融合創新創業教育的課程教學改革研究—以 《材料制備技術及原理》為例

李曉丹，張旻澍，路 密，莊樹新

（廈門理工學院材料科學與工程學院，福建 廈門 361024）

人類社會的繁榮與發展離不開能源模式的變革?，F代高標準的生活、持續攀升的人口導致能源需求與日俱增。與此同時，石油煤礦等傳統能源日漸匱乏，污染環境致使全球氣候惡化［1］。人們越來越感受到 “傳統的能源模式”制約了發展，對 “新型的能源模式”有了越來越深厚的期盼。發展新能源已經成為世界發達國家和地區順應科技潮流、調整產業結構的重要措施。我國更是將新能源列為國家戰略性新興產業，并陸續出臺一系列扶持政策，大力發展新能源產業。而新能源產業國際競爭力的提高，很大程度上依賴于新能源材料技術的創新與推廣。新能源材料技術的研發實力及產業化進程已經成為一個國家經濟發展、科技進步和國防力量的評價標準之一［2］。因此，培養具有國際競爭力的高質量人才，促進新能源材料與技術領域的發展，是高等教育的重要任務之一。

《材料制備技術及理論》是我校為推進新能源材料與技術的研究發展，培養高質量人才而設的一門核心專業課。該課程涵蓋了新能源材料的結構與性能、合成制備方法、工藝設備及相關原理等基本知識。課程內容非常廣泛，實踐性強，且往往同時涉及到物理、化學以和材料科學等多學科的知識，具有明顯的學科交叉性。材料制備技術處于快速更新迭代期，各種先進的材料設計、新技術、新材料不斷涌現［3］，迫使課程對創新性和前沿性提出更高的要求。而傳統的講授式教學，很難將這些瑣碎、抽象的專業知識描述清楚，不足以激發和培養學生的創新意識和實踐能力，已經不適用于此類專業性課堂。此外，當代大學生普遍缺乏對自己所學的專業知識進行學以致用的能力，容易對前途感到迷茫，這也造成了大學生就業難的現實問題。為了解決這些問題，專業性課程的教學更要注重學生創新精神、創業意識和相關能力的培養［4］。因此，對該課程進行教學內容、教學方法與手段等方面的改革，實現創新創業教育與專業教育的有機融合是培養高質量人才的必然要求。

1 課程內容優化

《材料制備技術及理論》的課程目標是，通過課程學習，使學生掌握新能源材料的制備技術及相關理論，建立材料-性能間的構效關系，理解新材料的設計思想，初步培養學生的創新思維和實踐能力。該課程開設在大學三年級上學期。為了避免與材料類基礎課程的知識點重復，根據我校新能源材料與器件專業的辦學特色，對教學內容進行了整合歸納。課程圍繞新能源材料常用的制備技術展開，包括溶膠-凝膠法、水熱-溶劑熱法、電化學合成技術、氣相沉積技術、固相合成技術、靜電紡絲技術、定向凝固、熱壓燒結等八個章節的內容。每個章節會詳細講授制備技術原理、工藝參數調控、設備構成等基礎知識，并穿插相關技術制備新能源材料的案例分析。二次離子電池和太陽能電池是新能源材料在器件應用方向的出口，而溶膠-凝膠法、水熱-溶劑熱法、氣相沉積技術正是合成這些能源器件所需材料的基礎方法，因此成為本課程的講授重點。

材料制備技術處于快速更新迭代期，各種先進的材料設計理念、復雜的新技術、新材料不斷涌現。很顯然，《材料制備技術及理論》作為高年級學生的專業課程，對創新性和前沿性有一定的要求。而經典教材更注重基礎知識的講授，更新相對緩慢，無法兼顧專業課程所需的前沿性。因此，教師的授課內容不能只著眼于教材，還需要從國內外權威期刊、學術論壇、創新創業大賽等渠道獲取教學素材與靈感，及時更新教案和多媒體課件。經過教學研究與思考，該課程的授課內容應該以教材中的基礎知識為出發點，引入近年來新能源材料、新制備技術及其應用領域的最新重要成果，啟發學生的創新創業思維，為新能源材料與技術領域培養高質量的雙創人才。

2 教學方法與手段改革

2.1 應用多樣化的教學方法

將多媒體課件、傳統板書和線上教學 （如慕課MOOC）手段有效地結合起來，取長補短，優化教學效果。本課程強調對理論知識點的巧妙應用，常常涉及一些較抽象的物理化學過程。利用多媒體課件中的圖片、動畫等功能可以將其生動形象、直觀的展示給學生，有利于學生更深刻地理解概念和應用?？紤]到多媒體播放速度較快的特點，對學生的反應力和注意力要求較高，難以做到兼顧整個課堂的教學效果。如果能夠結合傳統板書，畫出思維導圖，帶領學生共同梳理重點知識，讓學生有足夠的時間消化知識，查漏補缺，增加對知識點的有效記憶，保證多數學生的學習信心和學習興趣。另外，這次疫情普及了線上教學手段，也凸顯其獨特的優勢。例如，利用慕課MOOC在特定的節點設置思考與話題，讓全班學生進行線上課堂探討與交流，系統自動記錄課堂互動情況與出勤率，計入平時成績。免去了繁瑣的查收紙質作業與點名環節，給課堂互動增加了時間，使教學更加活躍和生動，擴展學生的思維能力。同時，這種模式還能督促一些上課愛玩電子游戲的同學將手中的電子產品化為生產力，修正學習習慣，培養學習興趣。

2.2 開展以實踐性為導向的案例教學方式

材料制備技術及理論這門課程所涉及的知識點與實際生產生活中的應用息息相關，開展以實踐性為導向的案例教學方式，讓學生們體會到學以致用的樂趣，產生濃厚的學習興趣。首先，在教學過程中，精選企業發明專利進行分析，對一些新材料和新技術融入日常生活的實例進行啟發式教學，鼓勵學生加強對生活常識和相關科技發展的關注、理解。將處理過的碳納米管摻入其中，經過攪拌，加熱去除大部分溶劑，獲得穩定凝膠。例如，福耀玻璃公司申請的專利 “一種著色薄玻璃和夾層玻璃”就是在溶膠凝膠過程中摻雜若干成分的金屬氧化物，獲得具有強化性能的著色薄玻璃，比同等厚度的化學鋼化玻璃具有更優的力學性能；既無需經過化學鋼化、也無需經過物理鋼化就能夠直接用于制作夾層玻璃，減少了夾層玻璃的生產步驟，降低了汽車夾層玻璃的制造難度，滿足了汽車輕量化的需求；還能夠減少紅外線透過率，提高駕駛員乘客的舒適性。其次，分享大學生創新創業大賽中涉及材料制備技術的獲獎案例，加深學生對學習內容的理解，有利于激發其對新材料、新技術的鉆研熱情。例如，我院學生在第三屆中國 “互聯網+”創新創業大賽中獲獎的作品 《欽鈦：便攜式消毒水發生器》，就是基于電化學合成技術與理論來設計的。以此鼓勵學生組合成團隊申報各級別的與材料設計、材料制備相關的各類 “大學生創新創業訓練計劃”項目及比賽，培養學生的創新思維和實踐能力，以提高學生的創新創業素養。

2.3 延伸出發現／解決問題的教學模式

很多高校在每學年的小學期都給學生安排了企業實習計劃，讓學生充分了解新能源材料相關的企業文化和生產過程［1，5］。并且，在前期科研促進教學的改革中［3，5］，很多學生都參與到教師的課題小組，開展新材料制備相關的科研工作。鑒于這樣的實踐基礎，在通過材料制備技術及理論的學習后，教師可以引導學生從這些實踐經歷中發現科學或技術問題，要求學生以小組的形式，通過查找相關資料，合理論述并提出解決問題的方案，制作做成電子課件在課堂上輪流展示，教師進行點評，幫助學生拓展分析解決問題的思路，為培養高質量的雙創人才奠定基礎。

3 總結

在國家戰略性扶持與期許下，新能源材料與技術的發展日新月異，為了培養出滿足社會需求的高素質、創新創業型人才，材料制備技術與理論課程需要不斷優化教學內容，改進教學方法，與時俱進。首先，該課程的講授不能局限于教材中的內容，還需從其他權威渠道引入近年來新材料、新技術及其應用的最新重要成果，拓展學生的眼界、啟發學生的創新思維。此外，必須注重課堂、日常生活、實驗室與企業實踐的結合，應用多樣化的教學方法，開展以實踐性為導向的案例教學方式，延伸出發現／解決問題的教學模式，培養學生的理論結合實踐的能力，為新能源材料與技術領域培養高質量的創新創業型人才。