中美教學(xué)模式在能源材料專業(yè)課程中的融合

許程，范賀良，張含卓

（中國礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇徐州221116）

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中美教學(xué)模式在能源材料專業(yè)課程中的融合

許程，范賀良，張含卓

（中國礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇徐州221116）

針對能源材料國家級特色專業(yè)，以其核心課程之一“薄膜材料與技術(shù)”為例，進行中美教學(xué)模式融合的教學(xué)改革。通過優(yōu)化授課內(nèi)容、緊密聯(lián)系科研、引入美式考試模式和發(fā)展系統(tǒng)教學(xué)理論等四部分，實現(xiàn)中美教學(xué)模式的初步融合，為國內(nèi)高等教育中存在的一些問題提供解決思路，并為培養(yǎng)高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才提供支撐。

特色專業(yè)；能源；薄膜；教學(xué)模式

一、引言

能源、材料、信息和生物技術(shù)是高新技術(shù)競爭的核心領(lǐng)域。當(dāng)前，能源的稀缺已成為各國關(guān)注的焦點，能源爭奪往往是糾紛甚至戰(zhàn)爭的根源。同時，隨著社會的快速發(fā)展，材料越來越成為高科技產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，對社會進步起到了決定性的作用。從另一角度講，材料的發(fā)展?fàn)顟B(tài)決定了一個領(lǐng)域乃至一個國家科技的整體水平?；诖?，能源與材料結(jié)合而成的“能源材料”具有更大的價值與意義。2011年，我校的能源材料獲批國家級特色專業(yè)建設(shè)點，“薄膜材料與技術(shù)”是該專業(yè)體系內(nèi)的核心課程之一。

薄膜材料不斷發(fā)展，新技術(shù)與新成果層出不窮，這些進展與科學(xué)研究是分不開的。這種高技術(shù)含量的學(xué)科也對專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，不僅需要掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識，而且需要掌握科學(xué)的研究方法，并具有一定的研發(fā)與創(chuàng)新能力，這是“薄膜材料與技術(shù)”這門專業(yè)課的難點。眾所周知，歐美國家特別是美國代表了當(dāng)今材料科學(xué)的最高水平。除了有近百年積累起來的研究基礎(chǔ)，其高校的教學(xué)模式和人才培養(yǎng)也必然有值得借鑒的地方。以佐治亞理工學(xué)院、埃默里大學(xué)、加利福尼亞大學(xué)伯克利分校和孟菲斯大學(xué)等四所高校為代表，通過對這些高校做的長期調(diào)研，初步了解了他們的教學(xué)模式。需要注意的是，如果完全照搬國外的教學(xué)模式，可能會對國內(nèi)的學(xué)生造成一定負(fù)面影響。因此，能否適度的洋為中用，嘗試中美兩種不同教學(xué)模式的融合，以“薄膜材料與技術(shù)”教學(xué)改革為例，彰顯出能源材料國家級特色專業(yè)中的“特色”？

二、國內(nèi)高等教育存在的問題

當(dāng)前，國內(nèi)高等教育存在以下問題：（1）學(xué)生認(rèn)為學(xué)到的有用知識越來越少；（2）對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣持續(xù)下降；（3）學(xué)習(xí)目標(biāo)僅僅是獲得高分；（4）師生關(guān)系變得淡漠與緊張。這些問題的存在最終導(dǎo)致學(xué)生的整體素質(zhì)不斷下降。因此希望通過在美國的調(diào)研工作，并結(jié)合在國內(nèi)從事課程教學(xué)的實踐與體會，借助“薄膜材料與技術(shù)”改革嘗試，一方面為解決上述問題提供一點新的思路，另一方面也希望藉由此次探索，切實有效地提升能源材料專業(yè)學(xué)生的綜合分析能力、研究創(chuàng)新能力、工程實務(wù)能力和終身學(xué)習(xí)能力，為培養(yǎng)該領(lǐng)域高素質(zhì)專門人才提供支撐。

三、中美教學(xué)模式融合的思路

以能源材料專業(yè)體系內(nèi)“薄膜材料與技術(shù)”課程為例，進行中美教學(xué)模式融合的教改探索，主要思路體現(xiàn)于以下四部分：

（一）由于“薄膜材料與技術(shù)”屬于能源材料體系，必須體現(xiàn)能源材料專業(yè)“特色”，在授課內(nèi)容上就需要不斷優(yōu)化，在薄膜材料基礎(chǔ)、薄膜材料應(yīng)用和就業(yè)熱點需求等三方面下大力氣。（1）依據(jù)該專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)和需求，在課程中重視能源材料領(lǐng)域的傳統(tǒng)薄膜材料，所講內(nèi)容細(xì)致到位，使學(xué)生掌握薄膜材料的基礎(chǔ)知識，包括其傳統(tǒng)制備方法，如真空熱蒸發(fā)法、電子束蒸發(fā)沉積法、等離子體增強化學(xué)氣相沉積法、溶膠凝膠法等知識，通過掌握這些知識，奠定進一步深入了解薄膜材料的基礎(chǔ)；（2）薄膜材料是一門與生活聯(lián)系非常緊密的課程，其在日常衣食住行方面的應(yīng)用也非常廣泛，授課內(nèi)容中需要加強該方面的介紹。同時，在現(xiàn)代化工業(yè)應(yīng)用上薄膜材料也不同或缺，需要為學(xué)生提供相關(guān)方面的知識。通過在生活和工業(yè)上的應(yīng)用講解，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到更多的有用知識；（3）緊密結(jié)合學(xué)生的就業(yè)需求，“薄膜材料與技術(shù)”屬于我校開設(shè)的新專業(yè)課程，學(xué)生在未來的就業(yè)需求上比較迷茫。因此，在授課內(nèi)容中需要不斷調(diào)整，并根據(jù)當(dāng)時就業(yè)形勢與社會需求，通過授課內(nèi)容的選擇和優(yōu)化提前為學(xué)生解惑與增加信心。如與薄膜材料相關(guān)的太陽能電池、鋰離子電池、光學(xué)薄膜材料、能源類的半導(dǎo)體薄膜等就有不少口碑好效益好的企業(yè)，在介紹材料的同時，也為學(xué)生介紹企業(yè)的情況與相關(guān)產(chǎn)品，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極心態(tài)與學(xué)習(xí)動力。

（二）“薄膜材料與技術(shù)”是專業(yè)課，相比于基礎(chǔ)課而言，與科研聯(lián)系更為密切。我們提出了展示個人新科研成果、介紹科技發(fā)展動態(tài)和在課程中引入精心設(shè)計的實驗課，三位一體激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（1）科研成果的介紹，需要教師不斷提升個人科研的質(zhì)量，這也是近年來提倡的教學(xué)與科研相長。本教學(xué)團隊承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的同時也活躍在科研第一線，取得了豐富的科研成果，如承擔(dān)有國家自然科學(xué)青年基金、江蘇省自然科學(xué)基金面上項目等，入選江蘇省“青藍(lán)工程”青年骨干教師，江蘇省“六大人才高峰”高層次人才培養(yǎng)對象。如果將獲得的成果深化、應(yīng)用于教學(xué)，相信可以為學(xué)生提供足夠的、新穎的專業(yè)知識；（2）高新科技的神秘性是激勵學(xué)生興趣的動力源之一，引入與薄膜材料相關(guān)的最新發(fā)展動態(tài)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)熱情。例如，薄膜材料的發(fā)展非常迅速，在一些科技含量較高甚至概念化的能源設(shè)備上常常用到，如一些新型的光電功能薄膜，未來用于實現(xiàn)激光約束核聚變的大型高功率激光系統(tǒng)中的薄膜材料，這些最新的科學(xué)知識及技術(shù)動態(tài)將會對學(xué)生的興趣起到激發(fā)作用；（3）盡管目前的培養(yǎng)方案中已開設(shè)有一些實驗課，但是與“薄膜材料與技術(shù)”課程緊密結(jié)合的實驗課不多。通過在美國的聽課經(jīng)歷，以及與師生的探討交流，發(fā)現(xiàn)很多受歡迎的專業(yè)課教師在介紹自己的科研成果時，除了常見的口頭介紹、PPT講解、視頻觀看，還有現(xiàn)場實驗甚至直接帶學(xué)生去實驗室開展小型的實驗。這種與課程直接相關(guān)的實驗往往深受學(xué)生喜愛，而對于知識的講解傳授又能起到事半功倍的效果。在我們近年的課程教學(xué)中，也嘗試引入了一些視頻實驗，學(xué)生反響強烈，興趣高漲，非常希望有機會親自動手實踐。

（三）引入美式的多次多形式考試模式，學(xué)生成績的評價不僅僅依賴于最終的期末考試，通過每學(xué)期四次左右多形式的考試來評定成績，讓學(xué)生真正學(xué)有所得，也使最終成績與知識獲取兩者盡可能等同。（1）我國高等教育上存在一定的誤區(qū)，表現(xiàn)為對學(xué)生的要求越來越低，甚至取消了期中考試，減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)。通過在美國高校課堂教學(xué)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的辛苦程度要大得多，以佐治亞理工學(xué)院為代表，一學(xué)期以五門課計算，每門課幾乎每月一考，一學(xué)期按五個月算，每個學(xué)生幾乎要準(zhǔn)備二十五場考試。這和我們國內(nèi)大學(xué)相比，簡直不可想象的，但這可能也是造成中美兩國高等教育質(zhì)量差距的根源；（2）國內(nèi)現(xiàn)在實行的學(xué)生對授課教師的評價將會直接影響教師的評獎、工資甚至職稱，這也影響了廣大教師對學(xué)生嚴(yán)格要求的積極性。事實上，美國高校學(xué)生也給教師評價。這就提出如下問題，國外這么多的考試誠然能夠提高學(xué)生的水平，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)究竟如何，學(xué)生對老師的評價又會如何？通過與國外學(xué)生的交流發(fā)現(xiàn)，多次考試看似增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，但是由于每次知識點都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)考，最后的期末考試學(xué)生反而非常輕松，對教師的評價并沒有因為考試次數(shù)的增加而降低。當(dāng)然，國外師生之間的交流也遠(yuǎn)比國內(nèi)要多，也往往以更加平等和開放的方式來進行，在一定程度上使師生關(guān)系變得融洽與和諧。

（四）借鑒美式教學(xué)中更多的師生互動交流，改進我們前期已構(gòu)建的交互式課程教學(xué)理論框架，在教學(xué)過程中逐漸完善并發(fā)展出一套系統(tǒng)的教學(xué)理論，體現(xiàn)專業(yè)特色與個人特色。（1）在國內(nèi)高校工科教學(xué)中，往往出現(xiàn)照搬書本，或更多的依據(jù)教師個人喜好來施教，而欠缺了基本的系統(tǒng)教學(xué)理論。在我們前期的“薄膜材料與技術(shù)”教學(xué)實踐中，已經(jīng)嘗試構(gòu)建了初步的交互式課程教學(xué)理論框架，包括以下三個部分：1）教學(xué)交互，教師的教與學(xué)習(xí)者的學(xué)之間的多維度、多流向的信息交互；2）環(huán)境交互，強調(diào)教學(xué)環(huán)境在提高學(xué)習(xí)者知識與技能方面的重要作用；3）情感交互，側(cè)重考慮學(xué)習(xí)者的心理狀態(tài)，調(diào)動學(xué)習(xí)者積極向上的學(xué)習(xí)態(tài)度?；谥忻纼煞N教學(xué)模式的融合，通過課堂實踐，對上述理論進一步優(yōu)化與完善；（2）在完善交互式課程教學(xué)理論的同時，反過來再利用該理論指導(dǎo)教學(xué)實踐，形成了雙向的良性的螺旋上升式的演化。在這樣的教學(xué)相互促進的過程中，努力形成教師自身的個人特色，并逐漸提升整個能源專業(yè)的教學(xué)效果，完成彰顯特色專業(yè)中“特色”的最終目標(biāo)。

四、結(jié)論

針對我校的能源材料國家級特色專業(yè)，提出了中美教學(xué)模式融合的嘗試，通過優(yōu)化授課內(nèi)容、緊密聯(lián)系科研、引入美式考試模式和發(fā)展系統(tǒng)教學(xué)理論等四部分研究與實踐，藉以解決國內(nèi)高等教育中存在的問題，培養(yǎng)出高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才。

（注：本文系中國礦業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革與建設(shè)一般項目，項目編號：2015YB44）

［1］李庭華，從材料中來，到材料中去——探索教學(xué)模式，提高課堂效率［J］.新課程學(xué)習(xí)，2012，（9）：18-20.

［2］葉志鎮(zhèn)，張銀珠，黃靖云，汪雷，以科研促進《薄膜材料技術(shù)與物理》專業(yè)課程的教學(xué)改革［J］.材料科學(xué)與工程學(xué)報，2010，（28）：474-476.

［3］陳一勝，張雪輝，朱志云，材料科學(xué)工程專業(yè)教學(xué)改革研究——基于MOI人才培養(yǎng)模式的探討與實踐［J］.中國電力教育，2011，（19）：28-30.

［4］畢鳳琴，王勇，郭光偉，張旭昀，材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)中實施STS教育探討［J］.中國冶金教育，2012，（6）：35-36.

［5］廖冬梅，顧昌，石端偉，郭新立，巫世晶，建設(shè)學(xué)科交融式的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，（8）：151-153.