功能材料課程的教學(xué)改革與探索

代海洋，劉德偉，陳鎮(zhèn)平

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院　物理與電子工程學(xué)院，鄭州450002）

功能材料課程的教學(xué)改革與探索

代海洋，劉德偉，陳鎮(zhèn)平

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，鄭州450002）

結(jié)合功能材料課程的特點(diǎn)與定位，對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了探索，并通過(guò)改革教學(xué)內(nèi)容、備課方法、教學(xué)方式、教學(xué)手段和考核方式來(lái)提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。

功能材料；教學(xué)探索；教學(xué)質(zhì)量

“功能材料是指具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和生物或其相互轉(zhuǎn)化的功能，用于非承載目的的材料。”［1-2］功能材料是能源、信息、電子、航空航天和生物醫(yī)藥等高科技領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)，在未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

功能材料是我校材料物理專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)課，包括各類功能材料的成分與結(jié)構(gòu)、合成與制備、性能與應(yīng)用等內(nèi)容，其特點(diǎn)是涉及范圍廣，內(nèi)容抽象、綜合性強(qiáng)。

通過(guò)功能材料的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要掌握功能材料的基本概念、基本原理和發(fā)展趨勢(shì)，并為今后的工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。就目前而言，功能材料的教學(xué)還存在以下問(wèn)題：一是許多作為支撐的基礎(chǔ)內(nèi)容學(xué)生還沒(méi)有學(xué)到；二是課程內(nèi)容多，教學(xué)時(shí)間短；三是理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)；四是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。

為了提高功能材料的教學(xué)質(zhì)量，我們對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了探索，并通過(guò)改革教學(xué)內(nèi)容、備課方法、教學(xué)方式、教學(xué)手段和考核方式來(lái)提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。

1　認(rèn)識(shí)課程重要性提高學(xué)習(xí)積極性

近年來(lái)，功能材料已在冶金、機(jī)械、石油、化工和電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并促進(jìn)了高新技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)業(yè)的形成。

在教學(xué)過(guò)程中，我們要及時(shí)向?qū)W生介紹功能材料的發(fā)展?fàn)顩r和功能材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用，還要將各類功能材料的最新研究成果及時(shí)補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中，讓學(xué)生了解功能材料最新的研究進(jìn)展情況，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，在介紹鐵電材料時(shí)，教師可以向?qū)W生介紹單相多鐵材料的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，讓他們知道：該材料作為鐵電材料使用時(shí)，可以用來(lái)設(shè)計(jì)磁電變換轉(zhuǎn)換器；該材料作為鐵磁材料使用時(shí)，可以用來(lái)設(shè)計(jì)新型存儲(chǔ)器。

2　改革教學(xué)內(nèi)容

功能材料的內(nèi)容多、信息量大，教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的課時(shí)卻只有40節(jié)，因此，只有改革教學(xué)內(nèi)容，才能滿足學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)全面了解功能材料的需求。

根據(jù)我校材料物理專業(yè)的實(shí)際情況，我們對(duì)功能材料的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。改革后的教學(xué)內(nèi)容包括功能材料概論、電性材料、電介質(zhì)材料、磁性材料、光學(xué)材料、能源材料、功能陶瓷材料、功能復(fù)合材料、納米功能材料和功能薄膜材料。其中，功能材料概論包括功能材料的特點(diǎn)、分類、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和最新研究動(dòng)態(tài)等內(nèi)容。

改革后的教學(xué)內(nèi)容既能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的基本要求，又能保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)計(jì)劃。

3　改革備課和教學(xué)方式

功能材料的發(fā)展非常迅速，一位教師很難及時(shí)、準(zhǔn)確把握功能材料的最新發(fā)展情況，并把這些功能材料的相關(guān)資料和發(fā)展情況介紹給學(xué)生。在教學(xué)中，我們采取聘請(qǐng)專家介紹、教師共同備課和上課的方法，解決了這一難題。

在新學(xué)期開(kāi)始上課之前，我們聘請(qǐng)從事功能材料研究的專家，向?qū)W生介紹自己的研究經(jīng)歷和取得的成果，介紹世界各國(guó)功能材料的研究進(jìn)展情況。這種做法豐富了教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

在備課過(guò)程中，我們通過(guò)集體備課確定教學(xué)內(nèi)容。除了教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的內(nèi)容，我們還把國(guó)內(nèi)外最新的功能材料知識(shí)補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中，以便及時(shí)準(zhǔn)確地向?qū)W生介紹功能材料的最新研究成果。

在教學(xué)過(guò)程中，如果功能材料涉及的理論知識(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)，我們就介紹這些材料的性能和制備，并組織學(xué)生分析和討論這些材料微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系，幫助他們掌握功能材料研究的方法，為今后深入研究功能材料打下基礎(chǔ)；如果功能材料涉及的理論知識(shí)學(xué)生還沒(méi)學(xué)到，我們就介紹這些功能材料的基礎(chǔ)理論、性能和應(yīng)用。

我們還通過(guò)教師輪流上課增加課堂教學(xué)的新鮮感，提高課堂教學(xué)的趣味性，以此提高學(xué)生學(xué)習(xí)功能材料的積極性。

4　改革教學(xué)手段與方法

4.1傳統(tǒng)板書(shū)與多媒體相結(jié)合

板書(shū)是課堂教學(xué)的主要輔助手段，具有很大的靈活性，并能根據(jù)教學(xué)需要保留一定的時(shí)間，能長(zhǎng)時(shí)間向?qū)W生傳遞教學(xué)信息，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容。但板書(shū)也存在如下缺點(diǎn)：書(shū)寫(xiě)時(shí)間長(zhǎng)，傳遞信息少，教學(xué)效率低，影響教學(xué)的進(jìn)度；無(wú)法生動(dòng)和直觀展示圖片、圖形，影響課堂教學(xué)效果。

多媒體具有生動(dòng)直觀，能重復(fù)播放、突出重點(diǎn)和難點(diǎn)、激發(fā)學(xué)生的興趣、活躍課堂氣氛等優(yōu)點(diǎn)［3-4］，但多媒體教學(xué)也存在一些缺點(diǎn)：一是播放速度快，不利于學(xué)生理解和掌握所學(xué)內(nèi)容；二是教學(xué)的互動(dòng)性差，不利于師生交流。

功能材料涉及的內(nèi)容多、范圍廣，理論比較抽象，還具有多樣性和獨(dú)特性等特點(diǎn)，因此，將多媒體與板書(shū)結(jié)合起來(lái)更有利于功能材料教學(xué)。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，如果介紹功能材料方面的重要理論和公式等內(nèi)容，我們就采用板書(shū)教學(xué)。雖然板書(shū)書(shū)寫(xiě)花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，但它能留給學(xué)生一些時(shí)間理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。如果介紹功能材料的制備過(guò)程、應(yīng)用領(lǐng)域和微觀結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，我們就采用多媒體教學(xué)。多媒體教學(xué)能增加課堂教學(xué)的信息量，提高教學(xué)效率。借助Flash動(dòng)畫(huà)和視頻資料，教師能把教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)直觀、生動(dòng)地展示給學(xué)生。采用這種做法能吸引學(xué)生的注意力，增加課堂教學(xué)的趣味性。

由于不同的功能材料具有不同的特點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)中會(huì)采用不同的教學(xué)方法，這些方法包括探究式教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、案例式教學(xué)法、問(wèn)題式教學(xué)法和討論式教學(xué)法等。例如：在介紹光學(xué)材料時(shí)，采用探究式教學(xué)法；在介紹功能陶瓷材料時(shí)，采用啟發(fā)式教學(xué)法；在介紹功能薄膜材料時(shí)，采用問(wèn)題式和討論式教學(xué)法；在介紹電性材料時(shí)，采用案例式教學(xué)法。

4.2理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合

功能材料是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課，實(shí)踐教學(xué)對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、科研能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力起著重要作用。因此，在開(kāi)展理論教學(xué)的同時(shí)，我們還加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，并將兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)［5］。

在實(shí)際教學(xué)中，我們通過(guò)以下幾種方法實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

（1）組織學(xué)生到基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、分析測(cè)試中心等相關(guān)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展觀摩教學(xué)，了解功能材料的制備過(guò)程，了解功能材料結(jié)構(gòu)和性能的表征過(guò)程。

（2）邀請(qǐng)功能材料研究方面的教授或博士做專題講座，讓學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)他們正在研究的功能材料，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，組織對(duì)功能材料感興趣的學(xué)生參與他們的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

（3）安排一些設(shè)計(jì)性的功能材料實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

（4）指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展課外創(chuàng)新活動(dòng)，申報(bào)科技創(chuàng)新課題。

（5）組織學(xué)生到相關(guān)的功能材料企業(yè)參觀，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。

通過(guò)以上這些做法，學(xué)生增加了對(duì)功能材料的感性認(rèn)識(shí)，了解了功能材料研究的發(fā)展動(dòng)態(tài)，提高了學(xué)習(xí)和研究功能材料的興趣，提高了分析和解決問(wèn)題的能力。

5　改革課程考核方式

教學(xué)改革前，我們采用的考核方式有兩種：一是閉卷考試，二是寫(xiě)一篇與課程有關(guān)的論文。從實(shí)際效果來(lái)看，單純的閉卷考試很難客觀評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，論文大多是由下載論文拼湊而成的，起不到培養(yǎng)學(xué)生能力和素質(zhì)的作用。因此，有必要對(duì)這樣的考核方式進(jìn)行改革。

為了全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我們對(duì)考核方式進(jìn)行了改革，將考核分為三個(gè)部分：第一部分考核學(xué)生的上課情況和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況，考核內(nèi)容包括平時(shí)作業(yè)、課堂討論和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，成績(jī)?yōu)閷W(xué)期總成績(jī)的20%；第二部分考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和基本素養(yǎng)，包括查閱和收集所需資料、描述功能材料的性能和結(jié)構(gòu)、掌握功能材料制備方法，考核內(nèi)容包括各種功能材料的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和制備方法等，成績(jī)?yōu)閷W(xué)期總成績(jī)的60%；第三部分考核學(xué)生的動(dòng)手能力，考核內(nèi)容是組織學(xué)生設(shè)計(jì)和完成一個(gè)創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，成績(jī)?yōu)閷W(xué)期總成績(jī)的20%。

改革后的考核方式有助于全面考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

6　結(jié)束語(yǔ)

在功能材料的教學(xué)過(guò)程中，我們對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、備課方法、教學(xué)方式、教學(xué)手段和考核方式進(jìn)行了改革。通過(guò)教學(xué)改革，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。但學(xué)生也反映了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題包括教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合的內(nèi)容太少，教學(xué)中缺少實(shí)物展示，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)做得太少等。我們會(huì)在今后的教學(xué)過(guò)程中逐步改進(jìn)，并把功能材料的教學(xué)改革繼續(xù)深入下去。

［1］陳玉安，王必本，廖其龍.現(xiàn)代功能材料［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2008：1-5.

［2］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.

［3］王俊，李鵬飛，蘇娟，等.淺析多媒體在功能材料課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013（15）:75-77.

［4］王琳，李成威，陳書(shū)文，等.功能材料概論課程教學(xué)改革［J］.中國(guó)冶金教育，2015（2）：23-25.

［5］張全爭(zhēng)，趙娣芳.納米材料學(xué)的教學(xué)優(yōu)化與改革［J］.廣東化工，2014（24）：141-142.

【責(zé)任編輯王云鵬】

Teaching Reform and Exploration of Functional Materials Course

DAI Haiyang，LIU Dewei，CHEN Zhenping
（School of Physics and Electronic Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China）

Combined with the characteristics and positioning of functional materials curriculum，teaching process was explored.The teaching quality of this course and students'comprehensive ability were improved by reforming teaching content，preparation method，teaching methods，and assessment methods.

functional materials；teaching exploration；teaching quality

G642

A

2095-7726（2016）03-0067-03

2015-08-27

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11305142）；鄭州輕工業(yè)學(xué)院2013年研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目

代海洋（1982-），男，河南睢縣人，副教授，博士，研究方向：功能材料及改性技術(shù)。