功能材料課程建設的研究與實踐

閆爾云，曹明路，李玉峰，樊琳琳，由園，梁法庫

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功能材料課程建設的研究與實踐

閆爾云1，曹明路2，李玉峰1，樊琳琳1，由園1，梁法庫3

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

分析了功能材料課程在現代教學中的重要地位，結合時代的發展需要以及課程建設的必要性和迫切性展開論述．為了培養學生的實踐動手能力以及創新意識，在教學中從教學內容、教學方法和考核方式等方面進行課程建設，并通過近2年的實踐取得了良好教學效果．

功能材料；課程建設；實踐能力；創新意識

功能材料（functional materials）的概念是美國科學家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．我國也十分重視功能材料的研究[3]，在半導體、介電、壓電、信息傳輸、信息儲存和處理、光纖、光色、形狀記憶合金、超導、電磁及生物醫學等材料的研究和開發方面都取得了很大進步．因此，在當今高校材料學專業上，功能材料這門課程顯得尤為重要．通過功能材料課程的學習，學生可以進一步了解各種功能材料的制備、性能及應用，從而進一步深化材料專業的知識體系，并在實際應用中能夠解決各種相關問題，勝任與功能材料相關的工作．自2010年以來，齊齊哈爾大學材料化學專業開設功能材料的相關課程，共32學時，旨在提高我校材料化學專業學生的認知水平和創新能力．本文結合教學實際，從課程建設的迫切性，教學內容的建設，教學方法的建設及考核方式的建設等方面進行了深入的研究與實踐，并取得了良好的教學效果．

1功能材料課程建設的迫切性

滿足社會的發展需求是講授本課程的主要目的．因此，功能材料課程建設改革是必要而迫切的．隨著科學技術的飛速發展，社會對于功能材料的需求日益增加，許多新的功能材料已經批量生產，得到應用，并在不同程度上推動了各種現代技術的進一步發展．功能材料學科是一門新興的綜合學科，它與許多學科相互交叉，涉及的領域較為廣泛，已經成為材料學科中一個重要的、活躍的分支學科．

功能材料課程是材料化學專業本科生的專業限選課，涉及物理功能材料的組成、結構、性能、應用和發展方向，是一門理論與應用相結合的重要課程．對于已經接觸過“四大”化學、高分子化學、高分子物理以及材料類相關課程的本科生來說，學習本門課程并不是十分吃力．但如何調動學生學習的主動性和積極性，培養學生扎實掌握功能材料的相關知識，掌握功能材料的研究和應用，培養學生的創新能力，讓學生在畢業后能夠學以致用，更快地適應社會的發展顯得尤為重要，這也是改革本課程的必要性和迫切性．

2功能材料課程教學內容的建設原則

齊齊哈爾大學材料科學與工程學院材料化學專業根據本學院本科生培養的需要，開設功能材料課程作為專業限選課，其主要任務是讓學生通過對本課程的學習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和技術，了解當前功能材料相關領域的發展方向，拓寬視野．基于此目的，該課程教學大綱規定學時為32，教材選取由北京理工大學出版社出版的周馨我主編的《功能材料學》[1]．該教材主要涉及四方面內容：電功能材料、磁功能材料、光功能材料和特種物理功能材料．教學大綱的完善和更新是教學內容建設的基本骨架[4]，功能材料的課程大綱從知識、能力和素質培養三方面考慮教學環節的設置．要按照學生的認知規律合理安排教學內容，同時也要充分挖掘學生的科研能力和創新意識．因此，不斷探索和研究教學內容建設，并從實踐教學中總結出以下原則：（1）科學性原則．大學本科生的培養不同于初、高中學生，他們畢業后面臨著就業和深造，因此要建立其與社會需求相適應的人才培養模式，不能與社會脫節，必須科學合理地安排教學內容．（2）個性化原則．大學本科生的思維和認知水平已經基本建立，在傳授知識的同時應該以學生為主體，進行引導和啟發式教學，而非“填鴨式”，確立以學生為主體的課堂，優化課程結構，做到讓學生自主學習，自我發展．（3）創新性原則．在教學過程中必須充分挖掘學生的創新意識，結合從事功能材料相關研究的教師的科研項目，讓學生盡可能投入到他們的科研項目中，最大限度地激發學生的創新能力和動手能力，為他們提供發展、創新的平臺．

3功能材料課程教學方法的建設

3.1傳統教學方法和現代教學手段相結合

隨著現代技術的發展，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、學生對于多媒體的依賴性越來越大，其缺點也日益暴露．由于幻燈片的內容多，學生的思路和記筆記的速度不能完全跟上，對于問題的思考和理解也逐漸缺乏，這就導致了學生學習的積極性下降．為了調動學生學習的積極性，更加透徹地理解知識，在講授該課程時采用多媒體教學和板書相結合的教學模式．板書可以簡單書寫功能材料的基本概念和原理，讓學生的思路跟著教師走；對于一些重要的公式和理論推導，同樣應該采用板書形式，從而可以避免用幻燈片展示時學生在短時間內不能完全理解的弊端．用幻燈片給學生展示圖像、視頻以及科技前沿等信息，讓學生在文字和圖像的雙重刺激下產生“想學”的愿望．在講授一些復雜的三維結構或抽象理論概念時，可以利用幻燈片做出動畫效果或Flash動畫等，如用動畫展示塞貝克效應、珀耳帖效應和湯姆遜效應的產生過程，讓抽象、晦澀的內容形象化．結合多媒體教學和傳統教學的優勢，實現互補，增強課堂教學的生動性和啟發性，提高學生的理解能力，掌握基本概念、理論和方法，從而有效提高師生之間的互動，保證學生對課程的興趣，增進學生對知識的理解，以達到提高教學效果的目的．

3.2與科研相結合，展示科學最前沿

功能材料是一門更新速度非常快的學科，每年都會有很多科研成果被廣泛報道．因此，在本課程的課堂教學中，根據學生的興趣和課程需要，將一些有應用價值的科研成果引入到教學中，讓學生了解時代的發展腳步，跟蹤功能材料發展的最前沿，提高學生對本課程的學習興趣和積極性．如在講授壓電材料這一章時，可以引入張德慶教授的科研成果[5]；在講授光電材料時引入張小舟教師的科研成果[6]；在講授透光和導光材料時引入巴學巍教師的成果[7]；以及在講授生物功能材料時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生的學習興趣，也可以邀請這些教師做專題講座，讓學生更加深入地了解各個方向的科研進展．

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

3.3加強實踐教學，提高學生的實踐能力

科研是大學活力的源泉，把教學和科研統一起來才是高水平的大學[9]．結合功能材料這一課程，將開放式、探究型實驗引入到課程中，充分利用現有的實驗室條件，讓學生對所學知識在實踐中進行驗證和拓展，這樣可以極大地豐富教學內容，激發學生的學習熱情和科研熱情，同時也可以提高學生的實踐能力和處理問題的能力．

學生可以通過自由分組，由相關科研方向的教師提供相應的創新型實驗課題．學生找到自己感興趣的方向，在業余時間參與到各位教師的科研工作中，并在課題完成后進行課堂匯報，讓學生切實體會到科研的辛苦，做到對知識進一步的整理、掌握和運用．同時也可以提高學生的動手能力，為今后的工作或深造打下堅實的基礎．

4功能材料課程考核方式的建設

由于傳統的單一考試無法科學地衡量學生的綜合素質，同時也有很多主觀因素的干擾．因此，改進考核方式才能夠讓學生更加全面地認識自己，讓主觀因素降至最低．

作業占10%，布置一些綜合應用性強的習題，以提高學生對實際問題的處理能力．考勤、課堂討論、和課堂匯報占總成績的10%．在實踐教學中，學生的表現以及指導教師的打分、科研匯報方面占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際的“點”知識為主，而且考查學生對于知識的整體把握、理解和運用，甚至是在學習中最感興趣的某方面進行論述等．只有這樣才能科學地為學生提供一個合理的評價體系，充分調動學生的主觀能動性和科研熱情，從而鍛煉學生的實踐能力．

5結語

通過對功能材料課程教學內容、教學方法及考核方式的建設，進一步提高了教學水平和教學效果．與此同時，人才培養應該更加注重與社會發展相結合，強化對學生的應用能力和創新意識的培養，這樣才能夠培養出競爭力強的應用性、復合型及創新型人才．

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

[2] 楊大本．功能高分子材料的進展[J]．材料導報，1992（2）：8-12

[3] 國家高技術新材料領域專家委員會．新材料研究發展預測及對策[J]．材料導報，1999（1）：1-5

[4] 李鳳林．《淀粉深加工技術》課程建設研究與探討[J]．吉林農業科技學院學報，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類電致發光材料的合成及發光性能研究進展[J]．科技創新導報，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．高水平研究型大學本科教學模式的選擇[J]．中國高等教育，2007（23）：20-22

Research and practice for the course construction of functional materials

YAN Er-yun1，CAO Ming-lu2，LI Yu-feng1，FAN 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

齊齊哈爾大學教育科學研究項目（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