“以研帶學”教學模式在材料類專業主干課《特種陶瓷工藝學》的應用

任宣儒 郭立童 馮培忠

（中國礦業大學材料與物理學院 江蘇·徐州 221116）

0 前言

隨著科技進步，無機非金屬材料在國民經濟中所占比重越來越大，無機非金屬新材料的研發日益促進人類生活方式的革新。在無機非金屬材料中，特種陶瓷由于其在高熔點、高硬度、高耐磨性等結構應用特征，以及半導體、導電、導熱、壓電、鐵電、生物學等功能化應用特征所呈現出來的潛力，成為近年來無機非金屬材料的熱點方向。中國礦業大學材料與物理學院結合學校材料特色，設立了無機非金屬材料系，旨在培養能在無機非金屬材料方向具有較強專業知識技能的學生。因此，如何提高無機非金屬材料方向本科生對專業課的學習效果，將本科生培養成未來可以在無機非金屬材料領域勇挑重擔的科技人才，就成為我院無機非金屬材料系任課教師重點關注的問題。

為了滿足區域經濟需求以及學科特色發展，我院無機非金屬材料系成立了陶瓷與電子研究方向課組，期望培養能在陶瓷材料以及電子陶瓷方向具有較強專業技能的學生。《特種陶瓷工藝學》作為無機非金屬材料專業特種陶瓷材料類方向的專業主干課程，旨在讓學生通過課堂及書本知識的學習掌握特種陶瓷組成與結構、制備工藝與性能之間的關系，明晰特種陶瓷的研發現狀與未來發展趨勢。目前，在陶瓷材料類專業課的講授過程中，教師大多采用課堂講授的單一教學方式，然而學生在學習專業主干課時興趣不濃極大影響專業課的學習效果，削弱學生對于特種陶瓷材料專業知識與技能的獲得，難以為國家培育和輸出更多的特種陶瓷行業高水平人才。

因此，本論文基于《特種陶瓷工藝學》教學效果提升，以課堂課程知識學習為基礎，有機結合線下實驗調研的“研發型”探索模式與課堂“研討式”教學方式，開發了一種“以研帶學”教學模式，調動學生的學習興趣，提升課程教學效果，并分析了其在《特種陶瓷工藝學》課程的應用方式。

1 影響《特種陶瓷工藝學》教學效果的主要問題

由于學生在學習《特種陶瓷工藝學》專業主干課時，已進入大三，雖然本科生在這個階段已經開始思考未來畢業后是直接就業還是讀研，但是大多數學生依然處于一種迷茫的狀態，不知道如何理性選擇未來發展。而且大多數陶瓷材料類學生在接觸陶瓷方向專業知識時尚未對該方向的課程建立起真正的興趣，對專業知識在企業中的應用也沒有建立起足夠的興趣，而專業課課程不僅涉及到特種陶瓷材料相關基礎理論，還涉及到相關工藝流程及原理，兩種情況相遇時，更多的是處于一種茫然和懵懂狀態，不知道知識對自己未來的工作有什么樣的用處。如果采用傳統的“滿堂灌”教學模式，單純講授枯燥的專業知識，或者僅僅將課程專業知識和生產實際相結合，較寬的知識面與大量特種陶瓷工藝方面的專業知識還不足以吸引學生足夠的注意力，很容易讓學生將專業課知識的學習轉變為枯燥的背誦式學習方式，讓學生對課程產生厭學心理。興趣是最好的老師，要想激發學生對專業課程的學習動力，必須結合學生興趣，開發新型學習方式。

2 《特種陶瓷工藝學》“以研帶學”教學模式主要策略

2.1 “以研帶學”教學模式主要概念

《特種陶瓷工藝學》講述內容主要包括陶瓷粉體的合成方法，特種陶瓷成型與燒結技術以及各種特種陶瓷的結構和功能化原理及用途。而學院的科學研究包括固相法、液相法和氣相法等粉體制備工藝，無壓、氣氛燒結、熱壓燒結、SPS燒結技術等特種陶瓷制備工藝，結構陶瓷、陶瓷纖維和纖維強化陶瓷基復合材料的力學性能、制備及性能，陶瓷材料及復合材料的強化及韌化機制，無鉛壓電陶瓷、燃料電池、氣敏半導體、熱敏半導體及生物活性材料等方向。由此可見，學院的科學研究實際上涵蓋了《特種陶瓷工藝學》課程的主要內容。相對于單純依靠枯燥的課堂知識講解，如果能基于學院特種陶瓷科學研究及實驗室實際情況，針對《特種陶瓷工藝學》課程教授內容，將科學研究與書本知識有機結合，通過線下調研實驗的“研發”探索，課堂上“研討式”教學方式，通過“研發”與“研討”的有機結合，調動學生的學習主動性，很容易吸引學生對知識的學習興趣，以便達到帶動本科生知識學習效果的目的，從而構成了“以研帶學”教學模式。

2.2 分組確定開放課題題目

《特種陶瓷工藝學》配套課題采用開放式制定思路，主要由學生為主體，結合課堂知識及學院實驗條件基礎確定開放課題題目。首先，圍繞特種陶瓷的制備工藝、結構陶瓷應用和功能陶瓷應用等三大塊教學內容，結合學院的設備條件及研究方向，針對性設置三大類開放性課題，給出可以開展實驗的條件，如合成設備、材料、性能測試等。其次，安排學生去相關實驗室參觀，熟悉實驗室的研究現狀及設備情況。再次，讓學生結合課堂知識，引導學生基于自己興趣，結合課堂知識，以小組的形式自由討論并設計實驗主題，提交開放課題報告；

2.3 “研發”論證開放課題

根據學生設定的開放課題報告，安排學生進入實驗室進行課題論證，主要方式為：首先，安排學生進入相應的實驗室，深入觀摩該實驗室的研究情況，熟悉已開展課題的實驗內容、實驗方案、設備運行情況、設備原理、試樣特征、測試種類、測試結果、微觀結構與性能原理等內容，搜集與自己課題相關的研發內容，基于調研的內容，尋找證據支持自設開放課題的可行性，并對預期結果進行一定程度的預估，給出開放課題“研發”論證報告。

2.4 課堂研討開放課題論證報告

根據學生撰寫的開放課題“研發”論證報告，組織課堂專題研討課，讓各小組站上講臺，講述自己小組開放課題的確定過程，結合課堂所學知識，分析開放課題的論證過程，將書本專業知識與課外實驗有機結合，深入挖掘基礎知識與實際應用的關聯性。同時，圍繞各小組分享的報告內容，在課堂上以“研討式”教學方式引領學生從課前查閱的相關內容以及實驗結果出發，帶著問題帶著興趣去學習并掌握相關課程內容，實現吸引學生注意力，帶動學生的學習興趣，提升課堂教學效果的目的。

3 “以研帶學”教學模式主要優勢

3.1 調動學生積極性

相較于傳統單一的講授式教學模式，“以研帶學”教學模式通過課堂講授特種陶瓷相關知識后，讓學生首先具備一定的專業知識儲備。其次，學生要完成課題設計，必須主動去研究課堂知識，并根據課堂內容調研文獻，尋找課題設計方案。再次，學生要完成課題設計，必須要結合學院已有的實驗條件，這就促使學生要主動走進實驗室觀摩，只有經過認真觀摩，才會明白學院實驗室具備哪些條件，能做哪些實驗，才能提出具有一定可行性的課題。此外，單純提出課題設計方案并不能完成任務，學生還必須在學院實驗室已開展實驗中尋找可以支撐各小組所設計課題的證據，完成課題論證。以上內容，以課堂所學知識為引，讓學生在完成開放課題設計任務的過程中，實現對課堂知識的消化吸收；以任務為牽引，充分調動學生的積極性，實現對課堂所學知識的靈活運用，達到學以致用的目的。

3.2 在課題研發的過程中強化專業知識記憶

在以往的教學過程中，學生面對海量的專業課知識，大多采用死記硬背式的文科課程學習方式，并沒有實現對知識的靈活掌握與應用。“以研帶學”教學模式采用開放式課題設計方法，讓學生以興趣為牽引，自由設計課題。開放的課題必然帶來方法、工藝與材料結構的設計與選擇，尤其是課題的實施必須要結合學院的實際情況。因此，學生要完成課題的研發論證，必然要親自去實驗室觀察相關課題，觀摩相關實驗，分析各種制備工藝原理、合成效果、應用范圍的區別。只有完成以上任務，才能根據各自設計課題的需求，選擇相應的方法、工藝。通過此方式，可以在課題研發的過程中，通過實際操作，提升對專業知識的強化記憶。

3.3 在課題研討中提升解決工程問題的能力

在傳統的專業課教學過程中，學生掌握的主要是靜態的專業知識，按照這種教學方式培養出來的學生，在未來面對實際應用工程問題時，既不能做到對課堂所學知識的靈活應用，又難以針對實際工程問題，提出有價值的、有助于解決實際問題的方案。而采用“以研帶學”教學模式，在前期學生自主設計課題的基礎上，通過課堂研討，讓各小組學生在探討中發現知識的靈活運用的魅力，在討論中發現創新性思維的提出過程與設計方法，在解決問題的過程中，提升對課堂知識靈活運用的能力，培養面對實際工程問題，解決問題的能力。

4 結語

要想提高陶瓷類專業課的課堂教學效果，高校教師必須想辦法調動學生對枯燥專業課知識的學習興趣。圍繞課程主要內容，結合學院實際科研條件，將課堂學習的書本知識通過開放性課題的方式布置給學生，以任務的形式為驅動，引導學生發揮自主能動性，在設計課題的過程中學習運用課堂所學知識；在課題研發論證的過程中學習運用課堂知識；在課堂研討的過程中，理解課堂所學知識的區別與聯系，提升對課堂知識靈活運用的能力，培養面對實際工程問題，解決問題的能力。最終，通過本課題所設計的“以研帶學”教學模式，真正實現對學生學習專業知識的帶動與提高。