固体物理教学改革的探索与实践

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)04-0026-03

1 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∀

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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

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