时间:2022-10-26 08:39:19
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关键字:建筑材料与施工工艺 课程教学 改进策略
一、 高职建筑材料与施工工艺课程的特点和培养目标
《建筑材料与施工工艺》课程以数学、物理、化学为基础,关联内容庞杂,涉及知识面特别广,但各章节之间关联性相对来说不是特别密切,系统性比较差。本科程关联到有机非金属材料、金属材料、复合材料、施工工艺等等,内容繁杂,且各种材料和施工工艺各成体系,相互之间联系不大,这就造成学生在学习过程中无规律可循,从而缺乏学习兴趣。此外,该课程实践性比较强,概念多,逻辑性差。
高职教育以"培养具有必要的理论知识和过硬的实践能力,面向生产、建设、服务和管理第一线急需的技能人才"为目标,因此,高职教育在制定课程时要考虑到用人单位的需求,根据岗位设定专业,尽可能的满足市场需求。《建筑材料与施工工艺》这门课程的培养目标是使学生掌握建筑行业中常用材料和施工技巧的基础知识,掌握建筑行业中常用标准和检测方法,进而提高该专业学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
二、 高职建筑材料与施工工艺课程教学存在的问题
目前,国家出台多种政策,全面推动职业教育的发展,目的就是为了增强学生的实际操作能力。但在很多高校并没有全面响应国家的职业教育方针政策,在课程的制定、教学活动等都没有将职业教育的特点明显的体现出来,仍然存在着很大的问题,主要表现为以下几个方面:
1. 学生缺乏学习的主动性,对建筑材料与施工工艺课程不感兴趣。
由于建筑材料与施工工艺这门课程具有内容系统性较差、内容繁杂、实践性比较强、概念多、逻辑性差等特点,使得学生在学习过程中无章可循,进而缺乏学习积极性,对该课程的学习失去兴趣,直接影响本课程的教学效果,达不到课程的预期目标。
2. 课程体系不够完善,没有针对高职的统一的课程标准
近年来,我国建筑材料和施工工艺行业发展迅速,该课程的教学远跟不上其步伐,教材中没有对新材料、新工艺、新实验方法以及新设备的相关介绍。因此,学生学到的还是相对来说比较落后的知识,这就造成了跟不上行业的发展速度。此外,高职建筑材料与施工工艺课程教材是对本科的教学内容作了局部删减,降低了对学生掌握程度的要求,采用的还是本科教学大纲,并没有体现出高职教育"以实践操作为主、培养学生实际操作能力"的教学目标,这样就有悖于职业教育的初衷。
3. 教学方法和教学资源相对落后
高职教育的教学方法仍然是以讲授为主,填鸭式的教学方法,学生被动的来接受知识,而不是主动地去学习知识。在课堂上的实际操作还是比较少,没有真正的做到"教、学"和"做"相结合。此外,在本课程缺少视频资料、实物模型等先进的教学资源,缺少实训场地,更缺少能给学生提供实践机会的企业。
三、高职建筑材料与施工工艺课程教学的改进策略
1. 结合生活和工作中的实例,吸引学生兴趣,调动学生学习的积极性。
在生活和工作中会遇到很多与建筑材料与施工工艺课程相关练练的实例,在课堂上穿插这些实例,让学生明白现在降到的这些知识在以后的生活和工作中都是要用到的,吸引他们学习的兴趣。另外,在讲解某些材料时,可以借助其他学科知识。如在讲解石灰时,可以借助于谦的《石灰吟》,引出教学内容,然后通过生活中常见的鼓泡、开裂现象,给学生讲解石灰的熟化原理,最后再将在石灰的硬化通过在石灰中添加砂等材料的现象给学生解释清楚,这样很轻松的就将石灰的相关知识讲解完毕。这样激发了学生的求知欲,增强了各知识点之间的连贯性,活跃了课堂气氛,从而调动了学生学习的积极性。
2. 完善课程体系,制定统一的有职业教育特色课程标准和培养方案
根据国家对职业教育的政策方针,制定一套完善的课程体系,结合行业发展及时更新教材内容。在高职教育课程中,增加实践课程所占比例,改善实践课程的从属地位,使实践课程成为真正意义上的理论联系实践的桥梁,培养学生的创新精神、动手能力和团队合作,以提升其专业能力。只有这样才能更好的响应和贯彻落实国家职业教育的政策和方针。
3. 改进教学方法,丰富教学手段
在教学方法上,不能只使用讲授法、问答法等单一的教学方法,可可以采用案例教学,利用实际工程案例,由老师指导学生分析和设计,然学生参与到整个过程中,这样学生在整个过程中就不只是学生的身份,而是设计者、管理者的身份,与到不会的地方,学生就会自己搜集资料或和同学讨论或请教老师,使学生参与度更高、印象更深刻。这样还可以增强学生的自学能力和理解能力,还可以通过实践巩固和深化理论知识。此外,老师在课堂教学时,要利用现代教学手段,在课堂上多给学生播放一些相关视频,进行相关演示,尽可能的将计算机辅助教学应用到教学活动中。
4. 增加校企合作
增加校企合作力度,使学生在毕业之前就有机会参与到工作领域,积累更多的工作经验,让学生了解到在以后的工作中真正需要的是什么,为以后走上工作岗位,更快的适应工作环境打下坚实的基础。
四、 结语
为了才能响应国家职业教育的方针和政策,高职的建筑材料和施工工艺课程的教学,仍需进一步的探索。只有这样,才能培养出满足行业需求的高水平复合人才,才能推动行业的发展。
参考文献:
[1] 黎洁梅. 建筑装饰材料与构造课程教学探讨 [其它论文] - 青年与社会・中外教育研究,2009,(03)
[2] 安素琴. 建筑装饰材料 [M]. 2006.
[3] 郭谦. 室内装饰材料与施工 [M]. 2006.
[4] 郭东兴,张嘉琳. 装饰材料与施工工艺 [M]. 2005
【关键词】半导体材料与器件;双语教学;课程内容
0 引言
随着信息时代的发展,对光电子专业类人才的需求也越来越大。大学教育作为培养人才的重要基地,承担了越来越重要的角色;向社会输送高素质的人才,要求对光电子专业课程体系教学不断更新改革,赋予其新时代的内涵。目前,还没有一本合适的教材能满足这个要求。另外,在教学方法上也缺乏行之有效的方法。
1 课程内容的构建
半导体材料与器件这门课,应该涉及到半导体材料与半导体器件两个方面的内容,现有的教材在内容构建上往往偏重半导体材料,或是偏重半导体器件,很少能兼顾两者的材料与器件的平衡。图1为现有邓志杰等编的《半导体材料》的内容构建示意图,明显偏重于材料,对器件部分只做了简单的概述,如图1所示。类似的教材还有杨树人等编的《半导体材料》。由刘思科等编的《半导体物理学》这门课则大篇幅的介绍半导体物理相关的知识,而对半导体材料涉及较少。同样,由Dieter K. Schroder 编写的《Semiconductor Material and Device Characterization, Third Edition》则大部分内容介绍器件特性,而对材料方面的相关知识介绍很少。同样,佛罗里达大学的Franky So教授编著的《Organic Electronics Materials Processing Devices and Applications》则侧重于器件加工制备,Robert F. Pierret等编著的《Semiconductor Device Fundamentals》则侧重于器件特性原理。
基于此,本人提出了全新的内容构建策略,该策略同时兼顾了半导体材料与半导体器件两个方面的内容。该策略结构示意图如图2所示,其内容分半导体材料与半导体器件两个部分,其中半导体材料包含:元素半导体、化合物半导体、掺杂半导体和有机半导体,半导体器件部分包含三个部分的内容,分别是器件基础、二极管、三极管。
对比图1、图2不难看出,新编排的课程内容更简洁、更全面。其实,现有材料的课程内容编排上有很多的弊端,如知识点内容很相似,交叉重叠性大。如元素半导体,半导体电子材料、半导体光电子材料,在内容上有很大的交叠;非晶、有机和微结构半导体与掺杂半导体有很大的重叠,所以在新方案中将其并入掺杂半导体一章中来讲解,而前者并入到半导体一章中来讲解。可以看出,新方案更合理、简洁明了。
半导体材料与器件这么课程,其内容应该包含经典的无机半导体、新型有机半导体;器件内容应该包含经典的二极管、栅控二极管、三级管、结型场效应晶体管。其中,二极管的两个重要应用,即光伏电池、发光二极管、二极管存储器件,应该作为一个重要的章节进行介绍。
2 课程内容的组织
在课程内容的组织上,按照由易到难、循序渐进的原则,以及材料-性质-器件应用的原则,先编排材料体系,后编排器件体系。材料体系包含:有本征的p-型材料、n-型材料,非本征掺杂型的p-型材料、n-型材料,以及新型有机半导体材料,包含宽带隙主体材料、窄带隙材料。从材料最基本的物理特性,即电阻切入,围绕电阻的构成因素展开内容,过渡到绝缘体、半导体、导体的概念,以及影响因素,引入到载流子浓度、掺杂、迁移率等概念,即本征的元素半导体向化合型、掺杂型半导体的思路展开。在引入材料的功函数这一概念的基础上,引入接触电阻、界面注入势垒,沿着这一思路自然过渡到肖特基二极管,栅控二极管、三级管等基本的半导体器件等系列概念介绍。该课程内容体系的组织,遵循着从基础性质到上层器件建设的原则,系统性、逻辑性很强,可以说是环环相扣,要求学生在学习的过程中,任何一个章节的内容都不能落下来,以避免给后继的内容学习造成困难。同时,该课程也要求授课老师对课程体系的内容有深刻的理解和清楚的认识,做到思路清晰,讲解有条有理。
3 课程内容的编译
依照双语教学的原则,教材应该采用全英文编写。以往的双语教学经验表明,全英语的教材实施起来很困难,教学效果甚微,甚至比纯母语教学的效果更差。原因很简单,部分学生的外语底子薄,阅读纯英文课本很困难,尤其是专业英语教材,碰到长句、疑难复合句看不懂,专业名词更是不懂,甚至凭借网络翻译也找不到答案。确实,专业名词,尤其是半导体这门课的专业名词的翻译是比较少的。另外,有部分名词是用构词法得到的,词典里根本没有收录。这部分学生常常抱怨,中文都看不懂,还看什么英文啊!结果可想而知,什么都没学到,还不如采用中文版教材教学呢。
鉴于一门新课教材全部用英文编写的困难,可以部分章节采用中文编写,部分章节采用英文编写。对于构成半导体学科的三个基础理论,如肖特基理论、半导体能带理论、半导体导电机理、扩散理论,采用中英文对照的形式,以便于学生理解、掌握知识点。对于半导体特有的五大特性,如整流效应、光电导效应、负电阻温度效应、光生伏特效应和霍尔效应,应做详细介绍;对于重要现象的发现,如霍尔效应,可以在教材中添加“知识园地”,以增强学生学习兴趣、掌握知识点。方便学生自学。
对于半导体材料部分,如元素半导体、化合物半导体、掺杂半导体、有机半导体,可以采用中文的形式撰写。其中,元素半导体这一章内容比较难,涉及到原子在固态堆积中的排列,即晶体类型、晶格、晶胞结构等,用中文撰写更便于学生理解。同时,配合适当晶体结构模型,如经典的正四面体结构、面心立方结构、体心结构、六方体心结构、八面体结构模型,来剖析材料的微观结构特征。并且,这部分内容要求学生有一定的背景知识,如对物质结构这门课有初步的认识。接下来的两章,如化合物半导体、掺杂半导体,可以简化材料凝聚态结构的介绍。因为这两类半导体材料分子堆积结构与元素半导体类似,只是一个衍生结构。所以这两章的内容重点介绍化合方式以及掺杂形式。对于有机半导体,可以借鉴经典的元素半导体理论,所以结构部分可以简化,重在介绍有机半导体材料,包含其组成、特性与经典的制备方法。
对于半导体器件部分,其器件基础应该加以重点介绍,对于常见的半导体器件特性效应加以详细的描述,采用地道的英语教材,如Arizona State University大学的Dieter K. Schroder.编写的《Semiconductor Material and Device Characterization, Third Edition》里面的第一、二、三、四章部分内容。该教材系统阐述了半导体材料一些基本特性,如电阻率、载流子密度、掺杂、迁移率、公函、接触电阻及界面势垒。重点内容有Schottky barrier diodes,solar cell, bipolar junction transistors, light-emitting diodes, MOSFETs。
4 结论
本文针对半导体材料与器件这门课程的内容建设提出了全新的思路,重新编排了该课程内容,优化了课程内容的内涵,调整了半导体材料与半导体器件这两方面的内容比例,使内容的组织更平衡、更合理,并对课程内容的编译提出了新的思路,采用中英文对照使得知识点的阐述更清楚、母语教学更便捷,这将为电子类专业课程的双语教学提供新的参考。
【参考文献】
[1]龙国智.我国高校双语教学的现状评析[J].教育论丛,2011(2):173-174.
《服装材料与应用》课程是服装设计专业的必修课,是技术基础课,主要对应的岗位是服装设计师助理及服装公司面料采购人员。通过本课程的学习,使学生掌握服装面料的识别知识及性能检测方法,能够识别和检测常见面料,并在服装设计过程中加以灵活应用,为学生将来从事服装设计打下坚实的基础。本文就该课程教学设计的理念、主要内容等进行有益的探讨。
一、课程教学设计的理念
1.课程设计的依据
(1)设计理念:是以服装设计专业相关工作任务和职业能力分析为依据确定课程目标,以工作任务为线索构建任务引领课程,以职业能力为核心组织课程内容,让学生通过完成具体项目发展职业能力。
(2)总体设计思路:以服装设计师助理及服装公司面料采购岗位的工作任务和职业能力分析结果为依据,以某职业技术学院校服而料选料为线索,包括棉、麻衬衫面料选料、真丝衬衫面料选料、化纤西服面料和里料选料、毛纺西服面料和里料选料等4个工作任务8个子项目,最终完成某职业技术学院校服面料和里料选料的综合项目。课程内容的选取紧紧围绕完成工作任务的需要循序渐进,满足职业能力的培养要求,同时又充分考虑高职教育对理论知识学习的需要,融合服装设计师助理及服装公司面料采购岗位职业素养的相关要求。
2.课程教学设计目标
(1)总体目标。通过本门课程的学习,掌握服装面料及里料的种类、性能特征、识别方法,提高学生对服装面料及里料的识别、选料的能力,并通过系统项目实训教学加以强化,最后,通过某职业技术学院教职工校服面料及里料的选料进行检验和考核,从而培养适合当今纺织服装企业需求的设计人才,为学生将来从事服装设计和服装生产工作打下坚实的基础。
(2)具体目标。技能目标:①能够识别棉、麻、真丝、毛及化纤面料;②能够选择合适的棉、麻、真丝衬衫面料;③能够选择合适的毛、化纤西服面料及里料。知识目标:①掌握识别棉、麻、真丝、毛及化纤面料方法;②掌握棉、麻、真丝面料的特征及适用性;③掌握毛、化纤面料的特征及适用性。其它目标:①培养做事认真,一丝不苟的精神;⑦培养按规范操作仪器设备的职业习惯;③培养勇于实践,积极探索的创新意识。
二、教学设计主要内容
为使学生掌握服装材料的识别、选用等专业能力所需的知识与技能,本课程以某职业技术学院教职工校服面料和里料选料为综合贯穿项目,并由棉、麻衬衫面料选料、真丝衬衫面料选料、化纤西服面料和里料选料、毛纺西服面料和里料选料等4个工作任务8个子项目来组织教学,将职业行动领域的工作过程融合在项目训练中。
三结语
课程标准是对一门课程从产生到设计和实施的标准化规定,是教学、评价和考核的依据,是以学生职业能力和职业技能形成为重点而确定的课程设置和教学内容标准,是规定某一课程的性质、目标、内容、实施建议的教学指导性文件。<服装材料与应用》课程标准的教学设计,对于明确课程目标,选择课程内容,制订实施方案,规范课程的教学过程,指导任课教师完成各项教学任务以及学生明确学习目标具有重要的指导意义。
参考文献:
关键词:3+2分段培养体系;高职;本科;教学;实践
高职-本科3+2分段培养这种模式为学生的继续深造和升格为高级技术管理人才提供了一条行之有效的途径,能够充分发挥高职和本科院校的优势,为企业提供具有发展潜力的技能型人才,实现学校、学生、企业三方共赢。这种模式在江苏首先试点,常州工程职业技术学院(以下简称“我院”)与常州工学院已经开展多届合作,共同制订了比较完善的人才培养方案,而高职、本科衔接课程体系的建设无疑是人才培养的关键,我院光伏材料制备技术专业在3+2转段衔接阶段开设材料科学基础这门专业基础课有其针对性和必要性。材料科学基础这门课程主要揭示固体材料结构和性能之间的关联,实际上是用数理化的知识分析实际的材料问题,其内容庞杂,理论性强,抽象,是材料类专业的必修专业基础课,具有普遍指导意义。3年高职学段培养学生的专业实践技能,要求感性认识颇多,2年本科学段着眼专业和管理技术提升,要求有更深的理论基础和解决问题的能力。以下结合笔者的教学实践,说明如何开展有效的材料科学基础教学。
一、以光伏产业链为主线精选教学内容
材料科学基础的内容包括晶体结构和缺陷、固体热力学和动力学、固体结构和电子理论三大块,具体知识要点有晶体结构、固体电子结构、合金固溶体结构、范性形变、缺陷、相图、相变、界面、扩散、凝固结晶、回复再结晶等。全部讲完至少400学时左右,实际上既没有这么多学时,也没有必要面面俱到。课程具有普遍意义,但对专业来说,只要筛选出密切相关的内容即可,做到必需和够用即可。这样一方面可节省时间,另一方面也能够很快切入应用。所以,一定要梳理光伏产业链的应用点和材料科学基础内容相匹配,形成少而精的教学大纲内容,以利于少学时教学和专业应用。
纵观光伏产业链,从硅原料的制备和提纯,单晶硅多晶硅的生产加工,光伏电池和组件系统的生产,与材料科学基础关联的地方还不少。硅晶体的表面形貌、生长方向、生长棱线、层向生长过程对应晶体学知识、晶向晶面及特征的描述;其中融入硅和化合物半导体的结构和电性能对应着合金结构和固态电子论的知识,并牵涉到结合键,能带理论、半导体性能、光伏原理和光伏电池效率;晶片生产中缺陷位错的控制(颈缩工艺等)以及电池片效率改进对应着晶体的缺陷理论;单晶多晶的形核生 长、环境控制、质量控制对应着凝固结晶理论;硅中杂质含量及分布以及栅线印刷、焊接、欧姆接触对应合金知识相图相变知识;PN结形成、焊接合金化过程、光生少子的扩散和寿命、I-U特性曲线的扩散方程推求对应扩散理论中的稳态和非稳态扩散;晶硅加工生产过程中的变形和损伤对应固体范性形变和再结晶;多晶的晶界和单晶多晶的制备过程中的固液界面对应界面理论。此外,掌握热力学基本知识对分析缺陷、表面、相图相变、凝固结晶都非常有用,对材料分类论述的三大类别材料如金属、陶瓷、高分子各论也要介绍,这部分内容具体涉及银浆与硅的欧姆接触、互联条焊接、石英容器性能、封装用铝合金、TPT、EVA的使用性能。基于以上分析,形成的课程知识点和相关内容以及重点难点见表1。
二、依据学生特点改革教学方式
此阶段学生的主要特点有:①理论基础较为薄弱。②从应用型到研究型的学习习惯还未转变。对这两特点,在制订学习内容后还有一个如何让其有效接受消化的过程,不适当地灌输会使学生理解困难,对学习失去兴趣,从而也失去了教学意义。结合教学实践,笔者认为从以下几个方面可以改善效果。
(1)精选教材。教材的选用原则是中等难度,有基础的数理化知识衔接,便于自学和理清课程体系,也便于学生发现问题和受到启发,提出问题。不宜一下子导入艰深的理论。好的教材阅读能够激发兴趣,深入浅出,让人受益。材料科学基础作为普适课程,教材种类繁多,深度广度侧重点各有不同。贵州大学的张晓燕教授主编的《材料科学基础(第二版)》具有以上特点,笔者认为比较适用。
(2)提供配套的参考资料和习题册。作为经典理论,材料科学基础暂时不会过时,现有的参考资料应该是比较丰富的,应该选择性地看一些,特别是习题册,更是和教材一样必备,因为理论的定性和定量同样重要,需要结合实际进行计算和练习,习题能够加深学生对抽象理论的认识,效果明显,能增强学生的成就感和求知欲。
(3)实验验证有助于理解理论。配套实验可以帮助学生巩固加深课堂理论知识,让学生掌握基本实验技能,培养学生自己分析问题、发现问题、解决问题的能力,让学生获得更多的感性体验和创新体验,在光伏材料生产中,处处有材料外观、缺陷、性能以及工艺参数等的检测,过程检测更是质量保证的关键,一些实验项目和检测有密切相关,应该加以训练。如晶体结构实验中的典型金属结构的钢球堆积结构模型分析实验、单偏光下晶体光学性质,非晶态的结构性质和玻璃析晶实验(与长晶过程的坩埚析晶有关)、扩散和固相反应动力学实验,以及电阻测定实验等。
(4)明确概念,将理论讲解浅显化、简化或省略推导,过程让学生对基本概念产生深刻印象,后续教学才能顺理成章。教师应重点讲解参数的物理意义和相关概念,对求解过程作一般介绍和原则说明,以便于学生快速接受知识。
(5)利用网络资源如魔课,爱课程等多媒体手段开展教学。应该承认,有些东西确实难以讲清,因此晶体结构的三维图、原子进入间隙位置的动画演示、扩散微观过程动态展示、缺陷产生增值过程和运动方式的直观视频显示,这些似乎都离不开多媒体展示,可以极大提升学生的空间想象力。这些都得益于现代数码技术可以把最微细的结构和复杂过程进行立体展示。网络资源也要好好利用,网上课堂是主要方式,具有简明易懂的优点。
(6)互动答疑及时解决疑问,按照逻辑体系进行内容顺序重排。由于材料科学基础是一门逻辑体系严密的理论课,在教学过程中不能生搬教材中的章节安排,应该从学生的知识结构来重新安排内容序列,力图使学生运用现有的力学、数理化知识就能理解各种规律,由于先后次序很重要,因此及时解决问题可为下面章节授课铺路。
(7)从理论到实践,再从实践回到理论,实现良性循环,螺旋上升。用理论分析和解决是最好的服务生产实践方式,也是学习基础理论的价值所在。
通过以上针对3+2衔接阶段教学方式的改进,学生的学习积极性得到提升,专业基础知识得到巩固,结合专业实践,也促进了其他课程的学习,这对以后的学习和创新是有益的。3+2分段培养能够成就技能和学术兼备的人才,可满足未来光伏产业发展对人才的需求,应该是一种值得倡导的模式。
参考文献:
材料科技英语要求语言表述客观,能够严谨地反映科学研究的内容;强调表达的客观性和真实性;语言准确、简洁流畅、逻辑性强.课程涉及科技英语阅读与写作的各个方面,内容涵盖材料专业各个方向,内容庞杂,信息量大,加上语言表达习惯差别,因此,理解困难,导致学习兴趣不高.
2课堂教学更新策略
2.1加强互动性
改变单向教学互动方式,寻求双向或多向互动方式,提高课堂教学效率.互动时应注意:
(1)破除教师的权威性,以平等的姿态加入交流;
(2)建立多层次互动机制,提高教学有效性;
(3)根据具体情况,灵活运用教学互动性.
2.2优化课堂教学模式
教学过程中,应精心准备,周密布置,选择合理的教学模式,创设有益的情境模式,设置有效地实践与练习机制,提高教学质量.立足于学生已有的知识、经验,创设有助于自主学习、合作交流的环境.在教学问题的设计上,应既开放于课程,又开放学生的思维空间,培养学生高级思维的能力.
2.3培养兴趣和主动性
让学生敢于发言,敢于表达,改变以往教学中的沉默、被动境况,活跃课堂气氛.学生在主动积极的思维和情感活动中会加深理解的体验,对所学知识有所感悟和思考.让学生参与教学活动,使其不再是被动接受者,从而使智慧得到启迪,能力得到发展,创新意识得到培养.
2.4培养独立思考能力
鼓励学生独立发现、提出和解决问题,敢于质疑,乐于交流与合作,强调在个人独立思考基础上的合作,以及通过合作与交流来开拓思路.引导学生从优化的角度在解决问题的多种方案中寻找最优化方案.
2.5建立英文意识
以英文为媒介,以材料科学知识为内容,重在英文论文格式和内容的把握.明确科技英语学习的重要性和必要性,培养英文意识.可以鼓励学生多接触英文学术期刊,在课堂上多做互动练习,以消除抵触情绪和恐惧心理.
关键词:固体物理;课程教学;教学方法;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0158-02
固体物理,作为高等学校本科课程计划中一门重要的基础理论课程。它是以固体的组成结构以及组成粒子(原子、离子、电子等)之间相互作用与运动规律为主要研究对象,阐明其各自相关的性能与用途[1],是材料相关学科的理论基础,同时也在当代科学研究中起着重要的基础理论作用。材料学科专业的学生掌握一定的固体物理知识及其研究方法,有助于开阔科学视野,为今后的发展奠定知识基础。因此,国内综合性大学、师范院校以及许多工科院校的理工科专业均普遍开设了这门课程。以此认识为出发点,笔者围绕材料学科各专业固体物理教学的特点,结合固体物理课堂教学的经验和体会,对其教学内容、教学方法和手段等方面提出了一些改革措施与探索,以期待为推动高等学校固体物理课程教学的改革、提高教学质量发挥积极的促进作用。
一、材料学科固体物理教学现状
高等学校材料学科相关专业要求培养学生具有扎实的基础理论知识和系统的专业知识,能够了解材料相关学科最新的发展趋势,具有从事科学研究工作和专业技术工作的基本能力。因此,在材料学科的培养计划中,要求学生应当学习基本的基础知识和基本技能。固体物理课程就是其中一门重要的课程,它要求学生初步具备高等数学、普通物理、热力学与统计物理学和量子力学等相关的基础知识作为固体物理课程学习的前提,其主要目的是研究固体物质(主要以晶态物质为主)的基本物理性质、构成物质的各种粒子的运动形式及其相互关系[2]。作为工科材料学科的固体物理课程,其教学方式、教学内容与高等师范院校有明显的差别。固体物理与材料学科的其他课程既有联系又有区别。一方面,工科学生虽然经过部分专业课程的学习,具有大学物理和材料科学基础等方面的知识,但是固体物理课程开设的前提要求学生具备有扎实的高等数学、统计物理、量子力学、以及分析力学和群论的基础知识,这些基础是工科学生没有学到也不具备的。另一方面,工科材料学科在固体物理教学的学时方面安排的较少,一般为32学时或40学时,因此,不可能在有限课堂上系统补习该方面的内容,学生也更没有更多的时间和精力去自学,更何况统计物理、量子力学等本身就有相当的难度[3]。综合以上各方面的原因与现状,工科材料学专业的本科学生的固体物理课,容易导致学生因基础知识的不具备而跟不上固体物理的理论推导过程,造成教师很难顺利将课程的主要内容进行完整而系统的讲授,学生也听不懂,产生厌学情绪。因此,在选择教学内容、教学方式和制定教学计划等方面时,必须考虑学生对本课程的接受能力。
二、固体物理教学内容与教学方法的改革措施
针对上述工科材料学科专业学生的基础知识储备情况和现状,以及考虑到固体物理课程的特点,笔者结合近几年工科材料学科固体物理课程教学的经验和体会,对固体物理课程的教学进行探索,提出以下关于本课程的改革措施。
(一)结合学生基础,选用与本学科相适应的教材
选择一本好的教材,是学生学好一门课程的基础。对于固体物理来说,不乏经典的教材,如黄昆先生的教材[1]。但是,固体物理教材基本上是为物理专业的本科生和研究生而编写的,现有的教材鲜有专门为工科材料等学科编写的教材,对只有学习过普通物理和材料科学基础等的工科本科生来说,本课程难度非常大。因此,对于工科材料学科的固体物理课程,在选择教材时,尽量选择能系统地包含固体物理的经典内容,同时要求容易理解和知识程度较浅的。选择好一本教材时,还要对教材内容进行筛选,选择适合本专业章节,同时也要兼顾固体物理的系统性。
(二)制定符合本专业的教学大纲,合理选取教学内容
固体物理内容庞大,针对工科材料专业的特点,在制定教学大纲和选取教学内容方面,保证固体物理教材系统性的基础上增强与工科材料学科的联系,在有限的学时内将固体物理实用而且精髓的部分讲授给学生,就必须精选教学内容。学习固体物理最重要的是清楚基本概念,物理原理和物理模型。针对材料学科学生固体物理基础知识薄弱的特点,尽量避免过于烦琐的公式推导,如必须公式推导,要针对本专业学生所具备的基础,讲清公式的来龙去脉,细化推导过程,让学生真正理解并掌握相关知识。
此外,还有考虑材料专业其他学科的内容与固体物理相关章节的联系性。像晶体结构、晶体缺陷等虽属于固体物理的内容,但该部分内容已在材料科学基础等专业课程中涉及到,没有必须再去重复讲述。对于一些涉及量子力学的基础知识的章节,如能带理论部分,是必须要讲清楚,学时重点掌握的内容,但是,仍要在有限的学时中抽出时间补习这方面的基础知识。
(三)传统板书与现代多媒体结合,选择最佳教学方式
多媒体技术是指使用计算机技术,对文字、数据、图形、图像、动画、声音等多种媒体信息进行综合处理和管理,使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术,可以有效的地利用到课程教学当中。同传统教学方式相比,多媒体教学方式具有直观性、图文声像并茂、动态性等特点,能帮助学生多角度地理解掌握基本概念和方法,调动学生的注意力、学习兴趣、学习积极性等,有助于突破教学难点。现代多媒体技术的运用,使得课堂教学手段多样化、现代化。例如,使用Diamond或Flash软件,对晶体结构进行三维动画模拟,立体展示晶体的结构特点。
然而,并不意味使用多媒体进行教学这是万能的,多媒体教学在某些方面也存在着局限性,它并非适合固体物理的所有章节和内容,而是有一定的范围的,每一部分内容对多媒体教学的要求是不同的。如,固体物理的晶体结构、能带结构等部分,使用多媒体可以直观、形象演示其内容,学生也容易理解和掌握,但对于理论较强的部分,如倒格空间、晶格振动、能带理论等,需要黑板板书与多媒体课件相结合,板书推导为主,多媒体演示为辅。因此,传统的“板书的固体物理教学方式并不过时,而先进的现代化多媒体教学亦非万能,它们是优势互补的,只有当我们把这两种教学方式巧妙的捏合在一起的时候,课堂教学效果才能达到最佳状态。这对于别的课程教学也具有借鉴意义。
(四)教学过程引入学科前沿知识
固体物理学虽是一门基础理论很强的课程,同时也是一门应用性很强的课程,它与当今最活跃的凝聚态物理以及新型材料科学紧密联系在一起。固体物理其内容丰富、体系庞大、理论性较强,同时,在教学和学习中,还要求学生能够理论联系实际,对所学知识进行理论方面的解释。但是,该方面也是最容易出现理论知识与实际应用相脱节的状况。针对这一方面的问题,在传统的固体物理教学中,将固体物理中相关的知识与本专业的其他课程相互联系,也非常重要。
这就要在讲授传统固体物理教学内容的基础之上,适当地把与本学科知识相关的前沿动态和研究热点引入课堂教学,巩固已学过的知识。本学科相关前沿知识的引入,一面强化了固体物理的基础知识,拓宽了学生的专业基础知识结构,开阔了科学研究的视野;另一方面也可以因材施教,满足不同知识程度的学生学习的需要。
(五)重视课后作业
固体物理是一门专业性很强的基础理论课程,绝大部分学生尚不能在课堂上理解并掌握所学知识,这就需要课后作业。课后作业是对课堂教学内容加深理解和掌握的有效手段之一。课后作业同时也是课程教学的一个重要组成环节,是学生对所学新知识进行巩固发展的有效途径,也是课堂教学的一个延续。如果学生能认真对待课后作业,就会很好地巩固、理解、运用所学知识;如果课后作业没有充分发挥作用,则会直接影响到教学效果。对于材料专业的本科生来说,固体物理是一门基础理论与实际应用相结合的课程。在布置课后作业时,一方面要考虑到教材的习题中相对应的题目作为学生的课后作业;另一方面,为了加深课程中公式的推导的理解,可以将部分的公式推导安排在作业中,加深对课堂教学的理解。此外,针对某一些研究热点,通过撰写小论文,让学生从固体物理的角度发表自己的看法,增强学生的自主学习的兴趣,可以提高学生的自学能力、研究能力和创新能力。
三、结语
本文主要从固体物理课程的课堂内容选择、教学方式、教学形式以及课后作业等方面进行了探索。材料学科的固体物理课程有其自己的特点,应做到精选教学内容,重点突出,有的放矢。只要我们不断改进教学手段和教学方法,鼓励学生主观能动性的发挥,就能大大提高固体物理的教学手段和教学质量。
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.
关键词:《工程材料与热处理》课程;教学方法;教学实效
《工程材料与热处理》既是技校理论教学课程中一门与生产实践联系比较密切的专业基础课,又是一门技术性实用性很强的专业技术课。该课程概念多而繁杂,理论抽象,涉及面广,难度较大。但是《工程材料与热处理》这门课不受学生欢迎,不是学生的主观情绪造成的,实事求是地说,材料性的知识本身带有“杂、散、乱”的特点,很多材料的力学性能(特别是合金材料)各具特色,记忆时没有可以依凭的规律,彼此间容易混淆,使得课程本身变得枯燥。同时,从我校的生源来看,大多数都是初中毕业之后走进我校的,没有金属材料与热处理这方面的基础知识,所以,对于《工程材料与热处理》这门课程的学习会有一定的困难。因此,如何在面对学生基础差、兴趣不高的情况下,充分发挥教师的教学主动性,找出合适的教学方法,调动学生学习的积极性和主动性,成了当下教师必须解决的实际问题。下面,我结合自己的教学实践经验,就如何提高该课程的教学实效进行探讨。
一、以学生耳熟能详的谚语导入新课,由现象探究本质
(1)在日常生活中有很多谚语,大多是劳动人们在生活、生产中的经验总结,这些俗语简练而形象化,贴近学生实际,很容易被学生所理解和接受。在教学中,教师可以找一些与本课程相关的俗语在课堂上进行探讨,来引发学生的思考。如教学《纯金属的结晶》时,可联系到人们常说的“恨铁不成钢”这句俗语。现实生活中,这句话常表示家长对孩子的失望情怀,同学们对这句俗话非常熟悉,让他们想一想为什么要把铁炼成钢呢?钢要比铁好在哪?又要通过什么方法把铁炼成钢呢?经过学生共同讨论后得出结论,钢比铁更加具备优良的综合力学性能。如用铁铸造成的剑,虽说也算是锋利,但要想达到“斩金断玉”是不可能的,而钢则不然。北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》里叙述了磁州百炼钢的过程,就是连续烧锻百余次,至斤两不减为止。这个过程实际上就是脱碳、去杂质的过程,只有这样才能够炼成性能更优异的钢。通过这个事例,可以更好地让学生明白炼钢的原理,学生从中也明白了要想把现在的自己的“铁”变成“钢”,需要努力学习,并百般锤炼。谚语的使用,既可以在美的意境中培养学生的审美情趣,又可以“一石激起千层浪”,收到寓教于乐之效。
(2)讲述铁碳合金相图应用时,教师可先问为何要“趁热打铁”,激起学生的求知欲望,再向学生讲解把钢加热到1 000℃~1 250℃时,此时钢组织为单相奥氏体、塑性好等知识,并可由此实质内容作适当引申,以提醒学生把握良好的学习机会和好的人生机遇。
二、采取灵活多变的教学方式吸引学生
传统的教师讲、学生边听边记的教学方法,学生只是机械地记忆,像木偶一样,教师指到哪,学生转到哪,不会越雷池半步。这样的教学方法不能够培养学生独立思考和解决问题的能力,枯燥、沉闷的课堂气氛,更容易使学生昏昏欲睡,课堂教学效果肯定不好。所以,教师应改变传统的教学方法,采取灵活多样的教学方式,让学生爱学、乐学。
(1)教师引用学生身边发生的事例,更容易引发学生情感的共鸣,促进学习的积极性。例如,用酒精灯加热弹簧钢丝的实验,引出回火等。
(2)“神舟七号”发射成功后,吸引了全国乃至世界各国的关注,这是我国航天史上首次的太空行走,成为中国载人航天工程中又一个里程碑。教师可以和学生谈谈工程材料与热处理在神舟飞船建造过程中的重要作用,使他们认识到该门课程在现代科技中的不可估量的作用,从而产生一定要学好的心理。
(3)课后可以让学生分组完成一些简单、实用的实验。这样,既可以提高学生的学习兴趣,又拓宽了学生的课外知识,也为学好《工程材料与热处理》这门课程奠定了良好的基础。
三、多媒体在教学中的运用,能够强化课堂教学效果
在《工程材料与热处理》教学中,有很多实验受到条件、设备等限制,不能现场操作,让学生完全理解和掌握有一定的难度,这时运用多媒体,就可以改变这一切。教师利用多媒体可视性强的特点,把不易在实验室中进行的实验通过多媒体形象直观地展现出来,能使学生仿佛置身于实验室中,学习到更加贴近生产实践中的东西。如正火、回火、淬火等热处理工艺,若仅凭挂图或用陈述性表达,都无法取得满意的教学效果。而通过使用多媒体,就可以把实验完完全全地展示在学生面前,使其一目了然,既学懂了知识,又不会因为现场实验而具有危险性。
四、采用项目教学法,增进学练结合
项目教学法是典型的以学生为中心的教学方法。它强调学生是学习过程中的主体,要改变过去以教师为中心,一切向教师看齐的做法。它主张以学生为学习活动主体,教师指导为辅,改变以往教师台上讲,学生只顾埋头苦记的教学模式,创造了学生主动参与、全心身投入的教学氛围。项目教学法能够有效调动学生的学习主动性,使他们既学习了理论知识,掌握了实践技能,又提高了解决实际问题的能力。如数控专业在做钢材的热处理实验时,从实验方案的确定、热处理工艺的制定、实际的操作和实验结果的分析等全部由学生自己来完成,指导教师只是指导和组织学生去分析和总结。这样,不仅能充分发挥和调动学生的主观能动性,而且能使学生了解实际的生产过程,收到了良好的效果。
总之,在课堂教学中,教师不仅要注重教学法的科学性,还要讲究授课的艺术性。因此,教师除了要提高自身业务素质和专业水平外,还要创立自己的教学风格,从而优化课堂教学,提高课堂教学质量。经验告诉我们,教学任务的完成,教学质量的提高,应依靠多种因素、多种方法的综合作用。而选择教学方法,核心问题是最大限度地调动学生学习的主动性和积极性,使教与学在教学的动态发展中得以平衡,最终使预定的教学目标与教学的实际效果相一致。
参考文献:
【关键词】建筑材料 双语教学 教学实践
【Abstract】To train the excellent civil engineering specialty talent possessing the international visual field, the bilingual course of building material was provided in some university. In this paper, the overview of the authors’ building material bilingual course practice and the analysis about improving the quality of building material bilingual course were presented.
【Key words】Building material; Bilingual course; Teaching Practice
【基金项目】 住建部教学研究项目:军队院校土木工程专业卓越工程师培养的实践教学体系改革;湖南省教育厅教学改革研究项目:军事土木工程专业本科人才培养“三维一体”模式研究与实践。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)08-0232-02
1.引言
随着我国土木建筑业对外交流的进一步发展,我国亟需培养具有国际视野的高素质土木工程专业人才。下面介绍我们的一些实践和思考。
2.《建筑材料》双语课程教学实践的基本情况
2.1课程开设与定位
《建筑材料》是土木工程专业重要的专业基础课之一,为后续《钢筋混凝土结构设计》、《钢结构设计》等课程提供必要的学科基础知识。根据我校土木工程专业学生基础英语较扎实的特点,同时适应学生毕业后对外交流日益增多的要求,我们从2008年起开设了《建筑材料》双语课程。
2.2课程教学概况
我校《建筑材料》双语课程共计36学时,其中室内讲授28学时,实验8学时。选用中国建材出版社影印的《The science and technology of civil engineering material》作为教材。同时选用张光碧主编的国家规划教材《建筑材料》(中文教材)和重庆大学出版社缩编的《Building material》(英文教材)作为参考书。考试采用全英文试卷,要求学生全英文答题。经过教生的共同努力,取得较好教学效果,达到了教学目的要求。
3.对提高《建筑材料》双语教学质量的思考
3.1对双语教学要有一个正确的认识
《建筑材料》双语教学的任务是使学生获得建筑材料学科知识的同时,潜移默化地提高了外语运用能力。教学中发现部分师生对课程任务存在认识上的偏差。另外,部分教师认为双语教学中要一步到位实现全英语教学,才能够和国际接轨,而不顾及学生的实际听力基础,结果导致学生听不懂,教学效果差。这些认识上的偏差都应得到校正。
3.2精选教材与参考书
选择合适的教材和参考书是开展《建筑材料》双语教学需要解决的首要问题。在教材选择中,我们主要考虑如下两因素:1.学生的英语水平。根据学生英语水平,我们选择语言通俗晓畅、难度适中的经典教材,同时辅以一些中文教材作为参考书。两类教材相辅相成,共同促进学生对课程知识的掌握。2.教学大纲的要求。《建筑材料》是土木工程专业课程体系中的一个环节,不同教材所覆盖的知识内容不尽相同。我们选择知识内容和我校教学大纲要求基本相符的教材,避免教学中出现知识点的缺失。
3.3正确处理中外规范体系的差异
建筑材料是一门紧密联系工程实践的学科,其教学内容和各国的标准规范紧密联系。例如,建筑材料中关于集料的筛分,我国采用方筛法,而美国采用圆筛法。此外,我国钢材的型号和牌号也和美、英等国家不一致。在双语教学中要注意和正确处理该问题。否则,学生对国外标准规范较熟悉,而对我国标准规范不熟悉,不利于后续钢筋混凝土结构、钢结构课程的学习。
3.4加强双语教师队伍建设
一支高水平的双语教学师资队伍是取得良好教学质量的关键。专业课程双语教学不同于基础英语教学,教师应同时具备良好的专业知识和语言能力。此外,对于一些学生英语功底较扎实的院校,可考虑聘请国外相同课程的主讲教授来学校担任双语教学任务。
3.5不懈加强双语课程的建设
双语课程具有不同于用母语教学课程的特点。目前国内对双语教学的研究,总体上还不是很成熟。各门课程的双语教学实践存在一个不断探索和调整的过程。只有通过长期不懈的建设,才会取得好的教学效果,实现双语教学的目标。
参考文献:
[1]Office of dean. Educating future army officers for a changing world. United State military academy, West Point,New York:2008
[2]游潘丽,吴迪,何云.《建筑材料》双语教学初探[J].西昌学院学报 自然科学版,2011,25(1):137-139
[3]任淑霞.《建筑材料》课双语教学的实践与体会[J].山东农业教育,2008,⑴:25-26