《功能材料》課程項目化教學與改革探索

程 菲

(河北工業大學化工學院，天津 300130)

面對全球高新技術產業發展的熱潮以及知識經濟時代的來臨，以市場需求為導向培養適應新經濟形態的應用型人才勢在必行。而當今面對新科技革命的發展和新興產業的出現，新環境的發展需要大批高水平的應用研究人才和技術開發人才，高校是培養國家所需要的綜合型人才的豐沃土壤，是推動實現人才強國的強勁支撐，加快推進新工科建設，注重高校人才培養跨學科思維和創新能力，推動高校人才培養面向產業需求轉型。教育部積極深入推進新一代工科工程建設，明確提出要把高校教育建設作為人才培養的一個中心點，這也就對高校的課程建設提出了更高的戰略目標[1-2]。我校積極參與探索和引入新工科建設理念，并立下為國家培養和輸送優秀創新技術人才的目標?！豆δ懿牧稀肥潜拘没瘜W專業面向本科生和碩士研究生的一門相當重要的專業課。開設它的主要目的是使在校學生系統掌握各種功能材料的組成與結構、制備方法、功能特點和內在的原理機制以及它們的應用領域等，而且充分理解材料的結構與功能之間的重要關系?！豆δ懿牧稀纷鳛橐婚T深度交叉的前沿技術學科，該門課程內容展示的功能材料類型主要包括電功能材料、敏感材料、超導材料、磁性功能材料、新能源材料、智能材料、化學功能材料、生物醫學功能材料、光學功能材料等，涵蓋范圍較廣泛，為將來從事功能類材料研究的學生拓寬了前瞻視野，奠定了必要的理論和技術基礎。功能材料是推動新材料產業發展的核心，是推動社會經濟發展、全面提升綜合國力和早日實現強國之夢的理論支撐和技術指南[3-4]。特別是繼21世紀以來，功能材料早已成為了全球新型材料研究技術發展的重要參考和研究重點，并一直是推動全球高新技術發展中國家戰略性技術競爭的焦點。因此，大學生上好這門課具有及其重要的現實意義。

1 《功能材料》課程教學的現狀

在《功能材料》的傳統課程教學中，教師通常以口頭講授為主，以板書和多媒體課件(包含圖片、小視頻和動畫)作為輔助工具。但是，因為該門課程所包含的材料類別十分復雜，制備工藝流程繁雜并且應用領域廣泛，對于難以理解的概念學生容易產生挫敗感，對知識的有效接受度大大降低，這對接下來的教學更是百害而無一利。 基于此，昌吉學院物理系張教授充分利用雨課堂這一智慧教學工具，在課外預習與課堂教學間建立溝通橋梁，實現實時線上課堂互動，并同時結合板書分層次、按部分地列出課程包含的重要知識結構提綱，借助幻燈片(PPT)課件使學生直觀的掌握和理解所學內容，從而幫助基礎知識水平較低的學生，繼而有效提高課堂學習質量。每節課程結束后，教師能夠將課堂中需要思考討論的問題以及課堂的知識重點通過雨課堂發布補充材料和綜合練習題，為師生提供個性化報表、自動任務提醒，從而使得學生全面掌握課堂所學到的知識，有利于開創學生思維達到學以致用的目標[5]。內蒙古大學化工學院創新地采用了“互動式”教學模式對《功能材料》課程教學進行了改革與探索，在教學過程中教師處于主導地位，引導學生在生動的系統教學過程中確定方向，而學生處于主體地位，是創新課堂改革的核心組成部分。采用多媒體視頻課件教學演示和課堂板書理論講解互動相結合的教學方式，給學生們留出一定的運用邏輯思考學習的時間，同時還采用數字動畫、視頻等多種影像教學資料形式輔助教師課堂教學講授，把當前課程整體設計中的一些教學關鍵點和難點更加直觀高效地表達出來，從而提高學生學習的主觀能動性。并通過結合學生在生活中常見的實例提出問題，引導學生積極思考并自由討論，使全體學生在愉悅輕松的課堂教學氛圍中掌握所學知識點[6]。隨著時代的發展，《功能材料》課程的教學方式和方法急需改革和創新，以順應當今全球功能材料快速發展的大趨勢和新時代下對于高校新工科人才培養的重視?！肮W并舉”一直是我校的立學之本，韓旭校長于2019年在《中國高等教育》發表了一篇名為《堅持工學并舉辦學思想推動學校新工科建設》的文章[7]，文章中明確指出要為加快建設世界重要人才中心和創新高地貢獻力量，構建創新精神與創新能力教育平臺，深化教學內容和體系改革，充分鼓勵高校學生勇于開拓創新，積極主動參與創新實踐活動，使“工學并舉”辦學思想在高校高水平研究型人才集聚中的指導作用得到進一步推動和加強。此外，教師還應轉變觀念，順應國家教育改革要求，“以產出為導向”、“教學以人為本”以及“以學生為中心”實施課堂改革，提升教學質量，培養全面型創新人才[8]。因此，《功能材料》課程在教學中應不斷拓寬其應用領域，高校教學得以與高科技企業的功能材料產品相結合，并以此為基礎進行講授。在此門課程中引入科研實踐環節部分，堅持校企合作和產教融合是使得這門課獲取成功的關鍵所在，這也與我系培養具有工程背景專業人才的目標和建設一流專業的目標相契合。

2 《功能材料》課程教學的改革與探索

我們以工作過程為導向對《功能材料》課程進行項目化教學改革與探索，如圖1所示，對具體方案中每個環節的把控，研究若干環節存在的關鍵問題，驗證項目化教學改革的合理性，并不斷對教學方案進行完善，以期提高該課程在今后的應用性以及實踐性，更好地激發學生們的學習興趣，使學生們充分了解到功能材料的實際應用價值和研究功能材料的重要的現實意義，以“做”促“學”，學以致用，實現學生對于新知識的自主學習能力以及對其職業能力的培養。

圖1 技術路線圖

2.1 教學情景的確立

確立教學情景的部分主要涉及到教材和教師團隊的確定以及結合企業的相關技術需求進行課程模塊化分類，這也是項目化教學的關鍵所在。通過對天津和河北省周邊高科技產業區園區比如唐山曹妃甸工業區、滄州臨港經濟開發區、天津濱海經濟技術開發區等學生實訓基地進行全方位調研，了解涉及相關的功能材料的業務及模塊，同時充分了解企業在相關方向存在的技術問題并結合本專業學生的就業情況，對功能材料教學內容中的所涉及每章節內容進行詳細的劃分，整合并分類不同領域功能材料的模塊，與企業的實際生產進行相應對接，同時合理分配每一模塊的教學課時。目前我們對企業涉及功能材料領域進行了細致的分類整合，對企業反饋的問題進行了分析，此外還有其他企業與我們達成了合作意向，如烏海寶杰新能源材料有限公司和河北康莊環?？萍脊煞萦邢薰镜?。在教材方面，可以選擇2～3種合適的《功能材料》教材作為課程使用主要教材，5～6種教輔用書和相關方向期刊、網頁等多種線上線下資源作為學生拓寬思路所用。并且，應充分利用學校的信息化課堂教學工具，將復雜的信息技術手段融入到PPT中以不斷增強課堂教學效率，利用板書繪制《功能材料》課程知識架構，借助PPT將課程中晦澀難懂的基本知識點和重難點直觀、生動地輸出，幫助學生理解到位。此外，還應鼓勵學生積極利用多種方式學習功能材料的相關知識，以達到最優的教學效果。《功能材料》課程項目化教學的教師隊伍由具備豐富的實際生產實踐經驗的企業科研工作者和學院承擔國家縱向科研項目的專業教師組成，二者優勢互補，教學過程主要包含學生思考并需動手實踐的任務和科研任務，以及教會學生必須掌握的書面知識的課程，將課程中的知識點有機地分解為多個部分，依此制定適合本專業學生的教學情境。

2.2 項目化教學的執行

區別于傳統的輸入式教學模式，利用項目化教學將傳統的課程體系中的知識內容與生產實踐相結合，有機地將教學內容轉化為若干個工作項目，之后教學工作圍繞項目展開，激發學生的學習興趣，引導學生在完成項目過程中，自主學習掌握理論知識和實踐技能。課堂教學執行可以借助翻轉課堂的模式，堅持“以產出為導向”、“教學以人為本”和“以學生為中心”的指導思想。本科生在項目化教學過程中承擔主體作用，而教師負責引導教育和答疑解惑，充分調動學生對學習的積極主動性。項目化教學主要可以劃分為以下幾個步驟：(1)導入項目案例。即給學生布置任務，給學生提供有關本項目的自主學習資料，讓學生進行自由討論，引導學生思考工作注意事項，激發學生對項目的求知欲；(2)制訂實施方案。引導學生以小組為基本單位，學習討論項目中可能遇到的問題，并制訂項目實施路線，教師對各小組提交的方案進行指導并給出合理性建議或意見；(3)方案實施。安排學生在校內實訓基地進行逐一項目展示，教師全程監控項目的進行；(4)成果展示與成績評定。各小組將項目實施結果進行展示，校企教師團隊對各組結果點評分析并對項目進行過程進行成績評定；(5)成果整理與教學反饋。教師團隊在項目結束后會針對學生在完成項目過程中所暴露出的知識薄弱點進行再次講解，使得學生加深印象并全面掌握知識，實現理論教育與生產實踐相結合，繼而有效促進學生的教育教學質量的提升。

2.3 評價方法探索

基于校企共同開展深度合作的《功能材料》課程有效引入了企業人員評價機制，即學生的小組課程活動由校內專業教師和企業科技人員共同評價。同時，《功能材料》課程項目化教學加強對學生學習過程的評價，進一步細化學生分組完成項目的過程，對各個細節分別進行評價，使學生了解到自身在各環節中的表現情況，以便更好地克服不足之處，進一步完善自我。通過與學生交流，掌握學生對于課程掌握程度和知識熟悉程度，并了解學生對實施項目化教學各個環節的感受，匯總意見，校企教師團隊成員進行逐一討論，最終得到不斷優化的改進方案。教師在把控各個環節的過程中，也應充分發揮監督引導作用，從環節的全局出發，觀察執行情況，反饋各環節存在的不足，提出改進意見。 堅持“以學生為主體”的教育理念與《功能材料》課程特點緊密結合，通過學生與校企教師團隊的三向反饋機制，更好地完善項目化教學改革方案，以鞏固其在《功能材料》課程教學中的實用性與適用性。此外，這種以應用為導向的課程改革路線有助于教師拓寬教學視界，豐富功能材料相關知識的教學內容；使得學生能夠全面掌握課程知識內容并提高學生的創新能力，讓他們有更多的課程參與感，培養學生的科研興趣，更好地激發學生的學習和科研熱情，助力學生向企業人才的轉化；通過理論教育與生產實踐相結合，為企業面臨的功能材料技術問題提供有效的解決方案和參考。

3 結 語

通過校企結合項目化教學，充分提升《功能材料》課程的教學效果，有利于課程更好地與實際應用結合，依托實際的項目，在很大程度上激發了學生的學習興趣，從而樹立更為崇高的職業或科研理想，促進學生將理論知識轉化為實際應用的能力提升，使學生可以在實踐的過程當中學以致用，也能夠為其日后的就業發展提供保障。另一方面，項目化教學理念有利于搭建多方主體交流與合作的平臺，能夠不斷發揮教材資源更新、培養高水平人才和利用后續資源的優勢，并形成融合開創深度合作共贏的新局面，基于產教融合的背景下，對教學實踐實現全方位的指導，共同推動教育，實現高校學生到專業化企業人才的轉化。