《功能材料學》課程建設的探索

李妍+連慧琴

摘要：本文對《功能材料學》的教學改革進行了探索。通過優化教學內容，采用“以學生為中心”的互動教學模式，強調過程考核，激發學生的學習主動性和積極性，提高課程的教學質量和教學效果。

關鍵詞：功能材料學；以學生為中心；教學評價

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）51-0214-02

材料是社會發展的基礎。在20世紀60年代以后，隨著新學科的發展以及新技術的涌現，許多具有特殊功能的新材料被制造出來，例如結合了神經網絡學、生物化學、信息技術、微致動技術等知識的智能材料。這些新材料的應用促進了社會的進步，提高了人們的生活水平[1]。為了適應這一發展趨勢以及國家未來產業發展需要，2010年我國教育部設立了功能材料本科專業，屬于材料科學與工程一級學科。北京石油化工學院是國內較早成立該專業的學校之一。功能材料是指具有一種或幾種特定功能的材料，如磁性材料、超導材料、隱身材料、生物醫用材料等，涵蓋了電磁學、電子學、光學、生物醫學等領域，是一門交叉學科[2]。在我校，功能材料學這門課不僅是功能材料專業的專業基礎課，而且是材料科學與工程學院的三年級學生的一門選修課，可向各專業的學生滲透功能材料的知識和技能。《功能材料學》主要向學生介紹各種功能材料的成分、結構、性能以及應用，培養學生制備、表征各種類型功能材料的能力，并通過這門課程的學習，讓學生了解功能材料領域的最新研究成果和發展趨勢，使學生在畢業后勝任功能材料應用和研究方面的工作。結合作者對《功能材料學》課程幾年的教學實踐，對教學內容、教學方法和教學評價進行了思考和探索。

一、優化教學內容

功能材料覆蓋面廣，信息量大。如果按化學鍵把功能材料進行分類，可以分為功能金屬、功能無機非金屬、功能有機和功能性復合材料。如果按照物理性能分類，有電性、磁性、聲學、光學等性能，單就電性材料而言，又有諸多內容，如導電、熱電、半導體、超導體、壓電、介電、鐵電、熱釋電、電光等[3]。即使學生已經掌握了《材料分析方法》、《材料科學基礎》等先修基礎課，但是要想在有限的學時數內把所有材料都介紹到，無疑是困難的。在此情況下，就要立足本學校的專業優勢，合理選取教學內容，并精心設計教學內容。北京石油化工學院是與石油行業密切相關的高校，在高分子材料領域一直具有行業優勢，所以在構建知識體系上，首先以電功能材料作為主要內容，重點介紹導電高分子，高分子壓電，高分子超導體，并拓展到具有電功能的金屬和無機非金屬材料當中，不但可以結合學生扎實的高分子專業背景，而且可以充分利用學校的專業試驗條件，使學生對電性能材料有全面的掌握。其次考慮到當今，國內外對能源材料研究的熱潮，以及本學院在能源領域的研究基礎，對鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池、燃料電池等能源材料進行重點介紹，既可以為學生的深造打好基礎，又可以為將來的就業提供指導。為了確保課程體系的完整性，可對化學功能高分子材料，如離子交換樹脂和醫用高分子材料作一般介紹。

二、教學方法：從“以教師為中心”到“以學生為中心”

“師者，傳道受業解惑也”，傳統的教學方法是以教材為核心，以教師為主導的一種模式，主要是教師根據自身的專業背景，結合教材的內容，向學生講解。這種模式，在介紹新術語、新概念、新理論時仍然是行之有效的方法，教師可以憑借深厚的專業背景，將新概念的專業內涵和外延介紹給學生，縮短學生掌握的時間[4]。但是不可否認的是，這種模式下，學生是被動的接受，而且教學效果很難判定。因而在講授《功能材料學》這門課時，采用多元的教學方式，積極推動“以學生為中心”的教學模式[5]，加強與學生的溝通、交流和探討，激發學生的自主學習積極性。首先，將傳統授課方法與新教育技術相結合。在當今的互聯網時代，手機等移動智能設備在學生中普及，將移動教學工具，如藍墨云班、雨課堂等課程/學習管理系統納入教學中，可以加強教師和學生的互動，提升課堂教學體驗。通過這些電子平臺，教師可以發布課程大綱，推送課前預習課件、視頻、電子書、學習任務。課堂上實時答題、測驗和考試，通過溝通和及時反饋，隨時掌握教學效果。同時也可以實現課上和課下的課堂討論，教師和學生、學生之間可以互相提問，探討問題，進一步發起協作項目學習，促進學生主動思考，提高探究能力。其次，心里學表明人對圖像、動畫的接受程度要遠遠大于聽到的大段話語。特別是功能材料的應用范圍比較廣，如超導材料在交通運輸、國防、醫學檢測、地質探礦等領域都有應用，通過圖片的展示，學生對學習內容有了直觀的了解。在介紹超導現象和基本特征時，導入磁懸浮的動畫，完全抗磁性導致小線圈懸浮在空中，奇特的現象不僅可以激發學生學習的興趣，也加強了理論知識的掌握。

最后在豐富教學內容的同時，積極推動學生學習的主動性。在教學過程中，結合教育目標，精心設計教學情景，將主題探討和試驗操作的教學方法引入課堂。結合課堂內容，教師可以設立主題，引導學生進行小組討論。如在鋰離子電池介紹過程中，可以引導學生思考：鋰離子電池應用的安全隱患來自哪幾個方面？如何解決？也可以鼓勵學生自己提出與鋰離子電池相關的題目，以小組的方式進行文獻查閱和資料收集工作，然后對文獻信息整理、加工，凝練出自己的觀點并表述出來，大家共同探討。這種方法可以調動學生的主動性，并可以拓寬視野，提高興趣，了解前沿領域的發展，也培養了學生的創新能力。北京石油化工學院每年都開展大學生科學方法訓練活動，鼓勵學生將學到的功能材料知識和學校的專業實驗室結合，設計、制備并檢測獲得的材料，這樣在實踐中通過不斷發現問題，解決問題，培養了學生的科學思維能力，鍛煉了學生運用知識和創新知識的能力。

三、綜合的教學評價

教學評價是教學過程的重要環節之一。如果完全以一張期末考卷來考核，學生的考前突擊、死記硬背等不能反映他們的知識應用能力。為了全面反映學生的學習水平，《功能材料學》這門課注重學生學習過程的考核，包括課程參與程度和期末綜合考試成績兩部分。課堂討論+回答問題（10%）、課后作業（20%）、小組作業（20%），并在各環節建立考核評價量表，并依此給出相應分數。期末采用閉卷考核的方式，成績占50%，多以論述為主。不以一張卷子定成績，鼓勵學生多動手，勤動腦。緊跟各個教學環節，增強主動性，培養學生分析問題、解決問題的能力，促進學生綜合素質的提高。

《功能材料學》課程在教學實施中，立足學校的專業特色，結合功能材料的發展趨勢，合理選擇教學內容，推進以“學生為中心”的教學理念，以成果為導向，探索出一條行之有效的課程教學模式，提高教學質量，發展學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]楊親民.新材料與功能材料的科技興業與可持續發展[J].高層論壇，2005，2（1）：24-30.

[2]連慧琴，崔秀國.功能材料導論課程教學探索與實踐[J].科教文匯，2013，（4）：66-67.

[3]朱敏，朱鈺方.《功能材料學》課程全英語教學改革初探[J].教育教學論壇，2015，（3）：61-62.

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

[5]王偉，袁書杰.對實施互動式教學的幾點思考[J].石家莊職業技術學院學報，2012，（4）：50-52.

Abstract：In this paper，the teaching reform of function materials is studied. Through optimizing the teaching content，the interaction of "student centered" teaching model，emphasizing the process of assessment，to stimulate students' learning initiative and enthusiasm，improve the teaching quality and teaching effect of the course.

Key words：functional materials；student centered；teaching evaluation