《等离子物理》课程教学改革的探索与实践
摘要：基于《等离子物理》课程的实践教学及教学大纲的要求，对该课程的教学内容及教学方法进行探讨和分析。
关键词：等离子物理 教学方法 实践教学
《等离子物理》课程是金属材料工程专业的一门专业限选课。课程的目标是要求学生系统了解离子体的物理特征及等粒子体与材料之间相互作用与运动规律，学生通过该课程的学习能掌握等离子渗氮及相关的材料离子表面改性技术。笔者在近几年对该课程的教学实践中，注重提高教学质量、教学效率和教学效果，积极探索以培养学生创新意识和创新能力为目标的课程教学新模式。同时，就如何进行课堂教学方法和课程实验设计等方面进行了改革，并在教学内容、教学方法、教学手段及考核方式等方面进行了一些有益的探索和实践。
一、以课堂教学为载体，拓展教学内容
本课程是针对工科背景的本科生开设的，其内容可分为理论基础和实验验证两个部分。在理论教学方面，主要学习等离子体物理基础以及等离子体中的反应变化过程。而在实验验证方面，主要集中在等离子体渗氮和材料表面改性的基本过程和方法。这两部分涉及知识范围较广，因此，课程教学过程中注重基础知识和基本理论的系统化，需要不断增加新知识新理论的教学，增强教学内容的广度和深度，为学生创新能力培养打下扎实的基础。课程中对于材料表面改性的原理和设备的教学内容应该与最新设备和技术相一致，因此在教学过程中向学生提供专业期刊和专业网站，拓宽学生的专业视野。
二、探索启发式的教学方法，引导学生创新思维
当前大学生教学面临的主要问题在于学生缺乏自主学习的意识和素质，结果造成教学水平的长期费时低效。因此，在教学过程中，注重学生学习兴趣的培养，是学生有效学习的基本前提。教学中要注重“从实例引出问题，从问题引出概念，由概念引出方法，用方法解决问题”的教学方法，让学生能够充分理解、掌握和运用所学的知识。课程中关于等离子体的概念理解起来比较抽象，在课堂教学中，必须注重从现实生活中直接感受到的直观现象入手，介绍抽象的概念。常规教学计划安排中课程的总学时分为两部分，第一部分为一至三章，主要内容涉及有等离子体物理基础、等离子体中的反应和离子渗氮原理。第二部分为四到八章，主要内容涉及有离子渗氮材料的选择、离子渗氮层的组织和离子渗氮的应用。在实践教学过程中，要从以下几个方面对教学内容进行选择和侧重：
(1)由于本课程等离子体物理基础部分所涉及的基本物理概念较多，因此初学者必须对大学物理等前驱课程进行预习。在学习新知识时，如果能把它与已知知识联系起来，通过已有知识结构的同化作用，对学习和掌握相关的知识和技能会起到积极的强化作用。
(2)从课程的章节可以看出，等离子体物理主要是从基本概念和基本原理出发，循序渐进地展示等离子体渗氮和材料表面改性的基本过程和方法。
(3)为了增强学生对表面技术课程内容的理解，将XRD、SEM等材料性能的现代检测方法与课程内容有机地结合起来。课程讲授时，适当将后续知识或扩展知识提前与正在学习的内容进行类比，以激发学生的创新思维。
三、立足冶金专业特色，促进实践教学手段改革
根据材料学科专业的特点，该课程要充分考虑作为钢铁材料的组织控制专业人才所需要的基本理论知识和所应具有的基本工作能力，所以教学内容必须体现专业特色。课程中诸多实验主要是针对各类钢铁材料的表面进行处理，例如在碳钢、合金结构钢、工模具钢、不锈耐酸钢、铸铁以及钛合金表面的渗氮处理。因此，在课堂教学中不仅要讲授钢铁材料的`知识，而且要结合表面处理技术来进行讨论。课程中所涉及的等离子物理气相沉积和化学气相沉积等实验方法，应该结合实际的仪器设备来进行学习，同时也需要结合不同类别的材料来进行讲解。总之，根据具体教学内容性质及学习现场的具体情况灵活采用讲课、实习、实验、讨论、参观、讲解示范等教学方式，全班学习、小组学习、个人学习相结合。同时，要加强对现代教育技术的研究、开放与应用，采用电子教案、模拟软件等多种形式的教学手段。
四、完善教学评价和考核体系，反映实际学习效果
教学评价和考核体系不仅针对学生，同样也针对教师。教学质量标准包括教师的教学态度、教学能力、教学组织、教学内容、教学方法和教学效果等多个方面。教学评价的目的对学生学习的评价，既要关注学生对基础知识和实验技能的掌握，又要重视学生综合知识运用能力的发展，同时还要重视其在学习过程中的表现。该课程是专业限选课，主要的评价方式为考试和平时成绩，但考试不能作为唯一的考察学生学习水平和教师教学水平的手段。通过本课程的教学，笔者认为现有的教学评价和考核体系客观上能够反映主体教学效果，但在某些细节上仍存在瑕疵。因此，为了避免学生由于在应试策略中失利而影响最后的学习成绩，要结合其它例如平时课堂提问、平时作业以及实验成绩来进行综合评测。
针对本课程中学习目标中存在的问题，笔者认为课堂讲授培养模式迫切需要解决两个方面的问题。一是如何将应用性教学目标融入到课堂上来，建立课堂主观教学与客观实验相结合的学习办法，提高学生对课程学习的兴趣。二是如何深入企业和校内中试工厂进行实践教学，建立课程类型多样化及选课自由与学习自由的约束机制。目前，我们借助具有丰富的校企合作项目经验，不断重视教学与实践密切联系，努力在这样的基础上进行实践教学改革期望取得好的效果。
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