新時代研究生“材料制備與表征”課程教學改革探索

摘?要：新材料的開發和應用對現代化科學技術、國民經濟發展以及綜合國力的提升有重大推動作用。“材料制備與表征”課程的開設可有效拓寬研究生的視野和科研思路，有利于研究生科研能力和創新能力的提升。因此，加大研究生“材料制備與表征”課程教學改革，將知識點與當前學科熱點和科技前沿相結合對培養新時代高素質、高水平的科研人才至關重要。本文根據已有教學經驗，針對目前研究生“材料制備與表征”課程教學中存在的問題，從教學內容、教學策略和教學方法等方面對該課程進行教學改革方面的初步探索，以期提高該課程教學質量和教學效果。

關鍵詞：新材料;制備;教學;改革

Abstract：The?development?and?application?of?new?materials?will?greatly?promote?the?modernization?of?science?and?technology，the?development?of?national?economy?and?the?promotion?of?Comprehensive?National?Power.The?course?of?preparation?and?characterization?of?materials?can?effectively?expand?the?vision?and?research?ideas?of?postgraduates?and?promote?their?research?ability?and?innovation?ability.Based?on?the?existing?teaching?experience，this?paper?aims?at?the?problems?existing?in?the?teaching?of?“Material?preparation?and?characterization”?for?graduate?students?at?present，from?the?teaching?content，teaching?strategy?and?teaching?method，this?paper?makes?a?preliminary?exploration?on?the?teaching?reform?of?this?course?in?order?to?improve?the?teaching?quality?and?teaching?effect.

Keywords：New?Material;preparation;teaching;Reform

材料是人類社會生存和發展的基礎。人類文明的發展史，其實就是材料的發展史。新材料技術與信息技術、新能源技術以及生物技術等都列入21世紀重點研究開發的高新技術領域[1]。新材料的開發和應用對現代化科學技術、國民經濟發展以及綜合國力的提升有巨大推動作用。而研究生教育水平在一定程度上代表著一個國家智力資源開發與儲備的程度，標志著一個國家科學技術與經濟競爭的能力[2]。

近幾年，國內研究生招生規模增長迅速，2021年全國碩士研究生招生規模達到了111萬人。與本科生課程內容不同，研究生課程內容具有更為鮮明的專業性、前沿性和探究性，其目的是培養具有創新思維，能夠緊跟學術前沿、引領學科發展的新型人才[3]。隨著“科研全球化”進展加速，傳統的教學模式已經不能滿足培養創新型人才的需求。因此，要大力推進研究生課程改革，更新教學內容、創新教學方法與評價手段，著力培養學生的批判性思維、創造能力、反思能力、問題解決能力等可遷移能力，促進學生真正高效地學習。

“材料制備與表征”是物理學院針對凝聚態物理和光學專業研究生開設的一門專業選修課。本課程針對21世紀新材料的發展趨勢，總結和概括了目前熱點材料和高新材料的合成和制備方法，以及先進的材料分析方法。其任務是使學生掌握和了解先進材料制備和表征方法的發展概況、技術原理、操作設備以及工藝方法等[4]。

通過本課程的學習，使學生建立材料制備和表征測試方法的基本概念，培養學生發現問題、分析問題和解決相關材料制備和分析測試方面問題的基本能力，培養學生創新意識，為今后在本專業的生產實踐和科學研究打下堅實的基礎。

因此，對“材料制備與表征”課程進行教學改革，有利于提高課堂教學質量，對于培養高素質、高水平的創新型科研人才具有重要意義。

本文根據“材料制備與表征”課程教學過程中存在的主要問題，從課堂內容和教學方式上對“材料制備與表征”課程教學改革提出幾點淺見。教學改革大致思路如下圖1所示。

一、課程內容改革

現代社會是學習社會、知識社會和科技社會的統一結合。21世紀，科學技術快速發展，并逐漸滲透到人類社會的方方面面，改變著人類的生存方式。研究生歸根到底是社會中的一員，因此研究生課程內容必須緊跟社會發展和社會實踐，不能僅僅停留在象牙塔中。面對快速發展的新時代，在課程建設中強化與時俱進意識，創新學術話語體系、提升研究生教育課程質量勢在必行。

（一）課程內容要具有針對性

“材料制備與表征”課程內容廣泛、綜合性強，而且新材料、新設備和新技術的發展日新月異，32個學時無法滿足課程內容要求。另外，如果知識體系太龐雜，學生容易產生畏難情緒，導致學習積極性差。只有將“精講”和“泛講”授課模式結合起來，才能達到教學目標。因此，教師要精選教學內容，給出課程學習框架，主要講授基本概念和基本原理，介紹學科前沿知識、新材料、新設備和新技術。另外，教師要從“知識的傳播者”向“智能開發者”轉化，針對某一知識點，要求學生自己查閱資料和文獻，撰寫研究報告和課件PPT，進行課堂討論。在整個過程中引導學生獨立思考、積極主動地學習。

為了更有針對性地開展教學工作，教師還應根據學生需求，結合團隊特色精選課程內容。物理學院“材料制備與表征”研究生課程主要針對的是凝聚態物理和光學方向的研究生，而每個研究生的科研方向又不一樣，所以學生對課程的需求也不一樣[5]。凝聚態物理方向的研究生對各種新材料、新的制備方法以及新的表征方法感興趣;而光學方向的學生則對芯片、半導體器件、量子器件等方面的內容更感興趣。為了激發學生的學習積極性，提高課堂效率，教師在上課前應先調研每個學生的學習背景和研究方向，根據學生的研究方向調整授課內容。

（二）課程內容要具有前沿性

新時代是科技時代和人才時代的結合體，科技的發展則有賴于高等教育事業的發展。培養創新人才，教師在教學過程中要著重培養研究生的科研創新意識[6]。另外，研究生課程知識與社會發展密切相關，現代社會的多樣性和復雜性要求知識的多樣性和革新化，這就必然要求研究生課程內容的革新化和前沿化。教師應該在課程內容上不斷革新，充分吸收最前沿科學技術成果，更新陳舊落后的知識內容，補充學科知識前沿。例如，教師可根據國家“十四五”規劃提出的前沿領域引出相關課程內容，如納米材料與技術、新能源材料與器件、微電子科學與工程等方面的知識，拓寬學生視野，激發學生的民族情感，進而提高其學習動機。

（三）課程內容的探究性

研究生教育是高層次的教育，其課程不僅要傳授學生知識，更要注重培養學生探究科學的能力和素養。當今社會，知識更新速度越來越快，如果只是學習知識的話，那么我們的學生永遠只能跟在知識的后面，而不能創造知識。因此，研究生課程的目標必須從一般的“傳授現成的知識”轉向“以培養能力為主要目的”[7]。研究生的能力不僅指研究生的自學能力，還應包括學生應該具備的檢索能力、探究能力、更新知識的能力以及創新思維能力。教學與科研緊密結合，加快培育適應新時代國家戰略需求和經濟社會發展實際的高素質綜合型創新人才，已經成為當前我國高等教育教學工作的重要創新舉措之一[8]。因此，教師在教學過程中要向學生傳授科學理論知識并進行科學研究方法的訓練[9]。例如，教師可以在教學過程中穿插自己的科研方向、科研歷程和思維方式，激發學生的探究欲望和科研興趣，訓練學生的科研思維，將科學研究引入教學。

二、教學方式改革

（一）學生課前預習方式改革

“凡事預則立，不預則廢”，學生進行課前預習可大大提升課堂教學效果。信息化社會，學生獲取知識的渠道增多，例如慕課、B站等平臺均可進行線上學習，但對學生的獨立學習能力有一定的挑戰。教師以思維導圖的形式將課堂內容提前發給學生，讓學生在網上搜集信息、分組討論、進行信息整合以及問題整理，培養學生運用信息技術進行學習的能力。讓學生帶著問題聽課，以問題為導向進行知識講解，提升課堂效率。

（二）案例法教學提高學生課堂興趣

興趣是最好的老師、提高學生興趣是提升教學質量的重要手段。“材料制備與表征”課程重在拓寬學生科研視野、激發學生創造力，對研究生后續科研生涯有重要作用。為了激發學生的學習興趣，教師可在每堂課插入1～2個與課程內容相關的案例，引導學生思考。例如，在講物質的組成方式時，可以先提問：熱點材料石墨烯的結構特點是什么？它與石墨以及C60等材料的區別又在哪里？講薄膜材料制備方法時，可以先提問：什么類型的材料叫作薄膜材料？日常生活中常見的薄膜材料有哪些以及太陽能電池板的一般結構是怎么樣的？將知識點與學科熱點、日常生活聯系起來，讓學生意識到課堂所學專業知識對自己的研究方向和后續的就業選擇關系密切。事實表明，在教學過程引入適當的案例可有效縮短學生和老師之間的距離感，提高學生注意力，改善師生關系和課堂氣氛。

（三）“翻轉課堂”教學模式

個體學習目的不同使得不同學生感興趣的內容也不同。后期課堂中采用“翻轉課堂”教學模式，從傳統的“教師將知識傳授給學生”向“讓學生自己去發現和創造知識”轉變[10]，充分尊重學生的主體性，引導學生獨立思考、積極主動學習。教師在前期通過“泛講”向學生介紹21世紀高性能材料、低維材料、功能材料、綠色材料以及復合材料等的發展趨勢，以及各種新型設備和新技術等。在前期教學內容基礎上，以學生興趣點為基礎，引導學生自己確立學習目標。教師根據學生的學習目標，明確告訴學生學習的規范、要求以及要達到的目標。要求學生自己查找資料、檢索文獻、梳理知識脈絡、制作課件、最后進行課堂講授。在整個過程中，鍛煉學生文獻檢索和閱讀、PPT制作以及知識講授的能力，培養學生發現問題和解決問題的能力。同時，教師要注意自身的引導作用，不能把課堂完全交給學生。筆者曾經見證過身邊的一個例子：教師采用“翻轉課堂”模式進行教學，安排每個學生在課堂上講授不同的知識點，結果大部分學生們都只在需要自己講課的時候才去，其他時間根本沒有出現在課堂上，這樣就失去了“翻轉課堂”教學模式的優勢。因此，教師要建立科學、有效的評估體系，充分利用過程性評價、表現性評價和總結性評價等多種評價方式，加大過程性評價所占比重，激發學生的課堂積極性，引導學生對課堂上出現的知識點進行討論，勇于提出問題。

三、創新課堂教學模式

隨著信息技術的發展，教學模式也有了很大的改變。教師要實現以學生為本，就要跟上時代的發展，創新教學模式，借助視頻、動畫、圖像等方式將枯燥的內容生動化、抽象的內容具象化，加深學生的認識。運用網絡和信息技術，改變教學手段和方法，吸引學生的注意力，激發學生的學習動力，從而提高學生的課堂參與度，提升教學效率。

結語

綜上所述，為了培養研究生研究問題和分析問題的能力，提高研究生“材料制備與表征”課程教學效果，教師在課前要分析學生的學習背景和學習目的，結合學院平臺精選課堂內容;在教學過程中要結合學科前沿、采用案例法進行課堂教授，激發學生的學習興趣;同時要結合“翻轉課堂”教學方式，讓學生自己去發現和創造知識，提高學生信息檢索、課件制備以及課堂講授等能力，進而提高研究生的綜合素質。

參考文獻：

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[3]張愛黎，邵忠財，高虹.化工研究生課程“功能材料制備技術”教學改革與實踐[J].廣東化工，2019，20（46）：119120.

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[6]牟玲玲，王晨曦，王欣然.科技創新、高等教育與制造業高質量發展耦合特征及機理探究——以京津冀為例[J].管理現代化，2021（06）：2327.

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[8]田建榮.高等教育學基礎[A].陜西師范大學出版社，2018：191.

[9]艾興.高等教育學[A].西南師范大學出版社，2021（06）：161.

[10]孫小明.翻轉課堂與思政融合在臨床藥學專業《科研方法與論文寫作》課程教改中的探索[J].廣東化工，2021，13（48）：257260.

作者簡介：陳艷麗（1992—?），女，漢族，河南商丘人，博士，講師，研究方向：儲能材料和器件、鋰離子電池、鈉離子電池等。