功能材料課程的教學改革與探索

代海洋，劉德偉，陳鎮(zhèn)平

（鄭州輕工業(yè)學院　物理與電子工程學院，鄭州450002）

功能材料課程的教學改革與探索

代海洋，劉德偉，陳鎮(zhèn)平

（鄭州輕工業(yè)學院物理與電子工程學院，鄭州450002）

結合功能材料課程的特點與定位，對教學過程進行了探索，并通過改革教學內容、備課方法、教學方式、教學手段和考核方式來提高該課程的教學質量和學生的綜合能力。

功能材料；教學探索；教學質量

“功能材料是指具有優(yōu)良的物理、化學和生物或其相互轉化的功能，用于非承載目的的材料。”［1-2］功能材料是能源、信息、電子、航空航天和生物醫(yī)藥等高科技領域發(fā)展的基礎，在未來社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

功能材料是我校材料物理專業(yè)的一門重要專業(yè)課，包括各類功能材料的成分與結構、合成與制備、性能與應用等內容，其特點是涉及范圍廣，內容抽象、綜合性強。

通過功能材料的學習，學生需要掌握功能材料的基本概念、基本原理和發(fā)展趨勢，并為今后的工作和學習打下基礎。就目前而言，功能材料的教學還存在以下問題：一是許多作為支撐的基礎內容學生還沒有學到；二是課程內容多，教學時間短；三是理論教學與實踐教學脫節(jié)；四是學生的學習興趣不高。

為了提高功能材料的教學質量，我們對教學過程進行了探索，并通過改革教學內容、備課方法、教學方式、教學手段和考核方式來提高該課程的教學質量和學生的綜合能力。

1　認識課程重要性提高學習積極性

近年來，功能材料已在冶金、機械、石油、化工和電子等領域得到了廣泛的應用，并促進了高新技術的發(fā)展和新產(chǎn)業(yè)的形成。

在教學過程中，我們要及時向學生介紹功能材料的發(fā)展狀況和功能材料在國民經(jīng)濟發(fā)展中的作用，還要將各類功能材料的最新研究成果及時補充到教學內容中，讓學生了解功能材料最新的研究進展情況，激發(fā)學生的學習積極性，提高學生的學習興趣。比如，在介紹鐵電材料時，教師可以向學生介紹單相多鐵材料的結構和特點，讓他們知道：該材料作為鐵電材料使用時，可以用來設計磁電變換轉換器；該材料作為鐵磁材料使用時，可以用來設計新型存儲器。

2　改革教學內容

功能材料的內容多、信息量大，教學計劃規(guī)定的課時卻只有40節(jié)，因此，只有改革教學內容，才能滿足學生在有限的時間內全面了解功能材料的需求。

根據(jù)我校材料物理專業(yè)的實際情況，我們對功能材料的教學內容進行了改革。改革后的教學內容包括功能材料概論、電性材料、電介質材料、磁性材料、光學材料、能源材料、功能陶瓷材料、功能復合材料、納米功能材料和功能薄膜材料。其中，功能材料概論包括功能材料的特點、分類、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和最新研究動態(tài)等內容。

改革后的教學內容既能滿足學生學習的基本要求，又能保證在規(guī)定的時間內完成教學計劃。

3　改革備課和教學方式

功能材料的發(fā)展非常迅速，一位教師很難及時、準確把握功能材料的最新發(fā)展情況，并把這些功能材料的相關資料和發(fā)展情況介紹給學生。在教學中，我們采取聘請專家介紹、教師共同備課和上課的方法，解決了這一難題。

在新學期開始上課之前，我們聘請從事功能材料研究的專家，向學生介紹自己的研究經(jīng)歷和取得的成果，介紹世界各國功能材料的研究進展情況。這種做法豐富了教學內容，提高了學生的學習積極性。

在備課過程中，我們通過集體備課確定教學內容。除了教學計劃規(guī)定的內容，我們還把國內外最新的功能材料知識補充到教學內容中，以便及時準確地向學生介紹功能材料的最新研究成果。

在教學過程中，如果功能材料涉及的理論知識學生已經(jīng)學過，我們就介紹這些材料的性能和制備，并組織學生分析和討論這些材料微觀結構與性能之間的聯(lián)系，幫助他們掌握功能材料研究的方法，為今后深入研究功能材料打下基礎；如果功能材料涉及的理論知識學生還沒學到，我們就介紹這些功能材料的基礎理論、性能和應用。

我們還通過教師輪流上課增加課堂教學的新鮮感，提高課堂教學的趣味性，以此提高學生學習功能材料的積極性。

4　改革教學手段與方法

4.1傳統(tǒng)板書與多媒體相結合

板書是課堂教學的主要輔助手段，具有很大的靈活性，并能根據(jù)教學需要保留一定的時間，能長時間向學生傳遞教學信息，有利于學生學習相關的內容。但板書也存在如下缺點：書寫時間長，傳遞信息少，教學效率低，影響教學的進度；無法生動和直觀展示圖片、圖形，影響課堂教學效果。

多媒體具有生動直觀，能重復播放、突出重點和難點、激發(fā)學生的興趣、活躍課堂氣氛等優(yōu)點［3-4］，但多媒體教學也存在一些缺點：一是播放速度快，不利于學生理解和掌握所學內容；二是教學的互動性差，不利于師生交流。

功能材料涉及的內容多、范圍廣，理論比較抽象，還具有多樣性和獨特性等特點，因此，將多媒體與板書結合起來更有利于功能材料教學。

在實際教學過程中，如果介紹功能材料方面的重要理論和公式等內容，我們就采用板書教學。雖然板書書寫花費時間較長，但它能留給學生一些時間理解和掌握所學內容。如果介紹功能材料的制備過程、應用領域和微觀結構等內容，我們就采用多媒體教學。多媒體教學能增加課堂教學的信息量，提高教學效率。借助Flash動畫和視頻資料，教師能把教學難點和重點直觀、生動地展示給學生。采用這種做法能吸引學生的注意力，增加課堂教學的趣味性。

由于不同的功能材料具有不同的特點，我們在教學中會采用不同的教學方法，這些方法包括探究式教學法、啟發(fā)式教學法、案例式教學法、問題式教學法和討論式教學法等。例如：在介紹光學材料時，采用探究式教學法；在介紹功能陶瓷材料時，采用啟發(fā)式教學法；在介紹功能薄膜材料時，采用問題式和討論式教學法；在介紹電性材料時，采用案例式教學法。

4.2理論教學與實踐教學相結合

功能材料是理論性和實踐性都很強的專業(yè)課，實踐教學對培養(yǎng)和提高學生的觀察能力、動手能力、科研能力、創(chuàng)新能力和應用能力起著重要作用。因此，在開展理論教學的同時，我們還加強了實踐環(huán)節(jié)的教學，并將兩者有機地結合起來［5］。

在實際教學中，我們通過以下幾種方法實現(xiàn)了理論教學與實踐教學的有機結合。

（1）組織學生到基礎實驗室、專業(yè)實驗室、分析測試中心等相關實驗室開展觀摩教學，了解功能材料的制備過程，了解功能材料結構和性能的表征過程。

（2）邀請功能材料研究方面的教授或博士做專題講座，讓學生了解和認識他們正在研究的功能材料，以提高學生的學習興趣，組織對功能材料感興趣的學生參與他們的實驗活動。

（3）安排一些設計性的功能材料實驗，讓學生自行設計實驗方案，并在實驗中發(fā)現(xiàn)和解決問題。

（4）指導學生開展課外創(chuàng)新活動，申報科技創(chuàng)新課題。

（5）組織學生到相關的功能材料企業(yè)參觀，開展現(xiàn)場教學。

通過以上這些做法，學生增加了對功能材料的感性認識，了解了功能材料研究的發(fā)展動態(tài)，提高了學習和研究功能材料的興趣，提高了分析和解決問題的能力。

5　改革課程考核方式

教學改革前，我們采用的考核方式有兩種：一是閉卷考試，二是寫一篇與課程有關的論文。從實際效果來看，單純的閉卷考試很難客觀評價學生學習效果，論文大多是由下載論文拼湊而成的，起不到培養(yǎng)學生能力和素質的作用。因此，有必要對這樣的考核方式進行改革。

為了全面考核學生的學習效果，我們對考核方式進行了改革，將考核分為三個部分：第一部分考核學生的上課情況和實驗準備情況，考核內容包括平時作業(yè)、課堂討論和實驗報告，成績?yōu)閷W期總成績的20%；第二部分考核學生的學習情況和基本素養(yǎng)，包括查閱和收集所需資料、描述功能材料的性能和結構、掌握功能材料制備方法，考核內容包括各種功能材料的基本概念、基礎知識、基本原理和制備方法等，成績?yōu)閷W期總成績的60%；第三部分考核學生的動手能力，考核內容是組織學生設計和完成一個創(chuàng)新性的實驗，成績?yōu)閷W期總成績的20%。

改革后的考核方式有助于全面考查學生的學習情況，激發(fā)學生的學習積極性，提高學生的綜合素質和能力。

6　結束語

在功能材料的教學過程中，我們對該課程的教學內容、備課方法、教學方式、教學手段和考核方式進行了改革。通過教學改革，提高了學生的學習興趣，提高了學生分析和解決問題的能力。但學生也反映了一些問題，這些問題包括教學內容與現(xiàn)實生活結合的內容太少，教學中缺少實物展示，設計性實驗做得太少等。我們會在今后的教學過程中逐步改進，并把功能材料的教學改革繼續(xù)深入下去。

［1］陳玉安，王必本，廖其龍.現(xiàn)代功能材料［M］.重慶：重慶大學出版社，2008：1-5.

［2］周馨我.功能材料學［M］.北京：北京理工大學出版社，2002：1-5.

［3］王俊，李鵬飛，蘇娟，等.淺析多媒體在功能材料課程教學中的應用［J］.內蒙古農業(yè)大學學報（社會科學版），2013（15）:75-77.

［4］王琳，李成威，陳書文，等.功能材料概論課程教學改革［J］.中國冶金教育，2015（2）：23-25.

［5］張全爭，趙娣芳.納米材料學的教學優(yōu)化與改革［J］.廣東化工，2014（24）：141-142.

【責任編輯王云鵬】

Teaching Reform and Exploration of Functional Materials Course

DAI Haiyang，LIU Dewei，CHEN Zhenping
（School of Physics and Electronic Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China）

Combined with the characteristics and positioning of functional materials curriculum，teaching process was explored.The teaching quality of this course and students'comprehensive ability were improved by reforming teaching content，preparation method，teaching methods，and assessment methods.

functional materials；teaching exploration；teaching quality

G642

A

2095-7726（2016）03-0067-03

2015-08-27

國家自然科學基金項目（11305142）；鄭州輕工業(yè)學院2013年研究生教育教學改革項目

代海洋（1982-），男，河南睢縣人，副教授，博士，研究方向：功能材料及改性技術。