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摘 要:固体物理学是一门具有广泛潜在应用前景的基础理论课,对培养高水平人才是很重要的。固体物理课程教学改革以能力和素质的培养为主线,重视学生的主动学习,整合传统的教学内容,采用研究式的教学方法,将多媒体的生动与传统板书相结合,并在教学过程中引入计算机模拟的方法,融入现代科技知识,培养学生的主动性和创造性,从而为社会培养所需的创新型人才。
关键词:创新型人才 研究式教学 计算机模拟 主动学习
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)02(b)-0029-01
固体物理学课程主要研究固体的宏观物理性质,从固体的结构、组成粒子之间的相互作用与运动规律,来阐明宏观性质的微观本质及用途。作为自然科学的基础,它的发展是目前各种新兴科学和交叉科学产生与发展的基础和向导,是一门具有广泛应用前景的基础理论课。同时,固体物理课程又是一门培养和提高学生科学素质的最重要的基础课,对培养高水平的人才是很重要的。
1 目前教学现状
目前固体物理教学主要是以传统教学为主,多媒体教学为辅。传统教学虽然对教学内容有完整、详尽的规定,对知识的掌握和运用有明确的要求,但把掌握知识本身作为教学目的,并且采用传统的单纯的由教师讲解的教学方法,由于学生被动接受知识,导致其不能在学习的基础上发现和提出问题。固体物理课程概念抽象,单靠传统教学不能很好地帮助学生理解基本概念所涉及到的物理图像。另外,固体物理所涉及到的基本理论知识较多,单靠传统教学方式不能有效地激发学生的学习兴趣。总之,传统的固体物理教学不利于培养学生的主动性、创造性,从而不能培养出为社会做出成就的创新型人才。因此,《固体物理》课程教学改革与实践势在必行。
2 教学改革措施
2.1 教学目标改革
结合创新型人才的培养目标,我们将以能力和素质的培养为主线,建立明确的教学目标,除了给学生传授固体物理的基本知识外,还在教学中着重强调固体物理研究中的科学精神及科学思维方法,通过注入科技发展的新观点和新方法,使学生既能掌握固体物理的基础知识,又能了解新的科研成果,从而提高学生的科学素养和创新能力,更好地适应社会发展的需要。
2.2 教学观念转变
由于传统教学中教师忽视学生学习的主动性,学生的自我表现欲受到压抑,学生容易错误地认为学习是教师、家长的需要,而不是自己的需要,因此学习兴趣不高,课堂效益甚微。教学是一种精神产品的传递,它与物质产品的传递不同[1]。物质产品的传递具有给予的性质,作为传递精神产品的教学,具有获取的性质,因此其质量的高低与教师讲解程度并不成正比关系,并不是教师给,学生就得。要提高教学质量,必须改变传统的教学观念,不能把教学过程理解成“给予”的过程,而应该把教学过程理解成“获取”的过程;教学重点则是学生的学习和学生的自我表现,教学的根本任务是教会学生学习。
2.3 教学内容改革
现有固体物理课程的教学内容是以后专业学习和科学研究的基础,是必须掌握的基本知识,不能轻易舍弃,而是加以整合;不是单纯地增加课程内容的知识量,而是通过增加一些前沿知识,将更多的基本内容拓展为包含新知识生长点的知识;更关注个性,留出一些个性化的学习内容;增加人类在固体物理发展中的观察实践过程、思维碰撞和共振过程,彰显科学精神和人文意涵;增加一些学生可选的专题和任务,给学生提供探索问题和应用所学知识、方法的机会。例如,增加了比热逆问题、超晶格、光子晶体等前沿研究,扩展可生长新知识点的课程容量。为培养学生的人文精神,增加了x射线与伦琴、劳厄图样与劳厄、布拉格方程与布拉格父子等科普知识。在提高学生科学素养和创新能力方面,在讲述晶体的对称性基础上增加物理定律的对称性等;每一节讲解内容后给出对应的思考题,帮助同学巩固所学,加深理解并学会思考问题;增加了一些所讲问题的引入,比如电子和电阻的研究方法和研究历史等,帮助同学们形成对问题的完整认识。在提高学生应用能力方面,增加了一些固体物理基础知识在微电子学中的应用讲解,比如晶体的各向异性与微电子工艺中的异性刻蚀,增加了应用型的小论文写作等。
2.4 教学方法改革
在固体物理课程的教学过程中,我们采用研究式的教学方法,重视教学互动,努力提高学生学习的主动性,培养学生的探索能力和创新能力[2]。就大学生而言,探索能力和创新能力是他们的薄弱环节,其最常见的表现形式就是没有问题可想,或者提不出有意思的问题。因此,我们在教学中,以问题为核心,重新设计和组织教学内容,改变传统的从书本到书本的方法,通过展示来自客观世界的美好事物、科学领域的辉煌、科学家的传奇等,让学生在欣赏的同时,调动学生积极思考,提出问题,激发起探索和学习兴趣;开展课堂讨论,引导学生独立思考和交流,激活与加强学生的思维与合作意识,巩固学习兴趣;有些内容讲授和学生自学相结合,在拓宽学生的专业基础理论知识的同时,培养和训练科学的和创造性的思维方法,提高学习能力。
2.5 教学手段改革
在多媒体教学中,为克服讲解速度快,学生思维跟不上,课件设计单调等不利因素,将多媒体的生动与传统板书的严谨理论推导相结合,同时在教学过程中引入计算机模拟的方法,提高学生将理论知识运用于科研实践的能力。现有的教学大纲对于本科学生只要求掌握固体物理学的一些基本理论,学生学习起来容易感觉比较枯燥,不知道自己所学的理论究竟有什么用。通过计算机模拟的方法,可以将理论学习与实践运用结合起来。例如,在学习晶体结构后,一方面可以运用已有的晶体数据库看晶体的结构,如不同类型的晶胞、晶面,加深对基本概念的理解;另一方面,可以用画图软件绘制晶体结构,更加深刻的掌握晶体结构相关的基本概念;在学习固体中的原子结合方式后,可以模拟分析键结构;能带理论是固体物理的重点知识,可以利用计算模拟的方法对能带进行研究,有利于学生对能带的理解;学习完构性关系知识后,可以对所涉及的性质,如弹性模量等进行模拟分析。选择一些当今科研的热点进行模拟,通过这些现代科技知识的融入,可以拓展学生的认识视野,使其真切地感受现代科技的脉搏,并掌握切中此脉搏的妙方,学会以开放的思维、全新的理念、独特的视角、超常的想象、厚重合理的知识结构来应对社会的发展,增强学习的紧迫感和责任感。同时,现代科技知识的融入,也会提升基础理论的教学价值,对学生的思维将产生极大的冲击和震撼,从而激发起学生运用基础学科理论实现科技创新的勇气和欲望。
3 结语
培养人才是高等学校的根本任务和最终目标,学校的发展最终要体现在培养人才的数量和质量上,而课程教学是人才培养的关键环节。作为高校教师,肩负着民族的希望和教育的希望,因此,积极认真地实践课程教学改革,提高教学质量,是义不容辞的责任。
参考文献
[1] 覃伟合.课堂教学改革探析[J].教育探索,2002(9):41～43.
[2] 高盘良.浅议创新能力与创新人才的培养[J].中国大学教学,2005(10):21～22.
关键词:创新型人才 研究式教学 计算机模拟 主动学习
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)02(b)-0029-01
固体物理学课程主要研究固体的宏观物理性质,从固体的结构、组成粒子之间的相互作用与运动规律,来阐明宏观性质的微观本质及用途。作为自然科学的基础,它的发展是目前各种新兴科学和交叉科学产生与发展的基础和向导,是一门具有广泛应用前景的基础理论课。同时,固体物理课程又是一门培养和提高学生科学素质的最重要的基础课,对培养高水平的人才是很重要的。
1 目前教学现状
目前固体物理教学主要是以传统教学为主,多媒体教学为辅。传统教学虽然对教学内容有完整、详尽的规定,对知识的掌握和运用有明确的要求,但把掌握知识本身作为教学目的,并且采用传统的单纯的由教师讲解的教学方法,由于学生被动接受知识,导致其不能在学习的基础上发现和提出问题。固体物理课程概念抽象,单靠传统教学不能很好地帮助学生理解基本概念所涉及到的物理图像。另外,固体物理所涉及到的基本理论知识较多,单靠传统教学方式不能有效地激发学生的学习兴趣。总之,传统的固体物理教学不利于培养学生的主动性、创造性,从而不能培养出为社会做出成就的创新型人才。因此,《固体物理》课程教学改革与实践势在必行。
2 教学改革措施
2.1 教学目标改革
结合创新型人才的培养目标,我们将以能力和素质的培养为主线,建立明确的教学目标,除了给学生传授固体物理的基本知识外,还在教学中着重强调固体物理研究中的科学精神及科学思维方法,通过注入科技发展的新观点和新方法,使学生既能掌握固体物理的基础知识,又能了解新的科研成果,从而提高学生的科学素养和创新能力,更好地适应社会发展的需要。
2.2 教学观念转变
由于传统教学中教师忽视学生学习的主动性,学生的自我表现欲受到压抑,学生容易错误地认为学习是教师、家长的需要,而不是自己的需要,因此学习兴趣不高,课堂效益甚微。教学是一种精神产品的传递,它与物质产品的传递不同[1]。物质产品的传递具有给予的性质,作为传递精神产品的教学,具有获取的性质,因此其质量的高低与教师讲解程度并不成正比关系,并不是教师给,学生就得。要提高教学质量,必须改变传统的教学观念,不能把教学过程理解成“给予”的过程,而应该把教学过程理解成“获取”的过程;教学重点则是学生的学习和学生的自我表现,教学的根本任务是教会学生学习。
2.3 教学内容改革
现有固体物理课程的教学内容是以后专业学习和科学研究的基础,是必须掌握的基本知识,不能轻易舍弃,而是加以整合;不是单纯地增加课程内容的知识量,而是通过增加一些前沿知识,将更多的基本内容拓展为包含新知识生长点的知识;更关注个性,留出一些个性化的学习内容;增加人类在固体物理发展中的观察实践过程、思维碰撞和共振过程,彰显科学精神和人文意涵;增加一些学生可选的专题和任务,给学生提供探索问题和应用所学知识、方法的机会。例如,增加了比热逆问题、超晶格、光子晶体等前沿研究,扩展可生长新知识点的课程容量。为培养学生的人文精神,增加了x射线与伦琴、劳厄图样与劳厄、布拉格方程与布拉格父子等科普知识。在提高学生科学素养和创新能力方面,在讲述晶体的对称性基础上增加物理定律的对称性等;每一节讲解内容后给出对应的思考题,帮助同学巩固所学,加深理解并学会思考问题;增加了一些所讲问题的引入,比如电子和电阻的研究方法和研究历史等,帮助同学们形成对问题的完整认识。在提高学生应用能力方面,增加了一些固体物理基础知识在微电子学中的应用讲解,比如晶体的各向异性与微电子工艺中的异性刻蚀,增加了应用型的小论文写作等。
2.4 教学方法改革
在固体物理课程的教学过程中,我们采用研究式的教学方法,重视教学互动,努力提高学生学习的主动性,培养学生的探索能力和创新能力[2]。就大学生而言,探索能力和创新能力是他们的薄弱环节,其最常见的表现形式就是没有问题可想,或者提不出有意思的问题。因此,我们在教学中,以问题为核心,重新设计和组织教学内容,改变传统的从书本到书本的方法,通过展示来自客观世界的美好事物、科学领域的辉煌、科学家的传奇等,让学生在欣赏的同时,调动学生积极思考,提出问题,激发起探索和学习兴趣;开展课堂讨论,引导学生独立思考和交流,激活与加强学生的思维与合作意识,巩固学习兴趣;有些内容讲授和学生自学相结合,在拓宽学生的专业基础理论知识的同时,培养和训练科学的和创造性的思维方法,提高学习能力。
2.5 教学手段改革
在多媒体教学中,为克服讲解速度快,学生思维跟不上,课件设计单调等不利因素,将多媒体的生动与传统板书的严谨理论推导相结合,同时在教学过程中引入计算机模拟的方法,提高学生将理论知识运用于科研实践的能力。现有的教学大纲对于本科学生只要求掌握固体物理学的一些基本理论,学生学习起来容易感觉比较枯燥,不知道自己所学的理论究竟有什么用。通过计算机模拟的方法,可以将理论学习与实践运用结合起来。例如,在学习晶体结构后,一方面可以运用已有的晶体数据库看晶体的结构,如不同类型的晶胞、晶面,加深对基本概念的理解;另一方面,可以用画图软件绘制晶体结构,更加深刻的掌握晶体结构相关的基本概念;在学习固体中的原子结合方式后,可以模拟分析键结构;能带理论是固体物理的重点知识,可以利用计算模拟的方法对能带进行研究,有利于学生对能带的理解;学习完构性关系知识后,可以对所涉及的性质,如弹性模量等进行模拟分析。选择一些当今科研的热点进行模拟,通过这些现代科技知识的融入,可以拓展学生的认识视野,使其真切地感受现代科技的脉搏,并掌握切中此脉搏的妙方,学会以开放的思维、全新的理念、独特的视角、超常的想象、厚重合理的知识结构来应对社会的发展,增强学习的紧迫感和责任感。同时,现代科技知识的融入,也会提升基础理论的教学价值,对学生的思维将产生极大的冲击和震撼,从而激发起学生运用基础学科理论实现科技创新的勇气和欲望。
3 结语
培养人才是高等学校的根本任务和最终目标,学校的发展最终要体现在培养人才的数量和质量上,而课程教学是人才培养的关键环节。作为高校教师,肩负着民族的希望和教育的希望,因此,积极认真地实践课程教学改革,提高教学质量,是义不容辞的责任。
参考文献
[1] 覃伟合.课堂教学改革探析[J].教育探索,2002(9):41～43.
[2] 高盘良.浅议创新能力与创新人才的培养[J].中国大学教学,2005(10):21～22.