關于新型功能材料課程教學的思考

段海寶

南京曉莊學院生物化工與環境工程學院 南京 211171

材料科學是一門領域十分寬廣的學科，它所涉及的材料主要包括結構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、電學、熱學和光學性能等）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]。隨著高新技術發展的需要，強烈刺激現代材料向功能化材料方向發展，使得新型功能材料異軍突起，賦予高新技術以新的內涵，促進高新技術發展和應用的實現。

新型功能材料課程是材料化學和應用專業學科基礎課的重要組成部分，是一門材料科學與現代化學相結合的新興課程，是綜合了化學、物理學、生物學、醫學等內容的一門學科。目前，高新技術的發展對新材料的研發提出更高的要求，也對高校新型功能材料課程的設置和教學提出更高的要求[4]。

筆者從教學內容、教學方法與手段以及課堂教學與自主學習的分配等方面進行初步探討，并總結本課程課堂教學中應該注意的一些問題。

1 教學內容

新型功能材料是指近年來發展起來和正在發展中的具有優越性能和特殊功能，對高新技術的發展及新產業的形成具有決定意義的新材料。新型功能材料課程涉及領域非常廣泛，如光電子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物醫用材料、超導材料、功能高分子材料、先進復合材料、智能材料及生態環境材料等，此類材料都是各國科研工作者研究和開發的熱點。由于功能材料自身結構的復雜性以及多樣性，很多內容涉及一些正在發展的邊緣學科。目前，此門課程的相關內容還不夠完善、系統。由于教學課時有限，新型功能材料課程主要針對近年來涌現的功能性分子材料進行講授，使學生了解和掌握新型功能材料的組成、制備方法、結構和功能性間的關系，探討新材料中存在的問題。同時，通過對超分子化學的介紹，使學生掌握超分子化學的基本概念和基本知識，引導學生從化學逐漸向功能材料過渡，從理論上了解材料結構與性能間的關系，拓寬學生對超分子化學與新功能材料的認識，為從事功能材料的設計、合成及實際應用奠定良好的理論基礎。

2 教學方法

該門課程教學內容多、概念多、理論深,考慮到學生的專業知識比較局限，因此采用常規的教學方法很難提高學生的學習興趣，從而達不到預期的教學效果。要讓學生能夠主動地接受這門課，需要改進教學方式與方法。

2.1 多媒體教學與板書教學相結合

多媒體教學是指應用計算機并借助于預先制作的教學課件來開展的教學活動[5]。與板書教學相比，它具有課堂容量大、形象生動、易于突出教學重點和難點等優點。

新型功能材料課程中包括很多復雜的分子結構式，結構與性能關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，多媒體教學不僅可以解決教學內容多的難題，還可以向學生直觀地展示此類材料的設計思路，使枯燥的理論課程更加具體生動。但是，由于多媒體信息量大，如果處理不好，學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于本課程的教學，必須體現因材施教的原則，教師要制作適合自己教學的課件，且不能盲目地“照搬照抄”。

對于一些重要的公式和理論推導，如果簡單地通過多媒體展現給學生，難以使學生在短時間內完全理解，達不到教學效果。這時采用多媒體與板書相結合的教學方式，有效提高師生間的互動，這樣既能夠保證學生對該課程的興趣，又可以增強學生對知識的理解。在教學過程中，要從本課程的實際出發，從學生的實際情況及個性特征出發，尋找兩種方法的切入點，注意兩種不同教學手段間的切換。

2.2 聯系日常生活引出教學內容

本課程的教學內容與人們的日常生活結合非常緊密。如果只進行抽象的講解，對于本課程的初學者來說，很難真正接受，似乎很多功能材料與自己無關。在本課程的課堂教學中，教師應適時結合實際生活，強調新型功能材料在現代生活中的重要作用，從而不僅可以激發學生對本課程的學習興趣，提高他們運用知識和解決問題的能力，而且能讓學生了解到最新的研究成果。

如介紹超導材料時，可以先介紹超導材料的實際應用，如利用超導磁體磁場強、體積小、質量輕的特點，用于制造超導懸浮列車和超導船；利用超導隧道效應，制造世界上最靈敏的電磁信號探測元件和用于高速運行的計算機元件，而用這種探測器制造的超導量子干涉磁強計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，放在衛星上可用于礦產資源普查。通過對此類高新技術的介紹，激發學生的求知欲，從而引出材料的設計思路和原理。

此外，還可以舉例說明生活中常見材料的不足之處，充分發揮學生的主觀能動性和想象力，提出解決此類材料不足之處的方法以及設計新型功能材料的設想，為介紹新材料鋪墊基礎。這樣，學生的學習興趣會大大提高，教學效果也會明顯得到改善。

2.3 結合最新科研進展，激發學生學習興趣

功能材料是一門發展非常迅速的學科，不斷會有新的研究成果被報道。在本課程的課堂教學中應根據學生的實際情況，將一些有重要應用價值的研究成果補充到教學內容中，讓學生了解新型功能材料的研究動態及進展，提高學生對該門課程的學習興趣。

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

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

2.4 優化課程考核體系，提高學生能動性

目前，南京曉莊學院專業基礎課程最終成績考核分為兩個部分，一部分是平時成績，另一部分是考試成績。平時成績一般由出勤率和平時作業構成。在這種課程考核體系下，學生的學習往往處于被動狀態，考得高就代表學得好，無法真正提高學生學習主動性，表現出“考完學完”。因此，優化課程考核體系，培養學生的創新思維和自主學習能力，提高學生學習能動性尤為重要。

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生對各種新型功能材料的基本概念、基礎知識和基本原理的掌握情況，通過閉卷考試可以評價并促進學生對本課程理論知識的學習。

2）根據課程教學的內容，篩選多個相關研究專題，讓學生分成若干小組，選擇不同的專題，通過共同查閱大量文獻，寫成4000字左右的綜述。最后，從每個小組挑選一位代表以PowerPoint形式在課堂上報告該類材料的研究綜述，每個小組之間可以互相提問。這既可以鍛煉學生查閱文獻的能力，擴大知識面，又可以使學生感到一定的成就感，給學生提供進行語言組織與表達的機會。并保證全面、科學、正確地反映學生學習情況，充分調動學生學習的自主性和積極性，保證教學質量的有效性和高效性。同時增加這部分成績在最終成績中的考核比例。

3）課程結束后，每個學生需要總結該課程的學習心得體會，對該課程進行簡單的總結并提出自己的意見和建議。這樣可以讓學生對整個課程進行歸納、分析和總結，以免“學前忘后”。這部分考核內容也作為最終成績的一部分。

3 課堂學習和課后學習的合理分配

課堂教學是學校教育的主要形式，是可以綜合體現教育思想、教育內容和教育方法的陣地。它不僅有教學的任務，更有教育的功能，可以直接影響到學校的教學質量和人才的培養。課堂教學是以傳授或灌輸為主要特征的教學模式，但這種教學方法的弊端體現在學生被動地接受知識。自主學習包括探究學習和解決課題學習兩個方面，前者偏重于自主思考，后者偏重于技術性活動。自主學習以探究學習為主，在培養學生科學研究能力方面具有更明顯的效果。

在本課程的教學過程中，應以教師教授為重點，學生自學為主線。教師要引導學生自學，要提出問題讓學生思考，鼓勵學生自己探索問題、解決問題。可以開展大家共同參與的討論式課堂教學活動，培養學生的協作能力和創新意識。通過課堂教學與自主學習的合理分配，最終能夠使學生真正得到專業素養的訓練。

4 結束語

教學內容、教學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過程中，需要教師自身知識的不斷更新，提高自身知識水平，準確把握該領域的研究前沿內容，及時補充新知識。理論教學與實踐的緊密結合有助于學生創新思維的培養。優化課程考核體系能夠有效地調動學生學習自主性和積極性。合理地分配課堂教學與自主學習是增強教學效果的有效方法之一。而要更進一步提高本課程的教學質量，還需要更多地學習交流，取長補短。

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

[2]田蒔.功能材料[M].北京:航空航天大學出版社,1995.

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

[4]朱光明.材料化學課程的內容設置及其與材料科學的關系[J].大學化學,2004,19(6):16-18.

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