“材料表面與界面”應(yīng)用型本科課程教學(xué)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(xué)院材料工程學(xué)院，江蘇 南京211169）

“材料表面與界面”是一門從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)向?qū)I(yè)課深入學(xué)習(xí)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(jīng)驗。筆者在該門課的教學(xué)工作中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在一些困難，便結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容和重難點，對教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容設(shè)計、畢業(yè)要求等的方面進行教學(xué)改革，并及時進行課程評價與改進，以提高應(yīng)用型本科課程教學(xué)質(zhì)量[2]。

1 “材料表面與界面”課程教學(xué)內(nèi)容簡介

金陵科技學(xué)院的材料科學(xué)與工程專業(yè)是江蘇省一流本科專業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)是堅持社會主義辦學(xué)方向，堅持立德樹人根本任務(wù)，按照“辦新興應(yīng)用型大學(xué)，育新型應(yīng)用型人才”的辦學(xué)定位，面向視覺工程、生物技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)等功能材料應(yīng)用領(lǐng)域，培養(yǎng)品德優(yōu)良、知識扎實，用得好、站得住，有作為、受歡迎的材料類高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才。

“材料表面與界面”課程系統(tǒng)講述材料表界面的基本概念、定律和特點，表面活性劑的結(jié)構(gòu)、分類、特性和應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，掌握高分子材料、無機非金屬材料、復(fù)合材料、納米材料的表界面形態(tài)、結(jié)構(gòu)和特點，使學(xué)生掌握界面結(jié)構(gòu)的控制、改性和表征方法；培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)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(huán)節(jié)讓學(xué)生掌握基本的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的基本思維能力，并將所學(xué)知識系統(tǒng)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(xì)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(jié)構(gòu)、改性工藝與性能優(yōu)化之間的內(nèi)在的本質(zhì)關(guān)系，總結(jié)了不同類型材料表界面改性領(lǐng)域最新研究發(fā)展動態(tài)，內(nèi)容廣泛、知識量大，實踐性強，為學(xué)生從事材料表界面改性的研發(fā)工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。由此可見，課程緊密聯(lián)系材料科學(xué)與工程專業(yè)的行業(yè)工藝崗位需求，嚴(yán)格對接職業(yè)核心能力中的科研開發(fā)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(xué)四大定律，掌握表面活性劑的結(jié)構(gòu)、分類、特性、應(yīng)用及選擇原則，掌握高分子材料、無機非金屬材料、復(fù)合材料、納米材料的表界面形態(tài)、結(jié)構(gòu)和特點，建立材料的表界面特點、組織結(jié)構(gòu)、改性工藝與性能優(yōu)化之間的內(nèi)在的本質(zhì)關(guān)系，了解不同類型材料表界面改性領(lǐng)域最新研究發(fā)展動態(tài)。

2.2 課程難點

掌握界面結(jié)構(gòu)的控制、改性和表征方法，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)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(huán)節(jié)讓學(xué)生掌握基本的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的基本思維能力；通過材料表界面改性與結(jié)構(gòu)控制原理，幫助學(xué)生深入理解不同材料表界面的特點，并將所學(xué)知識系統(tǒng)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(xué)改革措施

筆者通過日常教學(xué)得出的工作經(jīng)驗，結(jié)合學(xué)生的特點，提出以下改革措施。

3.1 科學(xué)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)

課程目標(biāo)1：本課程要求學(xué)生理解材料表界面的基本概念和特點、表界面化學(xué)四大定律，幫助學(xué)生掌握表面活性劑的結(jié)構(gòu)、分類、特性、應(yīng)用及選擇原則。

課程目標(biāo)2：培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，使學(xué)生掌握高分子材料、無機非金屬材料、復(fù)合材料、生物材料和納米材料的表界面形態(tài)、結(jié)構(gòu)和特點。

課程目標(biāo)3：使學(xué)生掌握界面結(jié)構(gòu)的控制、改性和表征方法，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)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(huán)節(jié)讓學(xué)生掌握基本的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的基本思維能力。

課程目標(biāo)4：通過材料表界面改性與結(jié)構(gòu)控制原理，幫助學(xué)生深入理解不同材料表界面的特點，并將所學(xué)知識系統(tǒng)化，初步形成解決實際問題的能力。

3.2 建立課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系

建立課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系如表1 所示。

表1 建立課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系

3.3 科學(xué)設(shè)計理論教學(xué)內(nèi)容

緊緊抓住“材料表界面特點—表界面改性—結(jié)構(gòu)控制—性能優(yōu)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(guān)系明確。每一章節(jié)都給學(xué)生提供針對性強的思考題，便于其理解難點、重點和復(fù)習(xí)課程內(nèi)容。

將課程學(xué)習(xí)與材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料結(jié)構(gòu)表征、智能材料設(shè)計與應(yīng)用、仿生與納米材料、發(fā)光與顯示材料的熱點內(nèi)容相結(jié)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(nèi)容結(jié)合教師的科研課題介紹給學(xué)生，擴大學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

3.4 多元化設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容

課內(nèi)實踐教學(xué)主要采取“集中實踐+視頻觀看+專業(yè)實驗+集中實習(xí)+創(chuàng)新小組”的模式，強化實踐的環(huán)節(jié)，一方面充分利用多媒體手段，把一些相關(guān)的知識展示在學(xué)生面前，使學(xué)生增強了感性認(rèn)識，使其能夠更快地接受課程內(nèi)容；另一方面也提高了學(xué)生的動手能力。

集中實踐。開課前，學(xué)生先進行2 次集中實踐。第一次，認(rèn)知實習(xí)——參觀生物醫(yī)用敷料、半導(dǎo)體器件材料、鏡片材料的表面處理工藝，使學(xué)生對材料表界面改性工藝有一個感性認(rèn)識；第二次，專業(yè)實習(xí)——學(xué)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(chǎn)過程的認(rèn)識，并通過在實驗室初步的技能訓(xùn)練，使學(xué)生對材料表界面的特點也有所認(rèn)識。這樣，在進行本課程教學(xué)時，可使學(xué)生加深對課程內(nèi)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(xué)生觀看國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流水平的材料表界面處理工藝，使學(xué)生進一步了解材料的先進表界面改性方法。

專業(yè)實驗。課內(nèi)實踐設(shè)置了16 學(xué)時的實驗，主要培養(yǎng)學(xué)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(xí)+創(chuàng)新小組。理論課程結(jié)束后還有集中性實踐訓(xùn)練和創(chuàng)新小組鍛煉，使學(xué)生不僅加深對課程的理解，更掌握了本專業(yè)的實際操作技能。

3.5 課堂教學(xué)手段改革

強化理論教學(xué)和探究性學(xué)習(xí)相結(jié)合，采用開放式教學(xué)的方式[4]。采用多種形式的教學(xué)方法，充分發(fā)揮信息技術(shù)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(xué)校泛雅課程網(wǎng)絡(luò)平臺充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效組織課堂教學(xué)。督促推進學(xué)生積極參與相關(guān)教師的課題研究小組，通過課題研究案例教學(xué)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(yīng)用。邀請材料表界面改性領(lǐng)域相關(guān)的企業(yè)工程師為學(xué)生介紹企業(yè)的生產(chǎn)模式、工藝特征及人才需求。對學(xué)有余力的學(xué)生加以培養(yǎng)，參加學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、科教融合項目[6]等，培養(yǎng)學(xué)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(xué)

“材料表面與界面”網(wǎng)絡(luò)課程平臺有自制的在線多媒體課件、在線教學(xué)視頻、在線作業(yè)與習(xí)題、在線測驗、在線討論，后續(xù)將課程的專業(yè)知識內(nèi)容與思政育人素材進行有機融合，通過科學(xué)家充滿正能量的故事培養(yǎng)學(xué)生的高尚情操；利用材料表面與界面中豐富的實踐創(chuàng)新案例提升學(xué)生的哲學(xué)思辨層次；利用材料表界面改性的應(yīng)用現(xiàn)狀對學(xué)生進行思政教育，讓學(xué)生明白學(xué)以致用，有意識地拓展學(xué)生的哲學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高其自主創(chuàng)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?？偝煽?平時成績（30%）+期末成績（70%）。平時成績=課堂考勤（10%）+課堂表現(xiàn)（30%）+作業(yè)（20%）+實踐教學(xué)（40%）。通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)評價學(xué)生相關(guān)能力，注意主體性、探究性、區(qū)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(shè)計，布置適量作業(yè)，及時批改和反饋，嚴(yán)把作業(yè)質(zhì)量關(guān)，確保平時作業(yè)成績的準(zhǔn)確性。根據(jù)學(xué)生在實踐教學(xué)和創(chuàng)新活動中的綜合表現(xiàn)（如實驗態(tài)度、動手能力、分工協(xié)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(zhì)量等進行成績評定。

3.8 課程評價與改進

課程考核結(jié)束后，任課教師遵循學(xué)院教學(xué)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(yè)要求達成度進行自我評價。此外，教學(xué)督導(dǎo)委員會將指派專門的教師，依據(jù)《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(jù)評價結(jié)果，完善課程目標(biāo)、課程對畢業(yè)要求支撐，改進教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，以便更好地達成支撐學(xué)生畢業(yè)要求。

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