省級一流專業背景下《材料化學》研究性課程建設
——以金陵科技學院為例

林 青，趙毅杰，梁 棟，王 威，張小娟，葉原豐，郝凌云

(金陵科技學院，江蘇 南京 211169)

為了全面貫徹全國教育大會和全國高等學校本科教育工作會議精神，落實《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》和“六卓越一拔尖”系列文件中關于專業建設的要求，繼續實施《江蘇高校品牌專業建設工程實施方案》，打造一批辦學聲譽卓著、社會廣泛認可的省一流專業，加快建設江蘇高水平本科教育，為江蘇經濟社會發展提供重要支撐，江蘇省教育廳啟動了江蘇高校一流本科專業(簡稱“省一流專業”)建設工作。

金陵科技學院材料工程學院開設的材料科學與工程專業于2019年被江蘇省教育廳確定為省一流專業建設點，2019年9月材料工程學院啟動材料科學與工程省一流專業建設。《材料化學》是為材料科學與工程專業學生開設的一門重要的專業必修課程。本課程是在學生學完無機化學、物理化學、材料概論等專業基礎課程之后開設的，是從分子水平到宏觀尺度認識結構與性能的相互關系，認識和理解材料科學與工程中的相關化學問題，從而能夠把所學的化學知識結合到材料的研究與開發、選擇與使用中[1]。研究性課程實施中，學生需主動地獲取知識、應用知識、獨立解決問題，對培養學生的創新能力和科學素養具有重要作用，為后續《材料科學基礎》等專業核心課程學習打基礎。筆者以《材料化學》的研究性課程建設實踐探索為案例，論述省級一流專業建設過程中研究性課程教學改革的相關內容。

1 材料化學課程教學現狀與突出問題

材料化學具有內容繁雜、知識點多、概念性極強、抽象難理解、難記憶等特點。傳統的授課教學模式下，學生學習主動性不強，學生很難高度保持注意力集中，課前不預習、課后不復習，單純依靠課堂聽講，理解和掌握難度大，效率不高。甚至，部分同學因課程難學，產生厭倦感，對材料科學與工程專業失去信心。其次，材料化學是從分子水平到宏觀尺度認識材料的結構與性能，傳統教學很少能引導學生去分析、解決實際問題，忽視了對學生分析和解決問題能力的培養[2]。最后，現代材料科技發展迅速，新材料和技術的涌現都是建立在材料化學結構基礎上，如何把材料領域的前沿科技和課堂知識聯系起來，也是一個亟待解決的問題。

2 《材料化學》研究性課程建設措施

建設省一流專業，解決傳統教學中存在的問題，基于學情，在打牢基礎、強化專業知識學習的前提下，提高教學質量和育人效果，材料化學課程積極豐富和探索新的教學模式和教學方法。本人從以下幾點出發，實踐《材料化學》研究性課程的建設，皆在激發學生學習的興趣和自主性，引導學生主動獲取知識、分析問題、解決問題，培養學生主動獲取知識的能力，提升學生的創新能力和科學素養。

2.1 制定新的教學大綱

教學大綱是教學和人才培養的藍本，既要體現《材料本科專業類國家教學質量標準》的共性，又要體現《工程教育專業認證標準》的個性，兩者要相互統一。作為一門承上啟下的專業基礎課，該課程學習的好壞，關系到學生能否把所學基礎理論應用到專業問題的解釋、對后續專業課程學習的理解和把握。新版教學大綱在原有項目外，特別增加了涉及學生知識、能力和素質三方面課程目標，用以支撐材料科學與工程省一流專業的畢業要求；細化了教學內容與畢業要求指標點的對應關系，以及課程考核對課程目標的支撐關系。根據專業需求整理教學內容，弱化前修課程知識點，增加了特種功能材料的物性基礎、制備特種功能材料技術方法，課程系統性全面提升，更好的與前修課程和后續課程銜接，使其畢業后能夠迅速適應材料專業類工作崗位。

2.2 案例化教學

材料化學課程本身就是多學科交叉的產物，知識面廣、內涵豐富、理論深奧、枯燥抽象，如何將課程講解的生動、趣味性強、吸引學生，是擺在任課教師面前的大難題[3]。為此借鑒了國內外高校的教學經驗，授課過程中更加注重案例化教學方法的應用，如以歷史故事、人物軼事、材料名人典故、當前熱點和教師科研項目等為切入點，通過生動講授，達到歷史、熱點、前沿等與材料化學課程的知識點有機結合[4]；通過案例的深入剖析和討論使學生更加深刻的理解和掌握知識，提升教學效果。如講述價鍵時，以當前熱點石墨烯為案例，結合其發現過程中的趣事和當前最新研究進展給學生做詳細闡述。晶體的結構較為抽象，講解到晶體與X射線衍射時，以勞爾發現X射線衍射現象的故事為案例，突出勞爾的嚴謹、求實的科研態度，激發學生的學習熱情，也能激發學生科研探索的好奇心。

2.3 課程網絡平臺建設

材料化學課程網絡平臺是集教學互動、資源管理、成果展示、教學管理、教學評價等于一體的網絡教學平臺。該平臺建成后，實現了教學資源線上同步，課堂教學內容可以在線上預習、同步學習、課后復習；網絡平臺上發布通知、布置作業、安排網絡章節測試、考試等，為課堂教學節約了更多時間，課堂講授更加飽滿。此外，通知、課程PPT、視頻材料、作業、討論等均設置任務點，平臺會自動記錄和統計學生學習此任務點的詳細數據，如包括學習時長、測試成績、結果分析等，對學生的學習起到重要的監督作用和實時檢測[5]。平臺又是一個互動交流平臺，可隨時發言、交流，學生討論了多少話題，提出了多少創新性意見，在平臺上都可簡單快速的得知，各類評價變得簡單、方便、快捷、細致、及時。教師能精準的了解學生的學習情況和課程掌握情況，對于優秀的學生，多加鼓勵促使其更上一層樓；對于表現不理想的學生，可及時發現，幫其分析原因，多加鞭策。

2.4 前沿技術引入

材料化學是從事材料專業研究人員的知識寶庫，材料域取得的各項成就，都是對材料化學基礎知識的拓展和延伸。實時的引入材料最新前沿技術，豐富了課本知識，不僅能提升學生的學習興趣，開拓視野、拓寬思路，還能進一步提升學生對本門課的重視程度，同時可能產生學術研究的想法，奠定新材料技術概念基礎，為學生將來從事材料相關工作打下基礎[5]。但僅靠教師在課堂上的四十五分鐘是介紹講解不完的，課堂講解的模式也相對單一，不能有效的展示前沿技術，為此通過課程網絡平臺發布材料領域的前沿技術視頻，學生可輕易在網絡上獲取學科知識。材料化學課程的學習更加具有開放性，學習內容從靜態的書本知識轉換為動態的科技前沿[6]。學生逐漸拋棄常規的學習思維方式，強化獨立思考、自主探索、追求創新。如高分子材料章節中增加“走進科學”欄目的《從天然橡膠到輪胎的過程》、《口罩的秘密》等；無機非金屬材料章節中講解到碳材料時，引入“原來如此”欄目的《神奇的碳纖維材料》，帶學生了解為什么碳材料能使自行車騎行輕便、羽毛球拍扣殺淋漓、釣魚竿輕松釣起大魚。

2.5 設計開放實驗

材料化學課程既要有以老師“教”的理論知識講授環節，又要有以學生“做”為主的實踐操作環節。實踐教學是重要的組成部分，是學生獲取、掌握知識的重要途徑。若整個課程偏重理論“教”學，而忽視學生“做”的實踐操作環節，學生會因缺乏實際操作實踐，對所學的理論知識無法做到融會貫通，對知識會存在不同程度的理解局限性，甚至出現知識點過于零散化和碎片化，難以形成完整的思路和體系[7]。此外，傳統的實驗教學都是跟隨理論課程走的模式，實驗目的、方法、內容、步驟等都事先制定，學生只是在實驗教師規定的框架中沿著既定的方法和步驟完成實驗任務，所有學生的實驗結果都是一樣的，學生對實驗興趣不高，實驗報告雷同，不利于培養學生的發現問題、分析問題和解決問題的能力。為此，材料化學開設一套開放實驗項目，定位于綜合創新訓練層次，與科研、生產和社會實現相結合，具有創新性和探索性。學生先自愿分組，自愿選題；根據題目要求，學生再查閱資料，制定實驗方案；由教師審核并指導優化方案之后，自主完成實驗操作；學生自主分析和處理數據，討論材料的組成、結構和性能之間關系；整理實驗數據，撰寫小論文形式的實驗報告[8]。通過設置開放實驗項目，改變了學生在學習過程中的被動式學習，把過去的“要我做”，變成“我要做”，自主學習能力得到提高，也為學生從驗證性實驗到創新性實驗的過渡提供了橋梁。

2.7 考核方式

最終考核是對學生在本課程學習成果的一次檢驗，也是對本門課程中教學質量的檢驗，反饋教學，改進教學過程中的不足之處，對教學質量的提高意義重大。以往采用平時30%、期末70%的成績考核方式，這樣只能培養會考試的學生，課程結束后，學生真正學到并長久保存的知識很少，學習成效低。面向工程認證[9]，對畢業要求各指標進行系統分解，重構課程評價體系，注重過程評價，細化考核方式和評分依據，本課程教學大綱中最終考核方式與成績評定為：平時20%、開放式實驗20%、網絡學習20%和期末考試40%。此方案重點學生理論知識和實踐知識的掌握能力。該考核方式實現了“平時考核與期末考核相結合”、“考試與考查相結合”、“知識與能力相結合”的三結合。

3 結語

金陵科技學院的材料科學與工程專業是江蘇省一流專業建設點，《材料化學》是其專業一門重要的專業基礎課程，對其一流專業的建設有重要作用。《材料化學》研究性課程是一項極具挑戰性的系統性工作，經過幾年的實踐與探索，不斷成熟，本文從《材料化學》課程教學大綱修訂、網絡平臺建設、優化考核方式等幾個方面，總結了相關建設經驗。實施后，學生主動地獲取知識、應用知識、獨立解決問題，對培養學生的創新能力和科學素養具有重要作用，提升了學生的專業水平，對我國高校材料科學與工程專業的建設和研究性課程的建設具有一定的參考價值。