“材料表面與界面”應用型本科課程教學改革探索＊

張小娟，趙 媛，梁 棟，王 昭，宋文利，林 青，郝凌云

（金陵科技學院材料工程學院，江蘇 南京211169）

“材料表面與界面”是一門從基礎課學習向專業課深入學習的重要課程[1]。該課程涉及的知識面廣且知識點多來自于實踐經驗。筆者在該門課的教學工作中發現很多學生在學習中存在一些困難，便結合課程教學內容和重難點，對教學的目標、內容設計、畢業要求等的方面進行教學改革，并及時進行課程評價與改進，以提高應用型本科課程教學質量[2]。

1 “材料表面與界面”課程教學內容簡介

金陵科技學院的材料科學與工程專業是江蘇省一流本科專業，其培養目標是堅持社會主義辦學方向，堅持立德樹人根本任務，按照“辦新興應用型大學，育新型應用型人才”的辦學定位，面向視覺工程、生物技術和半導體技術等功能材料應用領域，培養品德優良、知識扎實，用得好、站得住，有作為、受歡迎的材料類高素質應用型本科人才。

“材料表面與界面”課程系統講述材料表界面的基本概念、定律和特點，表面活性劑的結構、分類、特性和應用。培養學生的專業素質，掌握高分子材料、無機非金屬材料、復合材料、納米材料的表界面形態、結構和特點，使學生掌握界面結構的控制、改性和表征方法；培養學生根據實際的需求對不同材料的表界面進行改性的能力。通過實踐環節讓學生掌握基本的實驗技能，培養學生分析問題的基本思維能力，并將所學知識系統化，初步形成解決實際問題的能力。

“材料表面與界面”課程詳細介紹了不同類型材料表面與界面的改性方法，建立材料的表界面特點、組織結構、改性工藝與性能優化之間的內在的本質關系，總結了不同類型材料表界面改性領域最新研究發展動態，內容廣泛、知識量大，實踐性強，為學生從事材料表界面改性的研發工作打下堅實的理論基礎。由此可見，課程緊密聯系材料科學與工程專業的行業工藝崗位需求，嚴格對接職業核心能力中的科研開發模塊。

2 “材料表面與界面”課程的重難點

2.1 課程重點

理解材料表界面的基本概念和特點、表界面化學四大定律，掌握表面活性劑的結構、分類、特性、應用及選擇原則，掌握高分子材料、無機非金屬材料、復合材料、納米材料的表界面形態、結構和特點，建立材料的表界面特點、組織結構、改性工藝與性能優化之間的內在的本質關系，了解不同類型材料表界面改性領域最新研究發展動態。

2.2 課程難點

掌握界面結構的控制、改性和表征方法，培養學生根據實際需求對不同材料的表界面進行改性的能力，并通過實踐環節讓學生掌握基本的實驗技能，培養學生分析問題的基本思維能力；通過材料表界面改性與結構控制原理，幫助學生深入理解不同材料表界面的特點，并將所學知識系統化，初步形成解決實際問題的能力。

3 “材料表面與界面”的教學改革措施

筆者通過日常教學得出的工作經驗，結合學生的特點，提出以下改革措施。

3.1 科學設置教學目標

課程目標1：本課程要求學生理解材料表界面的基本概念和特點、表界面化學四大定律，幫助學生掌握表面活性劑的結構、分類、特性、應用及選擇原則。

課程目標2：培養學生的專業素質，使學生掌握高分子材料、無機非金屬材料、復合材料、生物材料和納米材料的表界面形態、結構和特點。

課程目標3：使學生掌握界面結構的控制、改性和表征方法，培養學生根據實際需求對不同材料的表界面進行改性的能力，并通過實踐環節讓學生掌握基本的實驗技能，培養學生分析問題的基本思維能力。

課程目標4：通過材料表界面改性與結構控制原理，幫助學生深入理解不同材料表界面的特點，并將所學知識系統化，初步形成解決實際問題的能力。

3.2 建立課程目標與畢業要求的關系

建立課程目標與畢業要求的關系如表1 所示。

表1 建立課程目標與畢業要求的關系

3.3 科學設計理論教學內容

緊緊抓住“材料表界面特點—表界面改性—結構控制—性能優化”這條主線[3]，將看似雜亂無序的知識融為一體，線條清晰，關系明確。每一章節都給學生提供針對性強的思考題，便于其理解難點、重點和復習課程內容。

將課程學習與材料科學基礎、材料結構表征、智能材料設計與應用、仿生與納米材料、發光與顯示材料的熱點內容相結合，將教材中沒有的但屬于材料表界面改性前沿研究的熱點內容結合教師的科研課題介紹給學生，擴大學生的知識面，提高學生的學習興趣和積極性。

3.4 多元化設計實踐教學內容

課內實踐教學主要采取“集中實踐+視頻觀看+專業實驗+集中實習+創新小組”的模式，強化實踐的環節，一方面充分利用多媒體手段，把一些相關的知識展示在學生面前，使學生增強了感性認識，使其能夠更快地接受課程內容；另一方面也提高了學生的動手能力。

集中實踐。開課前，學生先進行2 次集中實踐。第一次，認知實習——參觀生物醫用敷料、半導體器件材料、鏡片材料的表面處理工藝，使學生對材料表界面改性工藝有一個感性認識；第二次，專業實習——學生通過動手操作進一步加深了對材料表界面處理工藝等生產過程的認識，并通過在實驗室初步的技能訓練，使學生對材料表界面的特點也有所認識。這樣，在進行本課程教學時，可使學生加深對課程內容的理解。

視頻觀看。在講解緒論及材料常用表界面處理工藝時，讓學生觀看國內領先、世界一流水平的材料表界面處理工藝，使學生進一步了解材料的先進表界面改性方法。

專業實驗。課內實踐設置了16 學時的實驗，主要培養學生實驗室操作技能和對材料表界面特性和處理的能力。

集中實習+創新小組。理論課程結束后還有集中性實踐訓練和創新小組鍛煉，使學生不僅加深對課程的理解，更掌握了本專業的實際操作技能。

3.5 課堂教學手段改革

強化理論教學和探究性學習相結合，采用開放式教學的方式[4]。采用多種形式的教學方法，充分發揮信息技術的作用，制作多媒體課件，播放材料界面改性工藝方法的視頻文件，利用學校泛雅課程網絡平臺充分調動學生的學習積極性，有效組織課堂教學。督促推進學生積極參與相關教師的課題研究小組，通過課題研究案例教學法[5]，掌握生物功能材料、光電功能材料、智能視光材料表界面的特點、改性方法和應用。邀請材料表界面改性領域相關的企業工程師為學生介紹企業的生產模式、工藝特征及人才需求。對學有余力的學生加以培養，參加學科競賽、大學生創新創業項目、科教融合項目[6]等，培養學生的綜合能力，從而更好地理解課程中的重難點。

3.6 課程思政教學

“材料表面與界面”網絡課程平臺有自制的在線多媒體課件、在線教學視頻、在線作業與習題、在線測驗、在線討論，后續將課程的專業知識內容與思政育人素材進行有機融合，通過科學家充滿正能量的故事培養學生的高尚情操；利用材料表面與界面中豐富的實踐創新案例提升學生的哲學思辨層次；利用材料表界面改性的應用現狀對學生進行思政教育，讓學生明白學以致用，有意識地拓展學生的哲學思維，培養學生的創造性思維，提高其自主創新的意識。

3.7 完善課程考核方式

“材料表面與界面”課程考核方式分為平時考核和期末考核。總成績=平時成績（30%）+期末成績（70%）。平時成績=課堂考勤（10%）+課堂表現（30%）+作業（20%）+實踐教學（40%）。通過學生在課堂上的表現評價學生相關能力，注意主體性、探究性、區別性和激勵性4個原則，使課堂提問或討論有效果、有針對性。精心設計，布置適量作業，及時批改和反饋，嚴把作業質量關，確保平時作業成績的準確性。根據學生在實踐教學和創新活動中的綜合表現（如實驗態度、動手能力、分工協作等）、知識掌握情況、運用知識的程度及最后提交的實驗報告質量等進行成績評定。

3.8 課程評價與改進

課程考核結束后，任課教師遵循學院教學工作委員會通過的課程達成度評價機制和評價方法，對畢業要求達成度進行自我評價。此外，教學督導委員會將指派專門的教師，依據《材料表面與界面課程評價辦法》，對本課程的達成度進行評價，并出具達成度評價報告。教師根據評價結果，完善課程目標、課程對畢業要求支撐，改進教學內容、教學方法，以便更好地達成支撐學生畢業要求。

該課程目前在教學過程中收到了良好的教學效果。培養的學生基礎知識扎實，知識系統，動手能力強，有很強的可塑性，能夠很快適應工作崗位，能將所學知識綜合運用到實際工作當中去。由此可見我們的教學改革是有效的。