后振中 李颖 李素丽 杨来侠 卢海

摘 要：《材料物理化学》是材料科学与工程专业必修的基础理论课程，也是比较难学的一门课程。针对该课程的特点，论文从教学方法和考核方式两大方面提出了具体改革措施，同时阐明了这些措施在教学过程中的意义。通过教学改革能够激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维和综合素质，也能更加全面而客观地评价学生的综合能力，有利于进一步提升教学水平。

关键词：材料物理化学;思维导图;合作性学习;多元化考核;教学改革

作为一门材料学专业必修的基础理论课程，《材料物理化学》在整个教学计划的各种专业课程中居于承上启下的重要地位。该课程以凝聚态物质为分析对象，以物理化学理论为依据阐明了材料学的基础理论问题，内容涵盖物质的状态与表征、热力学基本原理及其在凝聚态物质中的应用、动力学基本原理及其在化学反应中的应用、相平衡与化学平衡、电化学、表面与界面[1]。目的在于使学生深刻认识材料物理和化学变化过程中的基本规律，培养和锻炼学生分析问题和解决问题的能力，为将来独立从事行业和科研工作打下基础。

《材料物理化学》课程内容抽象、理论性强并且学科交叉明显，要求学生在高等数学、物理和化学方面都要有良好的基础，学生往往觉得学习困难度较大而且枯燥乏味，学习兴趣普遍较低。另外，工程教育专业认证对本科教学提出了更加明确的目标定位，各类课程的教学课时数明显压缩，教学内容也不断更新[2，3]。很明显，传统教学模式已经无法适应新形势下《材料物理化学》课程的教学要求，必须对既有教学模式进行改革和创新，从而全面提高教学质量和效果。结合最近几年的教学实践，笔者从以下几方面进行探讨。

一、教学方法改革

（一）思维导图教学

20世纪70年代，英国著名心理学家、世界记忆锦标赛创始人Tony Buzan发明了一种简单有效、实用性很强的开创性思维工具——思维导图（The Mind Map），又叫心智导图[4]。它运用图文并重的技巧把各知识点归纳为各个主题，再用关键词、图像等链接出相互的关系层次，建立它们之间的记忆链接，充分发挥人类左右脑的机能，开启大脑的无限潜能。作为一种可视化的教学辅助工具，思维导图在各个学科领域获得了越来越广泛的应用[5-7]。针对《材料物理化学》课程概念多、公式多、逻辑性强的特点，思维导图的运用可以帮助学生在课堂上迅速建立起抽象知识点间的联系，有利于学生准确把握重点和难点，实现知识体系的整合，同时也有利于培养学生严谨的逻辑思维能力。

借助多媒体的手段，在课堂上根据思维导图的框架把相应的教学内容一步步展示给学生们，使各知识点之间的联系清晰明了，实现知识的从点到线再到面的全面架构，形成知识网，从而增强知识的迁移能力。下图是《材料物理化学》中以热力学第一定律教学内容为例制作的思维导图，在此框架下学生可以系统地、有重点地、多角度地感知知识，能够激发学生的发散思维，提升逻辑归纳能力，提高学习效率。在教学中合理利用思维导图可以有效解决学生在学习过程中“一叶障目不见泰山”的问题，为学生融会贯通所学知识打下坚实的基础。

热力学第一定律教学内容的思维导图

（二）合作性学习

合作性学习兴起于20世纪70年代，它以学习小组为基本单位，以小组成员之间的良性互动为基础，共同完成学习任务，是一种富有创意和实效的教学理论与策略体系[8]。目的是让学生在学习中通过互相帮助、资源共享、分工合作来体验学习乐趣，并对其情感、态度和价值观等产生积极影响，有利于学生之间相互取长补短，发挥自身特点，从而形成整体优势，获得最好的学习效果。

通过合理分组使学生形成稳定的学习小组，在教学中设计一些开放性问题供小组讨论，要求组员提出自己的见解，协调不同的意见，分析和选择解决问题的途径，最终实现问题的有效解决。在讨论过程中，每个学生既能获取知识又能帮助影响他人，既满足了归属感，又提升了自信心，提高了对材料物理化学的兴趣，更加深了对相关知识的理解，只有发展成这种真正的合作性关系，才能形成有效学习。在教学中引入合作性学习充分体现了以学生为本的教学理念，有利于培养学生观察分析、归纳总结的科研创新能力和与人协作、与人沟通的人际交往能力。

（三）科研渗透教学

《材料物理化学》的基本理论体系是经典物理化学理论在凝聚态物质中的应用，因此在教学中不可避免地要反复且大量地讲解经典理论，导致教学过程枯燥乏味。事实上，《材料物理化学》的实用性很强，与人类的生产、生活和科学研究密不可分。特别是近几十年来能源、环境和材料科学三大领域的科技发展最为突出，《材料物理化学》的教学也应该与时俱进，与上述三大领域的科研前沿紧密结合、相互渗透，将最新的研究进展和科技成果展现给学生，通过学以致用激发学习兴趣。鼓励学生积极参与教师的科研项目，建立研究小组，一方面便于开展合作性学习;另一方面教师可指导学生进行科学研究，申报各级各类大学生实践创新项目，参加“互联网+”等创新创业大赛，形成教学推动科研，科研促进教学的良性循环。这样不仅能够有效提升学生的专业知识水平，而且更有利于培养学生的创新思维和综合应用能力。

二、考核评价改革

目前，试卷考试模式仍然在《材料物理化学》课程的考核评价体系中占有核心地位，但传统命题方式存在明显弊端，具体表现为谁上课谁命题，难免引入任课教师的主观性，这就对学生掌握的知识内容难以做出客观的评价。为了改变这个问题，需要从两方面入手，一是建立标准化试题库;二是实现多元化考核。

（一）建立标准化试题库

根据材料专业的特点建立涵盖课程全部内容的标准化试题库，同一内容的题目可设计多种题型，灵活考查，也可分解成几个题目，同时标记不同题目的难易差别，特别突出体现学生对知识点理解出现谬误的题目，按照比例要求随机选取不同难度和知识点范围的试题组成考试卷，最大限度避免傳统命题的主观性。

（二）實现多元化考核

除了试卷考核以外，还可以建立另外两种考核模式：（1）课堂实时考核。在合作性学习分组的基础上，授课教师当堂拟定与课程内容密切相关的问题，引导学习小组进行分析、讨论，教师根据解答问题的情况进行综合评分，对学生的不足和优点都要给出明确点评。另外，对于课程的重点内容进行随堂测试，考察学生的课堂接受能力，同时兼具考勤的效果。（2）课后延伸考核。通过建立微信或QQ讨论群，学生可在课后围绕课堂内容进行线上提问，教师给予实时解答，同时允许学生匿名指出教学过程中的问题，教师收集并分析反馈信息，及时修正教学过程。每一章都会针对相应知识点在群中布置作业，根据学生的讨论发言及回答精准度给出分数。上述新的考核办法把传统的结果质量控制转变为过程质量控制，不仅使考核多元化，而且促使学生建立合作性关系，形成有效学习，确保对基础理论知识的掌握。

三、结语

《材料物理化学》是材料学专业重要的基础理论课程，其教学改革任重道远，需要广大任课教师不断探索、完善和改进。本文对教学方法和考核模式改革的探讨，充分体现了《材料物理化学》课程的特点，有利于增强学生的学习兴趣，调动学生的主观能动性，帮助学生更好地理解课程知识体系和抽象理论，提升学生的综合素质，同时也能较全面和客观地评价学生的综合能力，提高教学效果。

参考文献：

[1]吴锵，王雄.材料物理化学[M].国防工业出版社，2012.

[2]王瑞芳，赵春霞，李辉，等.基于工程认证的材料物理化学课程评价体系研究与探索[J].教育现代化，2019，（24）：136-137.

[3]覃月宁.工程教育认证背景下独立学院化学工程与工艺专业实践教学改革研究[J].课程教育研究，2018，7：243-245.

[4]李明明.思维导图在物理化学教学中的应用[J].化工教学，2019，45（1）：156-157.

[5]杨怀瑾.思维导图在药剂专业课程教学中的应用[J].卫生职业教育，2020，（2）：75-77.

[6]张昊.思维导图在《政策与法律法规》教学中的应用[J].教育现代化，2018，（47）：206-207.

[7]徐鹤，黄海平，李鹏.基于思维导图的数据结构课程教学改革探讨[J].电脑知识与技术，2018，（32）：108-109.

[8]后振中.合作性学习在物理化学实验教学中的作用[J].教育教学论坛，2015，（44）：229-230.

基金项目：陕西省重点研发计划项目（2017GY-133）;陕西省教育厅专项科研计划项目（17JK0512）;西安科技大学高等教育研究项目（GJY-2019-YB-3）

作者简介：后振中（1981—），男，汉族，河南新乡人，博士，讲师，研究方向：新能源材料。