關(guān)于新型功能材料課程教學(xué)的思考

段海寶

南京曉莊學(xué)院生物化工與環(huán)境工程學(xué)院 南京 211171

材料科學(xué)是一門領(lǐng)域十分寬廣的學(xué)科，它所涉及的材料主要包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。功能材料是指具有特殊物理性能（如磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能等）的一類材料，它包括的面寬，用途多樣化，主要在各類電器和儀表中作為能量轉(zhuǎn)換和信息的感知、傳輸和記錄等元件之用[1-3]。隨著高新技術(shù)發(fā)展的需要，強(qiáng)烈刺激現(xiàn)代材料向功能化材料方向發(fā)展，使得新型功能材料異軍突起，賦予高新技術(shù)以新的內(nèi)涵，促進(jìn)高新技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。

新型功能材料課程是材料化學(xué)和應(yīng)用專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課的重要組成部分，是一門材料科學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)相結(jié)合的新興課程，是綜合了化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等內(nèi)容的一門學(xué)科。目前，高新技術(shù)的發(fā)展對新材料的研發(fā)提出更高的要求，也對高校新型功能材料課程的設(shè)置和教學(xué)提出更高的要求[4]。

筆者從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段以及課堂教學(xué)與自主學(xué)習(xí)的分配等方面進(jìn)行初步探討，并總結(jié)本課程課堂教學(xué)中應(yīng)該注意的一些問題。

1 教學(xué)內(nèi)容

新型功能材料是指近年來發(fā)展起來和正在發(fā)展中的具有優(yōu)越性能和特殊功能，對高新技術(shù)的發(fā)展及新產(chǎn)業(yè)的形成具有決定意義的新材料。新型功能材料課程涉及領(lǐng)域非常廣泛，如光電子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、超導(dǎo)材料、功能高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料、智能材料及生態(tài)環(huán)境材料等，此類材料都是各國科研工作者研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。由于功能材料自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及多樣性，很多內(nèi)容涉及一些正在發(fā)展的邊緣學(xué)科。目前，此門課程的相關(guān)內(nèi)容還不夠完善、系統(tǒng)。由于教學(xué)課時(shí)有限，新型功能材料課程主要針對近年來涌現(xiàn)的功能性分子材料進(jìn)行講授，使學(xué)生了解和掌握新型功能材料的組成、制備方法、結(jié)構(gòu)和功能性間的關(guān)系，探討新材料中存在的問題。同時(shí)，通過對超分子化學(xué)的介紹，使學(xué)生掌握超分子化學(xué)的基本概念和基本知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)逐漸向功能材料過渡，從理論上了解材料結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系，拓寬學(xué)生對超分子化學(xué)與新功能材料的認(rèn)識(shí)，為從事功能材料的設(shè)計(jì)、合成及實(shí)際應(yīng)用奠定良好的理論基礎(chǔ)。

2 教學(xué)方法

該門課程教學(xué)內(nèi)容多、概念多、理論深,考慮到學(xué)生的專業(yè)知識(shí)比較局限，因此采用常規(guī)的教學(xué)方法很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。要讓學(xué)生能夠主動(dòng)地接受這門課，需要改進(jìn)教學(xué)方式與方法。

2.1 多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合

多媒體教學(xué)是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)并借助于預(yù)先制作的教學(xué)課件來開展的教學(xué)活動(dòng)[5]。與板書教學(xué)相比，它具有課堂容量大、形象生動(dòng)、易于突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

新型功能材料課程中包括很多復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)式，結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系推理中涉及大量非常抽象的微觀過程。針對這門課程特點(diǎn)，多媒體教學(xué)不僅可以解決教學(xué)內(nèi)容多的難題，還可以向?qū)W生直觀地展示此類材料的設(shè)計(jì)思路，使枯燥的理論課程更加具體生動(dòng)。但是，由于多媒體信息量大，如果處理不好，學(xué)生在課堂上只是忙于記筆記，缺乏對問題的思考與理解。多媒體課件要真正服務(wù)于本課程的教學(xué)，必須體現(xiàn)因材施教的原則，教師要制作適合自己教學(xué)的課件，且不能盲目地“照搬照抄”。

對于一些重要的公式和理論推導(dǎo)，如果簡單地通過多媒體展現(xiàn)給學(xué)生，難以使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)完全理解，達(dá)不到教學(xué)效果。這時(shí)采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方式，有效提高師生間的互動(dòng)，這樣既能夠保證學(xué)生對該課程的興趣，又可以增強(qiáng)學(xué)生對知識(shí)的理解。在教學(xué)過程中，要從本課程的實(shí)際出發(fā)，從學(xué)生的實(shí)際情況及個(gè)性特征出發(fā)，尋找兩種方法的切入點(diǎn)，注意兩種不同教學(xué)手段間的切換。

2.2 聯(lián)系日常生活引出教學(xué)內(nèi)容

本課程的教學(xué)內(nèi)容與人們的日常生活結(jié)合非常緊密。如果只進(jìn)行抽象的講解，對于本課程的初學(xué)者來說，很難真正接受，似乎很多功能材料與自己無關(guān)。在本課程的課堂教學(xué)中，教師應(yīng)適時(shí)結(jié)合實(shí)際生活，強(qiáng)調(diào)新型功能材料在現(xiàn)代生活中的重要作用，從而不僅可以激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，提高他們運(yùn)用知識(shí)和解決問題的能力，而且能讓學(xué)生了解到最新的研究成果。

如介紹超導(dǎo)材料時(shí)，可以先介紹超導(dǎo)材料的實(shí)際應(yīng)用，如利用超導(dǎo)磁體磁場強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，用于制造超導(dǎo)懸浮列車和超導(dǎo)船；利用超導(dǎo)隧道效應(yīng)，制造世界上最靈敏的電磁信號探測元件和用于高速運(yùn)行的計(jì)算機(jī)元件，而用這種探測器制造的超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)可以測量地球磁場幾十億分之一的變化，能測量人的腦髓圖和心磁圖，還可以探測深水下的潛水艇，放在衛(wèi)星上可用于礦產(chǎn)資源普查。通過對此類高新技術(shù)的介紹，激發(fā)學(xué)生的求知欲，從而引出材料的設(shè)計(jì)思路和原理。

此外，還可以舉例說明生活中常見材料的不足之處，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和想象力，提出解決此類材料不足之處的方法以及設(shè)計(jì)新型功能材料的設(shè)想，為介紹新材料鋪墊基礎(chǔ)。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會(huì)大大提高，教學(xué)效果也會(huì)明顯得到改善。

2.3 結(jié)合最新科研進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

功能材料是一門發(fā)展非常迅速的學(xué)科，不斷會(huì)有新的研究成果被報(bào)道。在本課程的課堂教學(xué)中應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，將一些有重要應(yīng)用價(jià)值的研究成果補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中，讓學(xué)生了解新型功能材料的研究動(dòng)態(tài)及進(jìn)展，提高學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣。

例如，在新型儲(chǔ)氫材料研究進(jìn)展方面，從傳統(tǒng)的高壓儲(chǔ)氫、液化儲(chǔ)氫和金屬氫化物儲(chǔ)氫開始介紹，指出這幾種儲(chǔ)氫方式的優(yōu)缺點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生提出解決問題的方法，引出最新的儲(chǔ)氫方式——微孔配位聚合物儲(chǔ)氫，借助此種新的研究成果，討論配位聚合物的組成以及有關(guān)分子間相互作用力產(chǎn)生的原因。這樣就使得學(xué)生能夠在分子水平上理解化學(xué)，從宏觀到微觀不斷深入，將有利于學(xué)生從更深層次上掌握所學(xué)知識(shí)，取得更好的教學(xué)效果。

此外，教師還可以利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源作為課堂教學(xué)的輔助手段，提供最新科研成果的鏈接，方便學(xué)生自行瀏覽。對于一些理論較淺的科研成果，鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上以口頭報(bào)告的形式相互講述。這樣既能夠加深學(xué)生對該類材料的全面理解，又可以讓學(xué)生積極參與到教學(xué)中來，增強(qiáng)他們對新問題的求知欲望。

2.4 優(yōu)化課程考核體系，提高學(xué)生能動(dòng)性

目前，南京曉莊學(xué)院專業(yè)基礎(chǔ)課程最終成績考核分為兩個(gè)部分，一部分是平時(shí)成績，另一部分是考試成績。平時(shí)成績一般由出勤率和平時(shí)作業(yè)構(gòu)成。在這種課程考核體系下，學(xué)生的學(xué)習(xí)往往處于被動(dòng)狀態(tài)，考得高就代表學(xué)得好，無法真正提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，表現(xiàn)出“考完學(xué)完”。因此，優(yōu)化課程考核體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能動(dòng)性尤為重要。

本課程的考核方式主要有以下幾種。

1）采用閉卷考試的方式不變。閉卷考試主要考核學(xué)生對各種新型功能材料的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理的掌握情況，通過閉卷考試可以評價(jià)并促進(jìn)學(xué)生對本課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。

2）根據(jù)課程教學(xué)的內(nèi)容，篩選多個(gè)相關(guān)研究專題，讓學(xué)生分成若干小組，選擇不同的專題，通過共同查閱大量文獻(xiàn)，寫成4000字左右的綜述。最后，從每個(gè)小組挑選一位代表以PowerPoint形式在課堂上報(bào)告該類材料的研究綜述，每個(gè)小組之間可以互相提問。這既可以鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，擴(kuò)大知識(shí)面，又可以使學(xué)生感到一定的成就感，給學(xué)生提供進(jìn)行語言組織與表達(dá)的機(jī)會(huì)。并保證全面、科學(xué)、正確地反映學(xué)生學(xué)習(xí)情況，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，保證教學(xué)質(zhì)量的有效性和高效性。同時(shí)增加這部分成績在最終成績中的考核比例。

3）課程結(jié)束后，每個(gè)學(xué)生需要總結(jié)該課程的學(xué)習(xí)心得體會(huì)，對該課程進(jìn)行簡單的總結(jié)并提出自己的意見和建議。這樣可以讓學(xué)生對整個(gè)課程進(jìn)行歸納、分析和總結(jié)，以免“學(xué)前忘后”。這部分考核內(nèi)容也作為最終成績的一部分。

3 課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)的合理分配

課堂教學(xué)是學(xué)校教育的主要形式，是可以綜合體現(xiàn)教育思想、教育內(nèi)容和教育方法的陣地。它不僅有教學(xué)的任務(wù)，更有教育的功能，可以直接影響到學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量和人才的培養(yǎng)。課堂教學(xué)是以傳授或灌輸為主要特征的教學(xué)模式，但這種教學(xué)方法的弊端體現(xiàn)在學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)。自主學(xué)習(xí)包括探究學(xué)習(xí)和解決課題學(xué)習(xí)兩個(gè)方面，前者偏重于自主思考，后者偏重于技術(shù)性活動(dòng)。自主學(xué)習(xí)以探究學(xué)習(xí)為主，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力方面具有更明顯的效果。

在本課程的教學(xué)過程中，應(yīng)以教師教授為重點(diǎn)，學(xué)生自學(xué)為主線。教師要引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，要提出問題讓學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生自己探索問題、解決問題。可以開展大家共同參與的討論式課堂教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力和創(chuàng)新意識(shí)。通過課堂教學(xué)與自主學(xué)習(xí)的合理分配，最終能夠使學(xué)生真正得到專業(yè)素養(yǎng)的訓(xùn)練。

4 結(jié)束語

教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革是教育改革的重要組成部分。在新型功能材料課程的教學(xué)過程中，需要教師自身知識(shí)的不斷更新，提高自身知識(shí)水平，準(zhǔn)確把握該領(lǐng)域的研究前沿內(nèi)容，及時(shí)補(bǔ)充新知識(shí)。理論教學(xué)與實(shí)踐的緊密結(jié)合有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。優(yōu)化課程考核體系能夠有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和積極性。合理地分配課堂教學(xué)與自主學(xué)習(xí)是增強(qiáng)教學(xué)效果的有效方法之一。而要更進(jìn)一步提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，還需要更多地學(xué)習(xí)交流，取長補(bǔ)短。

[1]殷景華,王雅珍,菊剛.功能材料概論[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002.

[2]田蒔.功能材料[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,1995.

[3]趙文元,王亦軍.功能高分子材料化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996.

[4]朱光明.材料化學(xué)課程的內(nèi)容設(shè)置及其與材料科學(xué)的關(guān)系[J].大學(xué)化學(xué),2004,19(6):16-18.

[5]雷文,楊濤.多媒體在高分子教學(xué)中的應(yīng)用[J].廣州化工,2008,37(6):214-217.