基于應用型創新人才培養的研究生課程《功能材料》教學改革與實踐

杜慶洋，張明偉，白佳海，李成峰，孫海濱，郭 學，樂紅志

(山東理工大學 材料科學與工程學院，山東 淄博 255049)

1 教學改革背景

隨著我國經濟和科學技術的發展，高素質工程技術人才在社會中起著越來越重要的作用。高等教育作為高素質工程技術人才培養方式，擔負著培養各類高質量人才、創造高水平科研成果、提供一流社會服務的重任，在建設人力資源強國進程中具有重要的戰略地位[1]。隨著經濟社會的發展以及注重培養學生個性特點的教育趨勢，作為高等教育核心的課程體系應適應新形勢，進行課程改革已成為21 世紀高等教育改革的重要課題。

功能材料是新材料領域的核心，是國民經濟、社會發展及國防建設的基礎和先導。功能材料不僅對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，還對我國相關傳統產業的改造和升級起著重要的促進作用。因此，《功能材料》是材料科學與工程學科碩士培養體系中一門核心專業課程，在碩士研究生功能材料基礎知識、工程實踐能力和創新精神培養過程中起著舉足輕重的作用，是實現材料科學與工程碩士培養目標的一門重要課程[2]。

《功能材料》是一門理論性和實踐性都非常強的課程[3]。目前，國內外高校該類課程的教學主要偏重于基礎理論學習，導致理論脫離實際，研究生雖然掌握了功能材料的基礎知識，但是卻缺乏對工程實踐的深入理解。由于該課程包含多種類型材料，涉及內容多，實際應用過程中的影響因素多，傳統的教學和訓練不利于提高研究生運用所學知識分析和解決問題的能力。

本文通過建設和完善研究生專業課程《功能材料》的授課內容與實驗教學體系，構建以學生為主體，能夠激發學生自主學習興趣的任務驅動教學課堂授課模式，建立注重考察學生學習過程、實驗能力和材料綜合素質評價相結合的考核方式，提高材料材料科學與工程學科研究生的綜合素質和創新能力。

2 課程改革方案

《功能材料》課程改革以培養理論基礎扎實、應用型創新型高級人才為目的，課程改革包含教學課程教學內容的選擇與優化，數字化教學資源的開發與建設，課程教學模式的改革，考核方式改革，理論與實踐的一體化建設等方面。

2.1 優化課程教學內容

根據現代新材料的發展趨勢，系統梳理了功能材料的教學內容，選擇9種典型的功能材料為授課內容，具體涵蓋了電性功能材料、磁性功能材料、光學功能材料、敏感材料、新型能源材料、超導材料、化學功能材料、生物醫學功能材料和智能材料，每種材料講授內容見表1。授課時以材料性能為主線，理順教學內容的內在邏輯聯系，在保持課程基本概念、原理、工藝及其技術特點系統性的基礎上將新知識、新理論、新技術和新工藝引入到教學內容中，制定滿足實踐型和創新型人才培養目標的教學內容。

表1 《功能材料》的授課內容介紹

2.2 改革課程教學模式

以任務驅動教學法取代以往教師照本宣科、填鴨式課堂教學方式。將任務驅動教學模式應用于《功能材料》課程教學，通過合理設計教學任務，使學生在完成任務過程中整合知識、掌握基礎理論，培養創新性思維和獨立分析問題、解決問題的能力，最大限度調動學生主觀能動性。

2.3 增設實驗環節

進行課程理論與實踐的一體化建設，根據學生特點和實驗室條件，在課外開設“功能材料實驗”，包括功能催化材料的制備、介電陶瓷的制備、新能源電池材料的制備和納米核殼結構藥物載體的制備。通過實驗環節加深學生對理論知識的消化理解，提高其動手能力，分析問題和解決問題的能力，強化培養研究生的工程素質和創新能力。

2.4 改革考核方式

考查研究生功能材料基礎知識的同時，還要注意考查學生的綜合能力。以過程考核為主，將學生在教學中每一個環節的表現都納入成績考核(表2)。通過綜合考核評價，全面考查研究生的綜合能力和實際水平，培養出高素質的實用型人才。

表2 《功能材料》課程考核方式

3 實施效果

3.1 學習內容融合滲透，提高了研究生功能材料知識面的深度和廣度

功能材料內容廣泛，授課內容將包括電性功能材料、磁性功能材料、光學功能材料、敏感材料、新型能源材料、超導材料、化學功能材料、生物醫學功能材料和智能材料等方面，可以使研究生學習到不同材料的特點、性質和應用，拓寬學生在材料方面的知識面，同時在授課時加強功能材料學科前沿知識的介紹，結合實驗研究，也增進了研究生學習功能材料的深度。

3.2 實現了“以學生為中心”的教學方式，提高了研究生自主學習的興趣

根據學生所學專業方向，圍繞功能材料生產工藝，原料與組成、結構與性能、應用，設計一系列的教學任務貫穿于整個教學過程。通過學生主動學習和教師引導相結合的教學模式，讓學生在完成“任務”的過程中，掌握功能材料的基本概念、生產工藝、產品結構、性能和應用等知識。多元化考核方式的實施促使研究生更加注重全面發展，提高了其材料綜合素質。

3.3 以實踐強化理論教學，提高了研究生的實踐能力和創新意識

課外開設“功能材料實驗”，讓研究生到實驗室開展功能催化材料的制備、介電陶瓷的制備、新能源電池材料的制備和納米核殼結構藥物載體的制備。研究生在在實驗過程中更加深入的了解了所學的各種材料，尤其是強化了各種功能材料的制備過程，鍛煉他們的操作技能，熟悉了各種材料制備的儀器設備和性能，在提高研究生的實踐動手能力和創新能力的同時，也通過實踐強化了功能材料的基礎知識學習。

4 結語

功能材料是新材料領域的核心，是國民經濟、社會發展和國防建設的先導，對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用。《功能材料》研究生課程的建設與改革，開闊了研究生的材料視野，提高了研究生的實踐能力和創新意識，也促進了教師的教學水平提高，為我國經濟建設培養應用型創新人才提供了有力保障。