的教育思想.课程内容应当在围绕促进学生合理的知识、能力、素质结构上寻找平衡点,有利于为个人的长远发展打下良好的基础.在这个总体要求指导下,教学内容的设置,既要考虑高师物理专业学生培养目标的实现,又要满足部分学生继续深造的愿望,这就要求在加强传统的固体物理教学内容的同时要有适当的知识延拓.这种教学内容的改革,不仅强化了固体物理的基础知识,扩展了学生的知识面,使学生开阔了视野,同时也实现了因材施教,注重学生个性∀26∀发展的教学理念.通过精心设计课程内容体系,使综合性和师范性在教学内容中体现出高度的统一.既能保证教师教育目标的实现,又有利于高层次人才的培养.实践证明,这种教学内容的创新效果良好,考上凝聚态物理专业研究生的学生比例逐年增加,成为中学教师的毕业生也深受用人单位的好评.总之,固体物理教学内容的改革要突出教师教育与综合教育相结合的特点,这对于培养高素质的人才具有战略性的意义.2.2改革传统的教学方法,促进高素质人才的培养教学方法已成为影响教学质量和人才培养的一个突出问题,近年来,随着教学改革和实践的不断深入,涌现出许多新方法.科学有效的教学方法,是培养学生创新意识、增强创新能力的催化剂.传统的固体物理教学方法单一,主要是以教师为中心的注入式教学模式.这种教学模式,只能使学生被动地接受前人已经积累的知识,不能超越前人去创造新的知识,从而限制以至窒息了学生的创造性.课堂教学有它自身的原则和规律,但没有固定的模式,更不能照搬照套.必须采取多元化的教学方法.本着有利于培养学生的学习兴趣、增强记忆,启迪思维、教会学习、激励创新的原则,针对不同对象、不同内容,灵活运用不同的教学方法.我们综合、灵活地运用以下教学方法,取得了良好的教学效果.强化启发诱导式教学.学生创新思想的涌现往往需要启发和诱导,启发诱导式教学,可以加强教与学的双向交流,实行师生互动,活跃课堂气氛.具体的作法是,精心设计教学过程,指引思维方向,拓宽思维空间,在讲课内容上进行精讲,给学生留有充分的思维空间,启发学生来思考、推理.采用启发诱导式教学,培养了学生的思维能力,调动了学生学习的积极性、主动性和创造性;教师也从知识的灌输者和学生的支配者,转变为教学活动的指导者、素质发展的促进者、学习创新的推动者.加强民主式教学.为了实现以培养学生创新精神为重点的素质教育的目的,必须形成一种有助于学生创新意识和创新能力培养的师生关系及课堂环境.这就要求教师以真挚的爱心、平等的态度对待学生,切实把学生作为教学活动的主体,一切从学生出发,一切为了学生,在教学过程中,形成相互激励、教学相长的师生关系.坚持学术民主,鼓励学生不唯师,敢于标新立异、提出独到见解,敢于突破传统,鼓励学生发现和探索问题,允许学生在探索中出现错误,坚持正面的激励引导,保护他们的自尊心和积极性,营造宽松和谐的课堂教学氛围.注重抓好研究式教学.大学的职能表现在三个方面:教学、文化与科研.在教学过程中,把研究引入教学全过程,开展研究式教学,使学生认识真理发展的过程,培养他们的科学态度和科研能力.教给学生学学习知识的方法和研究问题的思路,指导学生获取知识、探求真理方法.针对固体物理课程的特点,我们精心设计了一些研究性课题,有针对性地组织学生进行课堂讨论,引导学生独立思考和培养他们良好的思维习惯.这样,既有利于知识的传授,更有利于学生获取知识的科学方法和思维品质的培养,使传承知识与智力开发、能力培养、素质提高有机的结合.结合学科前沿教学.固体物理或更广义地说凝聚态物理是当前物理学科中发展最快的分支,该学科新成果和新概念不断涌现,因此,有选择地将该领域的最新进展和重要的应用成果引入课堂教学,这将有助于提高学生对该门课程学习的积极性和激发学生对前沿科学知识的渴求.我们从学科领域发展的丰富内容、分支领域新动态、研究热点和面临的重大问题着手,有意识突出课程的广度和学科的发展,向学生展现固体物理的丰富内容,使学生在充分掌握固体物理基础理论的基础上,了解前沿的发展动态.例如,我们在讲授晶体结构时,作为大块理想晶体系统的延拓,把有关纳米晶体材料及非晶态材料的结构、性质以及应用加以介绍;在讲授能带理论时,通过阐明导体、绝缘体和半导体能带结构的区别,介绍改变能带结构可以实现金属-绝缘体的转变,进而引入目前国际上有关这方面研究的一些热点问题.诸如此类对课程内容的延拓和学科前沿发展的介绍,拓宽了学生的知识结构,提升了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,培养了学生的创新思维和创新能力.3 改革教学手段提高教学效率和质量固体物理是研究固体的结构及其组成粒子间相互作用与运动规律、进而阐明其性能、用途的科学.本科固体物理课程的内容主要与三维晶体有关,其中包括大量的立体图像和多层空间结构,有时还涉及一些动态过程,理论性强,抽象难懂.若采用传统 粉笔+黑板的固体物理课堂教学模式,教师用抽象的语言和传统的直观教具传授这些知识,其结果可能使学生对固体物理的基本概念、公式、定理等没∀27∀有多少体会,造成固体物理越学越难学,越学越不想学的局面.以现代电子计算机技术为基础发展起来的多媒体技术可以弥补传统教学模式的不足.借助计算机多媒体技术可以把文本、图形、声音、图像、动画、视频等多种信息集成在一起[3],从而实现了用语言文字和静态二维画面难以描绘的功能.多媒体技术作为一种全新的教学手段,是当前教学改革深入发展的一个重要组成部分,同时也是实现固体物理教学现代化不可缺少的重要内容.我们在分析传统固体物理课程教学的基础上,针对教学中长期存在的难点问题,充分发挥多媒体演示教学的优势,实现了对课程中涉及的难点问题的物理图像的清晰展现.例如晶体结构、晶格振动谱、费米面和能带结构都是固体物理中十分抽象的概念,这些概念的建立和描述也就成了教学中的难点,为了使这些抽象的概念变得形象、直观、易懂,我们充分利用二维和三维的动态画面,直观地演示了这些概念的物理图像[4].多媒体教学技术的实现,为固体物理教学注入了新的活力,从根本上改变了固体物理传统的教与学的方式,使学生真正参与到教学活动中去,成为教育过程中的主体,有效地提高了教学质量及学生综合运用知识的能力.多媒体技术作为现代化的教学手段进入固体物理教学过程中,将会促进固体物理教学内容的深化和教学手段的现代化,极大扩充了固体物理课堂教学的信息量,提高了固体物理教学效率和质量,促进了学生自主的学习,培养了学生的思维能力和创造力.4 结束语21世纪的发展对高等教育提出了前所未有的挑战和改革要求,课程改革是教育改革的核心,固体物理教学的改革势在必行.通过几年的努力,我们对固体物理教学模式、内容、方法和手段的改革进行了一些有意义的探索和实践.取得了一些可喜的成绩,但是,固体物理教学改革是一个庞大而又复杂的系统工程,课程改革的进行涉及到诸多方面,要使之真正跟上当今科学技术日新月异发展的要求,培养出新世纪合格的高素质和创新型人才,还需广大教育工作者做更多地研究和探索.参考文献[1]黄 昆,韩汝琦.固体物理学[M].北京:高等教育出版社,1997.[2]冯 端,金国钧.凝聚态物理新论[M].上海:上海科学技术出版社,1997.[3]李克东,黄晓地,谢幼如.多媒体技术教学应用[M].北京:电子工业出版社,1996.[4]孟祥东,华 中.VRM L语言及在固体物理教学中的应用[J].吉林师范大学学报,2004,25(2):40~42.Exploration and Practice in Solid State Physics TeachingH UA Zhong1,SON G Chun ling2,LI U Yan3(1.College of Physics,Jilin Normal Universi ty,Siping136000,China;2.T onghua Technical School,T onghua134001,China;3.School of M echanical and Electronic Engi n eering,Shenyang110043,Ch i na)Abstract:Solid state physics teaching reformation is imperative under the situation of satisfying the need of cultivating persons with creative genius and abilities.The reforming steps in teaching contents,teaching means and teaching instrum ent w ere presented in this paper.T he practical results showed that solid state physics teaching reformation promoted the widening of professional theory know ledge and ensured the fulfillment of teachers#instructing goals.Key words:solid state physics;teaching reformation;creative abilities;field foreland∀28∀。