材料物理實驗教學(xué)研究論文
材料物理實驗教學(xué)研究論文
實驗教學(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,通過控制條件的操作過程,引起實驗對象的某些變化,從中獲取新知識或驗證知識的教學(xué)方法。
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材料物理實驗教學(xué)研究
材料是社會進(jìn)步、國家安全和國民經(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,在整個材料化學(xué)專業(yè)教學(xué)計劃中占有相當(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,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。實驗教學(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)計思維,為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才構(gòu)建新的實踐教學(xué)體系。
實驗教學(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,通過控制條件的操作過程,引起實驗對象的某些變化,從中獲取新知識或驗證知識的教學(xué)方法。通過實驗教學(xué),可以使學(xué)生把直觀的實踐知識與材料物理性能知識聯(lián)系起來,不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,又能全面了解知識,培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立探索能力、實驗操作能力和創(chuàng)新意識。因此,在教學(xué)中,應(yīng)更重視讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計和實驗。具體體現(xiàn)在以下方面。
一、優(yōu)化實驗教材,體現(xiàn)建筑特色
教材的生命在于質(zhì)量。然而,國內(nèi)目前尚未出版材料物理性能實驗課程的教材或輔導(dǎo)書,主要是由于很多高校均是根據(jù)自身實驗條件開設(shè)實驗, 且專業(yè)規(guī)劃和發(fā)展方向有所不同,導(dǎo)致同一課程實驗內(nèi)容相差很大。因此, 撰寫一部針對性強(qiáng)、效果好、質(zhì)量高的實驗教材是成功實施創(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驗選題,實驗過程設(shè)計充分提高學(xué)生的動手能力,實驗指導(dǎo)書的撰寫摒棄“儀器說明書”式的教條,以引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計、創(chuàng)新和思考為目標(biāo)[3]?,F(xiàn)已撰寫了一部實驗指導(dǎo)書, 2009屆開始試用,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)計實驗,體現(xiàn)建筑特色
在實驗教學(xué)中,我們結(jié)合我國1/3老舊建筑物要進(jìn)行節(jié)能施工及舊房節(jié)能改造,保溫板市場前景非常可觀這一背景,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)的知識點和基本測試技術(shù)的同時,拓寬認(rèn)知了建筑領(lǐng)域目前市場對酚醛樹脂的認(rèn)知度低,其輕質(zhì)、防火、無煙、無毒、無滴落等優(yōu)點尚未被民用建筑商接受,影響市場需求持續(xù)快速增長的現(xiàn)實,引發(fā)學(xué)生對先進(jìn)建筑材料如何與現(xiàn)實的市場經(jīng)濟(jì)相接軌的思考。
通過實驗教學(xué)不僅使學(xué)生對材料導(dǎo)熱機(jī)理有了更直觀的認(rèn)識和深入的理解,也使學(xué)生對開發(fā)新材料并推廣應(yīng)用進(jìn)入市場服務(wù)社會產(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,開展探索性實驗
教師前沿領(lǐng)域的科研活動,使現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展中的新知識、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)生充分接觸實驗技術(shù)的現(xiàn)代性。通過鼓勵學(xué)生加入高強(qiáng)度混凝土的制備及表征課題組,其通過高強(qiáng)度混凝土材料的制備、強(qiáng)度性能測試及微觀結(jié)構(gòu)表征環(huán)節(jié),既進(jìn)行了綜合實驗?zāi)芰Φ挠?xùn)練,又接觸到了最新材料之一的碳纖維。使實驗教學(xué)內(nèi)容深度增加,廣度適宜,體現(xiàn)了知識多元化與教學(xué)滲透理念。
四、完善考核手段,重視創(chuàng)新能力
實驗成績考核采取“課程實驗-綜合測試”方式。課程實驗認(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;課后提交實驗?zāi)康?、原理、實驗步驟和實驗結(jié)果完整的實驗報告,尤其注重要求學(xué)生抓住完成實驗的核心問題,找出影響實驗成敗的主要因素并能對實驗遇到的問題進(jìn)行分析,教師按學(xué)生的實驗操作和實驗報告情況綜合打分。綜合測試作為實驗操作考試安排在學(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際問題的能力和創(chuàng)新能力。實驗的最終成績由課程實驗(70%)和綜合測試(30%)組成,以求客觀真實反映學(xué)生理論與實踐結(jié)合能力、動手能力和創(chuàng)新能力。
總之,材料物理的實驗教學(xué)活動是材料物理課程教學(xué)的重要組成部分,可使學(xué)生加深對材料物理性能的基本理論、分析手段和實驗技能的理解。在實驗教學(xué)中優(yōu)化教材、精心設(shè)計實驗,體現(xiàn)建筑特色、開展探索性實驗、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,在教學(xué)中,要不斷更新教學(xué)內(nèi)容,改善實驗教學(xué)理念,以提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題為己任,是材料專業(yè)教師應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任。