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摘要：《材料物理性能》是材料科学与工程专业本科生必修的一门的专业基础课，提高其教学效果对高等人才的培养至关重要。在工程教育认证的背景下，针对本课程的特点和性质，我们分别在教学大纲、教学内容、教学方法、教学手段、考核方法和评价体系等方面做出了改革探索，使本课程的教学质量和水平得到显著提高。
关键词：工程教育认证；材料物理性能；教学改革
本文引用格式：李超,等.工程教育认证背景下《材料物理性能》课程的教学改革探索[J].教育现代化,2019,6(51):51-53.
为了提高高校教育人才培养对产业发展的适应性和实现中国工程教育的国际互认以提升我国工程技术人才的国际竞争力，从2006年起，我国就开始全面构建工程教育认证体系。经过十多年的改革和努力，我国高等教育工程认证改革也已取得了显著的成就。工程教育认证工作秉承的三个基本理念分别为以学生为中心理念、产出导向理念和持续改进理念[1]。工程教育认证工作的推进，将非常有利于学生的培养，同时也能促使高校教学水平的不断提高。持续改进的推行又能进一步反作用到人才培养上，从而实现良性循环。在此背景下，我校材料科学与工程专业也积极参与了工程教育认证评价工作并通过了专家评审。针对工程教育认证的要求，本专业的所有课程均做了相应的优化和调整。
《材料物理性能》是材料科学与工程专业非常重要的一门专业基础课。我们知道新材料是科学技术的先导和基础，这在主要以应用材料的各种热、电、磁、光及其相互转换等功能的光电信息技术中表现尤为明显。随着科技的快速发展，传统的单一功能材料已经难以满足要求，从而提出了材料复合、功能复合的概念，促使各种材料之间的交叉融合和各种性能间的互补。因此，材料科学工作者必须掌握材料科学领域的基本知识、概念和方法、把握一些材料的前沿和最新进展。通过《材料物理性能》的学习，学生可以掌握材料的热、电、磁、光等物理性能方面的知识，提高他们准确认识和发现材料性能优劣的能力；同时培养他们运用相关物理原理分析和解决实际问题的能力，为研究和开发新材料打下坚实基础。在我校材料科学与工程专业工程教育认证的大背景下，鉴于《材料物理性能》重要的课程地位，为了进一步提高教学效果和教学质量，本文从教学大纲、教学内容、教学方法、教学手段、考核方法、评价体系等方面进行了改革探索。
一 修订教学大纲
原来的教学大纲中主要包括课程地位与任务、课程的主要内容与基本要求、课程教学学时安排、考核方法及成绩评定、推荐教材与主要参考书等五个部分，并且每个部分的内容均比较笼统简略。依照工程教育认证的要求，我们对教学大纲做了大规模的修订。第一部分修订为课程地位与课程目标，其中课程目标确定的更为详细具体，并且可以针对不同的课程目标进行明确的评价考察。第二部分为课程目标达成的途径与方法，该部分提出了具体的一些教学手段和方法，用于支撑保证第一部分中课程目标的达成。第三部分为课程目标与相关毕业要求的对应关系，该项改革从学生本科教育培养的整体出发，将本课程的课程目标与学生的毕业要求建立关系。这样进一步具体量化出本课程对学生培养的作用，并且使学生整体的毕业情况可考核可评价。第四部分为课程的主要内容与基本要求，该部分用表格的形式，将每个章节每个知识点的基本要求详细列出，使整个课程内容框架和要求一目了然。第五部分为课程学时安排，该部分在明确了学时和学生任务的基础上，增加了“对应课程目标”这一项，进一步明确讲授内容与课程目标的关系。第六部分为考核方式及成绩评定，该部分也采用表格的形式，格式整齐规范，内容简明易懂。第七部分为推荐教材及主要参考书，该项与原教学大纲相同。修订后的教学大纲格式更为规范，信息容易查找，更重要的是建立了目标导向的机制，进一步明确了本门课程在本专业学生培养过程中的课程地位，同时将本课程的课程目标与学生的毕业要求建立了可量化考察的关系。
二 优化教学内容
《材料物理性能》涉及的内容广泛，包括材料的热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能、材料的弹性及内耗等知识，但是本课程的仅有32课时。为了在有限的课时范围内使学生掌握更多的知识，我们在教学内容上做了相应的取舍，核心思想是注重材料物理性能相关的基本概念和物理机制。比如在材料热学性能方面，热容、定容热容、定压热容、比热容和摩尔热容的这些概念应该区分清楚，关于热容分析的爱因斯坦模型、德拜模型等物理推导和相关假设要分析透彻。对于热容的测量部分，我们则是一带而过，不做硬性要求，因为这些性能参数的测试部分，由相关的实验课程来完成。这样既避免了知识的重复讲授，也能保证有更为充足的时间深入学习相关物理机制和原理。另外，关于材料的不同物理性能之间，分析都物理本质和影响因素，它们往往是相通的。如热阻和电阻的相关机制、电学性质和磁学性质方面，它们有着相同或者相似的影响规律。我们在课程内容讲授时，也注重不同物理性质间的交叉融合，使学生对相关物理性能的本质理解得更为透彻。
在讲授物理性能或者物理机制的过程中，会涉及到一定的物理公式推导，但是单纯的公式推导会使课程显得很枯燥，也不能很好地吸引学生的注意力。因此，我们针对这个情况也做了相应的调整，在保留核心公式的基础上，尽量减少繁杂的推导过程，但是会跟学生讲清楚公式推导的思路和在推导过程中的基本假设，同时也会详细分析由相关假设导致的理论与实际间的偏差。公式推导的时间删减后，多余的时间我们将用于将材料物理性能知识与实际的工程应用相联系。如标准尺、精密天平，制备这些物件需要材料满足什么条件，它们相应的使用环境应该是怎样的；在制备钢化玻璃、烧制陶瓷器具时如何应用到材料物理性能的相关知识等等。工程应用的引入，显著吸引了学生们的注意力，同时使课堂氛围变的更加活跃。除此之外，还将一些热门的材料研究工作与材料物理性能的课程内容关联起来，包括储能材料、光催化材料、磁性材料、纳米发光材料、压电铁电材料、导电浆料、碳吸附材料等等。相关科研工作的穿插，强化了学生对所学知识的理解，拓展了学生的认知面，也有助于学生的思考，对将来可能从事的材料设计或相关科研工作打下基础。
三 教学方法和教学手段改革
以往传统的“填鸭式”、“满堂灌”的教学方式存在诸多弊端，老师上课讲的口干舌燥，大多数学生却一知半解甚至睡觉跑神、玩手机，教学效果很差。我们在《材料物理性能》的课堂教学上采取互动式教学模式，引入课堂提问环节和讨论环节。该课程讲授的不同物理性能之间联系非常紧密，在学习新知识的时候，可以实时地提问学生前面已讲过的相关知识点，这样既实现了对老知识点的温习，又让学生认识到不同知识点之间的联系。讲授完相关物理原理后，可以设计相应的讨论题目，比如讲述完材料的热稳定性因子后，让学生根据不同热稳定因子的定义过程来讨论改变哪些参数可以改善材料或器件的热稳定性。另外，在课程的讲授过程中注重板书和多媒体课件相结合的原则。对于简单的概念、基础的公式和图表，采用板书的形式来实现，这样可以加深学生对知识点的印象；而对于一些实际应用示例或者某些机理方面的内容，比如材料的热膨胀过程和PN结的单向导电原理，借助多媒体课件会更直观形象，有助于学生知识的理解。
为了进一步提高学生对《材料物理性能》课程学习的参与度，我们还开通了该课程的“BB平台”建设。利用便捷的网络资源，在“BB平台”不同的版块可以给学生共享教学大纲、教学日历、教学课件这些课程的基本素材；同时还可以在该平台上布置课程作业，引入讨论问题。利用“BB平台”也打破了45分钟课堂教学的局限性，学生可以实时在该平台上发布学习过程中遇到的问题，进而实现学生互助和老师答疑的在线进行。显然，“BB平台”的建设有效提高了学生学习的积极性和参与度，十分有利于学生对知识的全面掌握。
四 考核方式和评价体系改革
为了进一步提高学生的创新能力和工程素养，我们对《材料物理性能》的课程考核方式和评价体系也进行了改革。考核方式除了期末的闭卷考试成绩外，加大了平时成绩的考核力度。闭卷考试的部分不仅考察相关概念和原理的理解情况，而且更加注重对知识运用能力的考察，依据工程教育认证的指引，试卷题目偏重于运用相关知识解决工程问题。平时成绩的考核内容包括出勤率、平时作业情况、课堂提问表现、课堂讨论积极性、“BB平台”参与度和活跃度等。平时成绩的考核体现了学习过程的重要性，提高过程考核力度将充分调动学生的学习积极性，师生互动的过程不但有利于学生全面掌握知识点，而且有利于实现教师的教学相长。学生的期末考核结束后，在评价体系方面，我们将热、电、磁、光、弹性和内耗等五个章节的知识和内容分开来考察，针对各个学生在这五个方面知识的得分率做出计算和统计，从而计算出每个章节知识的平均得分率。通过对该课程评价体系的改革，老师可以清楚地看出学生对每块知识的掌握程度，这样可以在对下一届学生上课时的授课情况和考试时的试题难易程度方面做相应的调整。课程评价体系的改革契合了工程教育认证的理念，将十分有利于发现课程学习中的问题并实现课程的持续改进。
五 结语
《材料物理性能》作为材料科学与工程专业学生必修的一门的专业基础课，提高其教学效果对学生的培养至关重要。我们针对本课程分别从教学大纲、教学内容、教学方法、教学手段、考核方法和评价体系等方面做出了改革探索。课程的规范性和教学效果均得到明显的提高。课程建设是一项集科学性、实践性、全面性、持续性为一体的系统工程，后续还需不断的探索和总结，不断推动教学改革的实施， 确保课程建设的持续改进。
参考文献
[1]吴岩 《.工程教育认证一点通》[M. 教育科学出版社 ,2015 年版 .
[2]孙海滨 , 周立娟 , 王鹏等 .《材料物理性能》课程考核方式改革探索 [J]. 山东化工 ,2017,46:177.
[3]候育花 , 黄有林 , 薛名山等 .《无机材料物理性能》课程教学改革的探索与实践 [J]. 教育教学论坛 ,2018,49:159.
[4]邱成军 , 王元化 , 曲伟 .《材料物理性能》[M]. 哈尔滨工业大学出版社 , 第 3 版 .
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