功能材料專業大學生課外科技與課堂教學改革的探索與實踐

劉心娟 陳泰強 宮銀燕 李燦 牛棱淵

摘要：在分析大學生課外科技面臨問題的基礎上，探索功能材料專業大學生課外科技與課堂教學改革的建設方案，進而提升大學生創新和獨立解決問題的能力。

關鍵詞：功能材料;課外科技;課堂教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）22-0159-02

材料、信息、能源是社會發展的三大支柱，新材料是發展基礎。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》將新材料確定為要超前部署的八個前沿技術專項之一。基于新材料特別是功能材料對經濟與社會發展的重要作用，2010年，我國將新材料列為七大戰略新興產業之一，教育部將功能材料列為戰略性新興產業專業，其目的是解決新興產業發展中對于技術人才的迫切需求問題，重點培養具有創新精神和實踐能力、具有適應國際發展的專門應用型人才，為國家未來可持續發展奠定基礎。我國《高等教育法》也明確規定“高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才”，如何培養高素質創新型人才是高等學校人才培養活動中的主要議題。

材料按性能分為結構材料和功能材料。結構材料指具有強度、硬度、韌性等力學性能的材料，功能材料指具有電、磁、熱、聲、光、化學、生物等功能特性的材料。因此，功能材料是當前新材料的主要組成部分。如何在功能材料專業本科教育過程中加強大學生創新能力培養非常關鍵。大學生課外科技創新活動是目前高等學校培養創新型人才的主要途徑，對本科生運用所學專業知識進行系統設計能力的綜合性總結和檢驗方面，在功能材料專業人才培養上均具有不可替代的重要地位。

一、大學生課外科技面臨的主要問題

1.選題：提供合適的創新課題是關鍵。科學研究工作是復雜和系統的，如何提出一個適合本科生開展的創新性課題是保證項目有效開展的關鍵。課題難度比較大，涉及范圍比較廣，導致學生中途退出，達不到該項目立項的預期效果。

2.學生：本科生課程比較多，又兼顧很多課外活動，導致其精力和時間都很有限。許多大學生滿足于現狀，缺乏創新能力提高的信心。另外，個別學生態度有問題，僅僅是為了能在獎學金評比時加分才參加課外實踐活動，從而導致課外科技創新活動不能真正發揮其作用。

3.導師：本科生現有專業學習的程度有限，考慮問題不夠全面，設計的實驗方案存在諸多問題。在這種情況下，導師出現包辦代替的現象，這就導致學生的創新能力和綜合素質得不到相應的提高。教師的積極性不高，缺乏有利的條件保障，導致課外科技活動在培養大學生創新能力方面的作用無法得到發揮。

4.經費及設備：功能材料專業的課外科技創新活動需要文獻查閱、方案設計、實驗準備、材料制備、材料表征、性能測試等環節，周期較長且需要大量的經費，同時需要實驗設備等硬件設施。學生科技活動經費有限，活動空間少，缺少必要的物質保障條件，導致項目進展不順利。

二、大學生課外科技與課堂教學結合的探索

針對大學生課外科技創新活動普遍存在的問題，考慮到啟發學生興趣，有效地調動本科生參與科學研究的主動性、積極性和創造性，提高學生動手及解決問題能力，將光電子材料課堂教學、課外科技創新活動和科研導師隊伍建設結合在一起，對大學生進行創新實踐能力的培養，塑造大學生科學研究的創造性思維，進而達到提高學生創新能力和綜合素質的目的，提出一套適合功能材料專業學生課外科技活動的方案。

1.光電子材料課堂改革。對本人承擔的光電子材料課程進行分析，篩選出與功能材料專業教師研究方向一致的章節，結合學生參與的課外科技活動內容，實施課堂教學改革。

（1）教學內容。本人針對熟悉的研究方向比如光電催化、太陽能電池等進行講解，讓學生了解研究前沿、研究進展、存在的問題、解決問題的途徑以及發展前景，培養學生參加課外科技創新活動的興趣和信心。

（2）課堂討論。組織學生針對自己選定的研究方向查找資料，進行PPT講解討論，了解更多的課外科技知識，鍛煉學生查閱英文資料，讓學生帶著好奇心去參與課外科技創新活動。

（3）作業形式。作業中涉及一些開放性題目，比如介紹某一光電材料或器件的研究進展，讓學生通過查閱資料，更系統地了解研究動態。

2.課外科技創新活動。對功能材料專業大學生課外科技活動的可行性進行分析，設計出大學四年進行課外科技活動實踐的進度安排。

（1）每周組會。組會內容包括文獻匯報和實驗結果討論。組會規定本科生匯報1篇英文文獻，并且要求是最近3年期刊影響因子大于5的SCI期刊上發表的相關文獻。剛剛開始接觸英文文獻時，效果都很差，甚至出現中間停止無法完成講解的情況。看到他們第一次看的文獻手稿后，我感到有些心疼，但是又欣慰。經過兩個月訓練之后，他們基本能達到很熟練，甚至是專業匯報的程度。我看到他們的進步，從心底里高興，感覺所有付出都是值得的。

（2）每周提交實驗進展報告，并進行討論。了解實驗進展，找到存在的問題，討論制定下一步解決方案。

（3）鼓勵參加課外科技活動。鼓勵學生撰寫英文文章并投稿，同時參與各種課外科技競賽。

3.科研導師隊伍建設。本項目參與人的研究方向都是光電材料及器件，研究方向上既有相同點，又有不同點。參與人組成一支科研導師隊伍，共同帶領學生參與課外科技，撰寫英文文獻，利用團隊力量，共同提高大學生的課外科技創新能力。

三、大學生課外科技與課堂教學結合的實踐

本文選擇中國計量大學材料科學與工程學院2014級5位學生（胡品品、吳天揚、俞黃澤、徐媛媛和許浩）和2015級3位學生（馮成杰、倪夢瑩和李柱）來實施本套功能材料專業學生課外科技活動的方案，通過光電子材料課程課堂改革、配位鍵調控與計量研究所科研導師隊伍建設與課外科技創新活動相結合，在培養大學生課外科技創新能力方面取得一系列佳績。

1.根據功能材料專業本科生的實際需要，合理修改了教學大綱和課程進度，并適量引入知名大學公開課教學視頻，有選擇的指導和組織這8位學生學習。在保證他們掌握專業內容的前提下，也提高了他們參與課外科技的興趣和熱情。另外，通過課題討論和完成作業的形式，他們更系統地掌握了某領域的研究進展及存在的挑戰，為參與科研項目打下了很好的基礎。

2.通過組會文獻匯報和實驗進展討論，這些同學均具備了熟練閱讀英文文獻、撰寫SCI論文和專利、主持科研項目和在競賽項目中獲獎的能力。經過兩年的系統學習，8位同學均在課外科技方面取得佳績。論文：胡品品以一作發表二區SCI論文1篇，影響因子4.4;專利：吳天揚和倪夢瑩以一作申請發明專利2項;項目：馮成杰和倪夢瑩主持國家級大學生創新創業訓練計劃項目1項和大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）1項，主持校級實驗項目5項;獲獎：獲得浙江省第十五屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽二等獎，獲得中國計量大學第八屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽1項特等獎。他們在畢業時基本達到了研究生的水平，并都選擇讀研究生繼續深造。吳天楊就讀英國拉夫堡大學，胡品品就讀香港嶺南大學，李柱就讀浙江大學，俞黃澤和倪夢瑩就讀華東師范大學，馮成杰就讀上海大學，徐媛媛和許浩就讀河海大學。

綜上所述，實施本文提出的適合功能材料專業學生課外科技活動的方案，取得了很好的效果，培養了大學生的課外創新能力和動手能力，提高了功能材料專業本科教育水平。

四、結論

大學生課外科技是培養創新型人才的主要途徑。光電子材料課程課堂改革、科研導師隊伍建設與課外科技創新活動相結合，有效提高了大學生的創新和獨立解決問題的能力，同時擴展了他們的專業知識和眼界。

參考文獻：

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[2]李宇哲.大學生課外科技文化活動的隱性思想政治教育分析與路徑研究[J].科技風，2019，（25）：81.

Exploration and Practice of Extracurricular Technology and Classroom Teaching Reform for College Students Majoring in Functional Materials

LIU Xin-juan， CHEN Tai-qiang， GONG Yin-yan， LI Can， NIU Ling-yuan

（College of Optical and Electronic Technology， China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： Based on the analysis of the main problems faced by college students in extracurricular science and technology， this paper explores the construction plan of extracurricular technology and classroom teaching reform for functional materials majors in order to enhance college students' ability to innovate and solve problems independently.

Key words： functional materials; extracurricular technology; classroom teaching reform

收稿日期：2019-10-24

基金項目：2017年中國計量大學教改項目“功能材料專業大學生課外科技創新活動的探索與實踐”（編號：HEX2017016）

作者簡介：劉心娟（1984-），女（漢族），山西臨汾人，博士，副教授，研究方向：光電功能材料。