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《等離子物理》課程教學改革的探索與實踐
摘要：基于《等離子物理》課程的實踐教學及教學大綱的要求，對該課程的教學內容及教學方法進行探討和分析。
關鍵詞：等離子物理 教學方法 實踐教學
《等離子物理》課程是金屬材料工程專業的一門專業限選課。課程的目標是要求學生系統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動規律，學生通過該課程的學習能掌握等離子滲氮及相關的材料離子表面改性技術。筆者在近幾年對該課程的教學實踐中，注重提高教學質量、教學效率和教學效果，積極探索以培養學生創新意識和創新能力為目標的課程教學新模式。同時，就如何進行課堂教學方法和課程實驗設計等方面進行了改革，并在教學內容、教學方法、教學手段及考核方式等方面進行了一些有益的探索和實踐。
一、以課堂教學為載體，拓展教學內容
本課程是針對工科背景的本科生開設的，其內容可分為理論基礎和實驗驗證兩個部分。在理論教學方面，主要學習等離子體物理基礎以及等離子體中的反應變化過程。而在實驗驗證方面，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。這兩部分涉及知識范圍較廣，因此，課程教學過程中注重基礎知識和基本理論的系統化，需要不斷增加新知識新理論的教學，增強教學內容的廣度和深度，為學生創新能力培養打下扎實的基礎。課程中對于材料表面改性的原理和設備的教學內容應該與最新設備和技術相一致，因此在教學過程中向學生提供專業期刊和專業網站，拓寬學生的專業視野。
二、探索啟發式的教學方法，引導學生創新思維
當前大學生教學面臨的主要問題在于學生缺乏自主學習的意識和素質，結果造成教學水平的長期費時低效。因此，在教學過程中，注重學生學習興趣的培養，是學生有效學習的基本前提。教學中要注重“從實例引出問題，從問題引出概念，由概念引出方法，用方法解決問題”的教學方法，讓學生能夠充分理解、掌握和運用所學的知識。課程中關于等離子體的概念理解起來比較抽象，在課堂教學中，必須注重從現實生活中直接感受到的直觀現象入手，介紹抽象的概念。常規教學計劃安排中課程的總學時分為兩部分，第一部分為一至三章，主要內容涉及有等離子體物理基礎、等離子體中的反應和離子滲氮原理。第二部分為四到八章，主要內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用。在實踐教學過程中，要從以下幾個方面對教學內容進行選擇和側重：
(1)由于本課程等離子體物理基礎部分所涉及的基本物理概念較多，因此初學者必須對大學物理等前驅課程進行預習。在學習新知識時，如果能把它與已知知識聯系起來，通過已有知識結構的同化作用，對學習和掌握相關的知識和技能會起到積極的強化作用。
(2)從課程的章節可以看出，等離子體物理主要是從基本概念和基本原理出發，循序漸進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)為了增強學生對表面技術課程內容的理解，將XRD、SEM等材料性能的現代檢測方法與課程內容有機地結合起來。課程講授時，適當將后續知識或擴展知識提前與正在學習的內容進行類比，以激發學生的創新思維。
三、立足冶金專業特色，促進實踐教學手段改革
根據材料學科專業的特點，該課程要充分考慮作為鋼鐵材料的組織控制專業人才所需要的基本理論知識和所應具有的基本工作能力，所以教學內容必須體現專業特色。課程中諸多實驗主要是針對各類鋼鐵材料的表面進行處理，例如在碳鋼、合金結構鋼、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，在課堂教學中不僅要講授鋼鐵材料的知識，而且要結合表面處理技術來進行討論。課程中所涉及的等離子物理氣相沉積和化學氣相沉積等實驗方法，應該結合實際的儀器設備來進行學習，同時也需要結合不同類別的材料來進行講解。總之，根據具體教學內容性質及學習現場的具體情況靈活采用講課、實習、實驗、討論、參觀、講解示范等教學方式，全班學習、小組學習、個人學習相結合。同時，要加強對現代教育技術的研究、開放與應用，采用電子教案、模擬軟件等多種形式的教學手段。
四、完善教學評價和考核體系，反映實際學習效果
教學評價和考核體系不僅針對學生，同樣也針對教師。教學質量標準包括教師的教學態度、教學能力、教學組織、教學內容、教學方法和教學效果等多個方面。教學評價的目的對學生學習的評價，既要關注學生對基礎知識和實驗技能的掌握，又要重視學生綜合知識運用能力的發展，同時還要重視其在學習過程中的表現。該課程是專業限選課，主要的評價方式為考試和平時成績，但考試不能作為唯一的考察學生學習水平和教師教學水平的手段。通過本課程的教學，筆者認為現有的教學評價和考核體系客觀上能夠反映主體教學效果，但在某些細節上仍存在瑕疵。因此，為了避免學生由于在應試策略中失利而影響最后的學習成績，要結合其它例如平時課堂提問、平時作業以及實驗成績來進行綜合評測。
針對本課程中學習目標中存在的問題，筆者認為課堂講授培養模式迫切需要解決兩個方面的問題。一是如何將應用性教學目標融入到課堂上來，建立課堂主觀教學與客觀實驗相結合的學習辦法，提高學生對課程學習的興趣。二是如何深入企業和校內中試工廠進行實踐教學，建立課程類型多樣化及選課自由與學習自由的約束機制。目前，我們借助具有豐富的校企合作項目經驗，不斷重視教學與實踐密切聯系，努力在這樣的基礎上進行實踐教學改革期望取得好的效果。
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