功能材料課程建設(shè)的研究與實(shí)踐

閆爾云，曹明路，李玉峰，樊琳琳，由園，梁法庫(kù)

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功能材料課程建設(shè)的研究與實(shí)踐

閆爾云1，曹明路2，李玉峰1，樊琳琳1，由園1，梁法庫(kù)3

（齊齊哈爾大學(xué)1. 材料科學(xué)與工程學(xué)院，2. 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，3. 理學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

分析了功能材料課程在現(xiàn)代教學(xué)中的重要地位，結(jié)合時(shí)代的發(fā)展需要以及課程建設(shè)的必要性和迫切性展開論述．為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力以及創(chuàng)新意識(shí)，在教學(xué)中從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行課程建設(shè)，并通過近2年的實(shí)踐取得了良好教學(xué)效果．

功能材料；課程建設(shè)；實(shí)踐能力；創(chuàng)新意識(shí)

功能材料（functional materials）的概念是美國(guó)科學(xué)家Morton J A于1965年首次提出來的[1-2]．近年來，功能材料迅速發(fā)展，已有幾十大類，10萬多種，且每年都有大量新品種問世．我國(guó)也十分重視功能材料的研究[3]，在半導(dǎo)體、介電、壓電、信息傳輸、信息儲(chǔ)存和處理、光纖、光色、形狀記憶合金、超導(dǎo)、電磁及生物醫(yī)學(xué)等材料的研究和開發(fā)方面都取得了很大進(jìn)步．因此，在當(dāng)今高校材料學(xué)專業(yè)上，功能材料這門課程顯得尤為重要．通過功能材料課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以進(jìn)一步了解各種功能材料的制備、性能及應(yīng)用，從而進(jìn)一步深化材料專業(yè)的知識(shí)體系，并在實(shí)際應(yīng)用中能夠解決各種相關(guān)問題，勝任與功能材料相關(guān)的工作．自2010年以來，齊齊哈爾大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)開設(shè)功能材料的相關(guān)課程，共32學(xué)時(shí)，旨在提高我校材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生的認(rèn)知水平和創(chuàng)新能力．本文結(jié)合教學(xué)實(shí)際，從課程建設(shè)的迫切性，教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)，教學(xué)方法的建設(shè)及考核方式的建設(shè)等方面進(jìn)行了深入的研究與實(shí)踐，并取得了良好的教學(xué)效果．

1功能材料課程建設(shè)的迫切性

滿足社會(huì)的發(fā)展需求是講授本課程的主要目的．因此，功能材料課程建設(shè)改革是必要而迫切的．隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)于功能材料的需求日益增加，許多新的功能材料已經(jīng)批量生產(chǎn)，得到應(yīng)用，并在不同程度上推動(dòng)了各種現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展．功能材料學(xué)科是一門新興的綜合學(xué)科，它與許多學(xué)科相互交叉，涉及的領(lǐng)域較為廣泛，已經(jīng)成為材料學(xué)科中一個(gè)重要的、活躍的分支學(xué)科．

功能材料課程是材料化學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)限選課，涉及物理功能材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用和發(fā)展方向，是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合的重要課程．對(duì)于已經(jīng)接觸過“四大”化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理以及材料類相關(guān)課程的本科生來說，學(xué)習(xí)本門課程并不是十分吃力．但如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)掌握功能材料的相關(guān)知識(shí)，掌握功能材料的研究和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生在畢業(yè)后能夠?qū)W以致用，更快地適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展顯得尤為重要，這也是改革本課程的必要性和迫切性．

2功能材料課程教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)原則

齊齊哈爾大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)根據(jù)本學(xué)院本科生培養(yǎng)的需要，開設(shè)功能材料課程作為專業(yè)限選課，其主要任務(wù)是讓學(xué)生通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)了解一些功能材料的合成和制備方法，掌握功能材料的新知識(shí)和技術(shù)，了解當(dāng)前功能材料相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展方向，拓寬視野．基于此目的，該課程教學(xué)大綱規(guī)定學(xué)時(shí)為32，教材選取由北京理工大學(xué)出版社出版的周馨我主編的《功能材料學(xué)》[1]．該教材主要涉及四方面內(nèi)容：電功能材料、磁功能材料、光功能材料和特種物理功能材料．教學(xué)大綱的完善和更新是教學(xué)內(nèi)容建設(shè)的基本骨架[4]，功能材料的課程大綱從知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)三方面考慮教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置．要按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律合理安排教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也要充分挖掘?qū)W生的科研能力和創(chuàng)新意識(shí)．因此，不斷探索和研究教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，并從實(shí)踐教學(xué)中總結(jié)出以下原則：（1）科學(xué)性原則．大學(xué)本科生的培養(yǎng)不同于初、高中學(xué)生，他們畢業(yè)后面臨著就業(yè)和深造，因此要建立其與社會(huì)需求相適應(yīng)的人才培養(yǎng)模式，不能與社會(huì)脫節(jié)，必須科學(xué)合理地安排教學(xué)內(nèi)容．（2）個(gè)性化原則．大學(xué)本科生的思維和認(rèn)知水平已經(jīng)基本建立，在傳授知識(shí)的同時(shí)應(yīng)該以學(xué)生為主體，進(jìn)行引導(dǎo)和啟發(fā)式教學(xué)，而非“填鴨式”，確立以學(xué)生為主體的課堂，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，做到讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自我發(fā)展．（3）創(chuàng)新性原則．在教學(xué)過程中必須充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新意識(shí)，結(jié)合從事功能材料相關(guān)研究的教師的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生盡可能投入到他們的科研項(xiàng)目中，最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，為他們提供發(fā)展、創(chuàng)新的平臺(tái)．

3功能材料課程教學(xué)方法的建設(shè)

3.1傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，多媒體被引入到課堂中，并起到了一定的積極作用，但是教師、學(xué)生對(duì)于多媒體的依賴性越來越大，其缺點(diǎn)也日益暴露．由于幻燈片的內(nèi)容多，學(xué)生的思路和記筆記的速度不能完全跟上，對(duì)于問題的思考和理解也逐漸缺乏，這就導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性下降．為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更加透徹地理解知識(shí)，在講授該課程時(shí)采用多媒體教學(xué)和板書相結(jié)合的教學(xué)模式．板書可以簡(jiǎn)單書寫功能材料的基本概念和原理，讓學(xué)生的思路跟著教師走；對(duì)于一些重要的公式和理論推導(dǎo)，同樣應(yīng)該采用板書形式，從而可以避免用幻燈片展示時(shí)學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)不能完全理解的弊端．用幻燈片給學(xué)生展示圖像、視頻以及科技前沿等信息，讓學(xué)生在文字和圖像的雙重刺激下產(chǎn)生“想學(xué)”的愿望．在講授一些復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)或抽象理論概念時(shí)，可以利用幻燈片做出動(dòng)畫效果或Flash動(dòng)畫等，如用動(dòng)畫展示塞貝克效應(yīng)、珀耳帖效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)的產(chǎn)生過程，讓抽象、晦澀的內(nèi)容形象化．結(jié)合多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，增強(qiáng)課堂教學(xué)的生動(dòng)性和啟發(fā)性，提高學(xué)生的理解能力，掌握基本概念、理論和方法，從而有效提高師生之間的互動(dòng)，保證學(xué)生對(duì)課程的興趣，增進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，以達(dá)到提高教學(xué)效果的目的．

3.2與科研相結(jié)合，展示科學(xué)最前沿

功能材料是一門更新速度非常快的學(xué)科，每年都會(huì)有很多科研成果被廣泛報(bào)道．因此，在本課程的課堂教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的興趣和課程需要，將一些有應(yīng)用價(jià)值的科研成果引入到教學(xué)中，讓學(xué)生了解時(shí)代的發(fā)展腳步，跟蹤功能材料發(fā)展的最前沿，提高學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣和積極性．如在講授壓電材料這一章時(shí)，可以引入張德慶教授的科研成果[5]；在講授光電材料時(shí)引入張小舟教師的科研成果[6]；在講授透光和導(dǎo)光材料時(shí)引入巴學(xué)巍教師的成果[7]；以及在講授生物功能材料時(shí)引入閆爾云的科研成果[8]．這些教師的科研成果大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以邀請(qǐng)這些教師做專題講座，讓學(xué)生更加深入地了解各個(gè)方向的科研進(jìn)展．

此外還可以利用校園網(wǎng)、圖書館等資源作為課堂教學(xué)的輔助手段，給學(xué)生相關(guān)鏈接，方便他們自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生參與到課程中來．對(duì)于磁性材料、納米材料等內(nèi)容，可以讓學(xué)生自主結(jié)合成興趣小組，通過查閱相關(guān)資料，準(zhǔn)備幻燈片，講述自己感興趣的內(nèi)容．這樣既豐富了課堂教學(xué)，又使學(xué)生積極參與到研究中，增強(qiáng)他們的自主能力、分析問題的能力以及資料整理的能力，從而做到教學(xué)相長(zhǎng)．

3.3加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力

科研是大學(xué)活力的源泉，把教學(xué)和科研統(tǒng)一起來才是高水平的大學(xué)[9]．結(jié)合功能材料這一課程，將開放式、探究型實(shí)驗(yàn)引入到課程中，充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證和拓展，這樣可以極大地豐富教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科研熱情，同時(shí)也可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和處理問題的能力．

學(xué)生可以通過自由分組，由相關(guān)科研方向的教師提供相應(yīng)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)課題．學(xué)生找到自己感興趣的方向，在業(yè)余時(shí)間參與到各位教師的科研工作中，并在課題完成后進(jìn)行課堂匯報(bào)，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到科研的辛苦，做到對(duì)知識(shí)進(jìn)一步的整理、掌握和運(yùn)用．同時(shí)也可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，為今后的工作或深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

4功能材料課程考核方式的建設(shè)

由于傳統(tǒng)的單一考試無法科學(xué)地衡量學(xué)生的綜合素質(zhì)，同時(shí)也有很多主觀因素的干擾．因此，改進(jìn)考核方式才能夠讓學(xué)生更加全面地認(rèn)識(shí)自己，讓主觀因素降至最低．

作業(yè)占10%，布置一些綜合應(yīng)用性強(qiáng)的習(xí)題，以提高學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的處理能力．考勤、課堂討論、和課堂匯報(bào)占總成績(jī)的10%．在實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生的表現(xiàn)以及指導(dǎo)教師的打分、科研匯報(bào)方面占10%．期末考試占70%．期末考試不僅以定義、概念等孤立而枯燥的脫離實(shí)際的“點(diǎn)”知識(shí)為主，而且考查學(xué)生對(duì)于知識(shí)的整體把握、理解和運(yùn)用，甚至是在學(xué)習(xí)中最感興趣的某方面進(jìn)行論述等．只有這樣才能科學(xué)地為學(xué)生提供一個(gè)合理的評(píng)價(jià)體系，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和科研熱情，從而鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力．

5結(jié)語

通過對(duì)功能材料課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式的建設(shè)，進(jìn)一步提高了教學(xué)水平和教學(xué)效果．與此同時(shí)，人才培養(yǎng)應(yīng)該更加注重與社會(huì)發(fā)展相結(jié)合，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，這樣才能夠培養(yǎng)出競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的應(yīng)用性、復(fù)合型及創(chuàng)新型人才．

[1] 周馨我．功能材料學(xué)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，2002：1-5

[2] 楊大本．功能高分子材料的進(jìn)展[J]．材料導(dǎo)報(bào)，1992（2）：8-12

[3] 國(guó)家高技術(shù)新材料領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)．新材料研究發(fā)展預(yù)測(cè)及對(duì)策[J]．材料導(dǎo)報(bào)，1999（1）：1-5

[4] 李鳳林．《淀粉深加工技術(shù)》課程建設(shè)研究與探討[J]．吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，20（1）：87-89

[5] Zhang Deqing， Cao Maosheng，Wang Dawei，et al．Enhanced piezoelectric and mechanical properties of ZnO whiskers and Sb2O3co-modified lead zirconate titanate composites[J]．Materials Letters，2010，64（16）：1798-1801

[6] 張小舟，祖立武，朱清梅．PPV類電致發(fā)光材料的合成及發(fā)光性能研究進(jìn)展[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（15）：16-18

[7] Ba Xuewei，Li Jiang，Zeng Yanping，et al．Transparent Y3Al5O12ceramics produced by an aqueous tape casting method[J]．Ceramics International，2013，39（4）：4639-4643

[8] Yan Eryun，Wang Cheng，Huang Zonghao，et al．Synthesis and characterization of 1D tris（8-quinolinolato） aluminum fluorescent fibers by electrospinning[J]．Materials Science and Engineering A，2007，464（1-2）：59-62

[9] 李志義．高水平研究型大學(xué)本科教學(xué)模式的選擇[J]．中國(guó)高等教育，2007（23）：20-22

Research and practice for the course construction of functional materials

YAN Er-yun1，CAO Ming-lu2，LI Yu-feng1，F(xiàn)AN Lin-lin1，YOU Yuan1，LIANG Fa-ku3

（1. School of Materials Science and Engineering，2. School of Chemistry and Chemical Engineering，3. School of Science，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

The important position of functional materials in modern teaching was analyzed．It was discussed combining the social development needs with the necessity and urgency of the course construction．Course construction was proceeded from three parts：teaching content，teaching methods and evaluation mode，in order to cultivate the practice ability and the innovation consciousness．Good teaching efficiency was obtained through two-year practice．

functional materials；course construction；practice ability；innovation consciousness

TB34∶G642.0

A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.01.026

2015-10-23

齊齊哈爾大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目（2014094）

閆爾云（1979-），女，黑龍江齊齊哈爾人，副教授，博士，主要從事生物功能材料方面的研究．E-mail：yaney359@126.com