《等離子物理》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐
摘要：基于《等離子物理》課程的實(shí)踐教學(xué)及教學(xué)大綱的要求，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法進(jìn)行探討和分析。
關(guān)鍵詞：等離子物理 教學(xué)方法 實(shí)踐教學(xué)
《等離子物理》課程是金屬材料工程專業(yè)的一門專業(yè)限選課。課程的目標(biāo)是要求學(xué)生系統(tǒng)了解離子體的物理特征及等粒子體與材料之間相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)能掌握等離子滲氮及相關(guān)的材料離子表面改性技術(shù)。筆者在近幾年對(duì)該課程的教學(xué)實(shí)踐中，注重提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率和教學(xué)效果，積極探索以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的課程教學(xué)新模式。同時(shí)，就如何進(jìn)行課堂教學(xué)方法和課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了改革，并在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式等方面進(jìn)行了一些有益的探索和實(shí)踐。
一、以課堂教學(xué)為載體，拓展教學(xué)內(nèi)容
本課程是針對(duì)工科背景的本科生開設(shè)的，其內(nèi)容可分為理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)部分。在理論教學(xué)方面，主要學(xué)習(xí)等離子體物理基礎(chǔ)以及等離子體中的反應(yīng)變化過程。而在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面，主要集中在等離子體滲氮和材料表面改性的基本過程和方法。這兩部分涉及知識(shí)范圍較廣，因此，課程教學(xué)過程中注重基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的系統(tǒng)化，需要不斷增加新知識(shí)新理論的教學(xué)，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。課程中對(duì)于材料表面改性的原理和設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該與最新設(shè)備和技術(shù)相一致，因此在教學(xué)過程中向?qū)W生提供專業(yè)期刊和專業(yè)網(wǎng)站，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野。
二、探索啟發(fā)式的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維
當(dāng)前大學(xué)生教學(xué)面臨的主要問題在于學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和素質(zhì)，結(jié)果造成教學(xué)水平的長期費(fèi)時(shí)低效。因此，在教學(xué)過程中，注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，是學(xué)生有效學(xué)習(xí)的基本前提。教學(xué)中要注重“從實(shí)例引出問題，從問題引出概念，由概念引出方法，用方法解決問題”的教學(xué)方法，讓學(xué)生能夠充分理解、掌握和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。課程中關(guān)于等離子體的概念理解起來比較抽象，在課堂教學(xué)中，必須注重從現(xiàn)實(shí)生活中直接感受到的直觀現(xiàn)象入手，介紹抽象的概念。常規(guī)教學(xué)計(jì)劃安排中課程的總學(xué)時(shí)分為兩部分，第一部分為一至三章，主要內(nèi)容涉及有等離子體物理基礎(chǔ)、等離子體中的反應(yīng)和離子滲氮原理。第二部分為四到八章，主要內(nèi)容涉及有離子滲氮材料的選擇、離子滲氮層的組織和離子滲氮的應(yīng)用。在實(shí)踐教學(xué)過程中，要從以下幾個(gè)方面對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇和側(cè)重：
(1)由于本課程等離子體物理基礎(chǔ)部分所涉及的基本物理概念較多，因此初學(xué)者必須對(duì)大學(xué)物理等前驅(qū)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)。在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，如果能把它與已知知識(shí)聯(lián)系起來，通過已有知識(shí)結(jié)構(gòu)的同化作用，對(duì)學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)的知識(shí)和技能會(huì)起到積極的強(qiáng)化作用。
(2)從課程的章節(jié)可以看出，等離子體物理主要是從基本概念和基本原理出發(fā)，循序漸進(jìn)地展示等離子體滲氮和材料表面改性的基本過程和方法。
(3)為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)表面技術(shù)課程內(nèi)容的理解，將XRD、SEM等材料性能的現(xiàn)代檢測(cè)方法與課程內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來。課程講授時(shí)，適當(dāng)將后續(xù)知識(shí)或擴(kuò)展知識(shí)提前與正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行類比，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
三、立足冶金專業(yè)特色，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)手段改革
根據(jù)材料學(xué)科專業(yè)的特點(diǎn)，該課程要充分考慮作為鋼鐵材料的組織控制專業(yè)人才所需要的基本理論知識(shí)和所應(yīng)具有的基本工作能力，所以教學(xué)內(nèi)容必須體現(xiàn)專業(yè)特色。課程中諸多實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)各類鋼鐵材料的表面進(jìn)行處理，例如在碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、工模具鋼、不銹耐酸鋼、鑄鐵以及鈦合金表面的滲氮處理。因此，在課堂教學(xué)中不僅要講授鋼鐵材料的`知識(shí)，而且要結(jié)合表面處理技術(shù)來進(jìn)行討論。課程中所涉及的等離子物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積等實(shí)驗(yàn)方法，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的儀器設(shè)備來進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時(shí)也需要結(jié)合不同類別的材料來進(jìn)行講解�？傊鶕�(jù)具體教學(xué)內(nèi)容性質(zhì)及學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況靈活采用講課、實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、討論、參觀、講解示范等教學(xué)方式，全班學(xué)習(xí)、小組學(xué)習(xí)、個(gè)人學(xué)習(xí)相結(jié)合。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)的研究、開放與應(yīng)用，采用電子教案、模擬軟件等多種形式的教學(xué)手段。
四、完善教學(xué)評(píng)價(jià)和考核體系，反映實(shí)際學(xué)習(xí)效果
教學(xué)評(píng)價(jià)和考核體系不僅針對(duì)學(xué)生，同樣也針對(duì)教師。教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括教師的教學(xué)態(tài)度、教學(xué)能力、教學(xué)組織、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)效果等多個(gè)方面。教學(xué)評(píng)價(jià)的目的對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)，既要關(guān)注學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的掌握，又要重視學(xué)生綜合知識(shí)運(yùn)用能力的發(fā)展，同時(shí)還要重視其在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)。該課程是專業(yè)限選課，主要的評(píng)價(jià)方式為考試和平時(shí)成績，但考試不能作為唯一的考察學(xué)生學(xué)習(xí)水平和教師教學(xué)水平的手段。通過本課程的教學(xué)，筆者認(rèn)為現(xiàn)有的教學(xué)評(píng)價(jià)和考核體系客觀上能夠反映主體教學(xué)效果，但在某些細(xì)節(jié)上仍存在瑕疵。因此，為了避免學(xué)生由于在應(yīng)試策略中失利而影響最后的學(xué)習(xí)成績，要結(jié)合其它例如平時(shí)課堂提問、平時(shí)作業(yè)以及實(shí)驗(yàn)成績來進(jìn)行綜合評(píng)測(cè)。
針對(duì)本課程中學(xué)習(xí)目標(biāo)中存在的問題，筆者認(rèn)為課堂講授培養(yǎng)模式迫切需要解決兩個(gè)方面的問題。一是如何將應(yīng)用性教學(xué)目標(biāo)融入到課堂上來，建立課堂主觀教學(xué)與客觀實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的學(xué)習(xí)辦法，提高學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣。二是如何深入企業(yè)和校內(nèi)中試工廠進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，建立課程類型多樣化及選課自由與學(xué)習(xí)自由的約束機(jī)制。目前，我們借助具有豐富的校企合作項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，不斷重視教學(xué)與實(shí)踐密切聯(lián)系，努力在這樣的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革期望取得好的效果。
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