省級一流專業(yè)背景下《材料化學》研究性課程建設
——以金陵科技學院為例

林 青，趙毅杰，梁 棟，王 威，張小娟，葉原豐，郝凌云

(金陵科技學院，江蘇 南京 211169)

為了全面貫徹全國教育大會和全國高等學校本科教育工作會議精神，落實《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》和“六卓越一拔尖”系列文件中關于專業(yè)建設的要求，繼續(xù)實施《江蘇高校品牌專業(yè)建設工程實施方案》，打造一批辦學聲譽卓著、社會廣泛認可的省一流專業(yè)，加快建設江蘇高水平本科教育，為江蘇經(jīng)濟社會發(fā)展提供重要支撐，江蘇省教育廳啟動了江蘇高校一流本科專業(yè)(簡稱“省一流專業(yè)”)建設工作。

金陵科技學院材料工程學院開設的材料科學與工程專業(yè)于2019年被江蘇省教育廳確定為省一流專業(yè)建設點，2019年9月材料工程學院啟動材料科學與工程省一流專業(yè)建設。《材料化學》是為材料科學與工程專業(yè)學生開設的一門重要的專業(yè)必修課程。本課程是在學生學完無機化學、物理化學、材料概論等專業(yè)基礎課程之后開設的，是從分子水平到宏觀尺度認識結(jié)構(gòu)與性能的相互關系，認識和理解材料科學與工程中的相關化學問題，從而能夠把所學的化學知識結(jié)合到材料的研究與開發(fā)、選擇與使用中[1]。研究性課程實施中，學生需主動地獲取知識、應用知識、獨立解決問題，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)具有重要作用，為后續(xù)《材料科學基礎》等專業(yè)核心課程學習打基礎。筆者以《材料化學》的研究性課程建設實踐探索為案例，論述省級一流專業(yè)建設過程中研究性課程教學改革的相關內(nèi)容。

1 材料化學課程教學現(xiàn)狀與突出問題

材料化學具有內(nèi)容繁雜、知識點多、概念性極強、抽象難理解、難記憶等特點。傳統(tǒng)的授課教學模式下，學生學習主動性不強，學生很難高度保持注意力集中，課前不預習、課后不復習，單純依靠課堂聽講，理解和掌握難度大，效率不高。甚至，部分同學因課程難學，產(chǎn)生厭倦感，對材料科學與工程專業(yè)失去信心。其次，材料化學是從分子水平到宏觀尺度認識材料的結(jié)構(gòu)與性能，傳統(tǒng)教學很少能引導學生去分析、解決實際問題，忽視了對學生分析和解決問題能力的培養(yǎng)[2]。最后，現(xiàn)代材料科技發(fā)展迅速，新材料和技術(shù)的涌現(xiàn)都是建立在材料化學結(jié)構(gòu)基礎上，如何把材料領域的前沿科技和課堂知識聯(lián)系起來，也是一個亟待解決的問題。

2 《材料化學》研究性課程建設措施

建設省一流專業(yè)，解決傳統(tǒng)教學中存在的問題，基于學情，在打牢基礎、強化專業(yè)知識學習的前提下，提高教學質(zhì)量和育人效果，材料化學課程積極豐富和探索新的教學模式和教學方法。本人從以下幾點出發(fā)，實踐《材料化學》研究性課程的建設，皆在激發(fā)學生學習的興趣和自主性，引導學生主動獲取知識、分析問題、解決問題，培養(yǎng)學生主動獲取知識的能力，提升學生的創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)。

2.1 制定新的教學大綱

教學大綱是教學和人才培養(yǎng)的藍本，既要體現(xiàn)《材料本科專業(yè)類國家教學質(zhì)量標準》的共性，又要體現(xiàn)《工程教育專業(yè)認證標準》的個性，兩者要相互統(tǒng)一。作為一門承上啟下的專業(yè)基礎課，該課程學習的好壞，關系到學生能否把所學基礎理論應用到專業(yè)問題的解釋、對后續(xù)專業(yè)課程學習的理解和把握。新版教學大綱在原有項目外，特別增加了涉及學生知識、能力和素質(zhì)三方面課程目標，用以支撐材料科學與工程省一流專業(yè)的畢業(yè)要求；細化了教學內(nèi)容與畢業(yè)要求指標點的對應關系，以及課程考核對課程目標的支撐關系。根據(jù)專業(yè)需求整理教學內(nèi)容，弱化前修課程知識點，增加了特種功能材料的物性基礎、制備特種功能材料技術(shù)方法，課程系統(tǒng)性全面提升，更好的與前修課程和后續(xù)課程銜接，使其畢業(yè)后能夠迅速適應材料專業(yè)類工作崗位。

2.2 案例化教學

材料化學課程本身就是多學科交叉的產(chǎn)物，知識面廣、內(nèi)涵豐富、理論深奧、枯燥抽象，如何將課程講解的生動、趣味性強、吸引學生，是擺在任課教師面前的大難題[3]。為此借鑒了國內(nèi)外高校的教學經(jīng)驗，授課過程中更加注重案例化教學方法的應用，如以歷史故事、人物軼事、材料名人典故、當前熱點和教師科研項目等為切入點，通過生動講授，達到歷史、熱點、前沿等與材料化學課程的知識點有機結(jié)合[4]；通過案例的深入剖析和討論使學生更加深刻的理解和掌握知識，提升教學效果。如講述價鍵時，以當前熱點石墨烯為案例，結(jié)合其發(fā)現(xiàn)過程中的趣事和當前最新研究進展給學生做詳細闡述。晶體的結(jié)構(gòu)較為抽象，講解到晶體與X射線衍射時，以勞爾發(fā)現(xiàn)X射線衍射現(xiàn)象的故事為案例，突出勞爾的嚴謹、求實的科研態(tài)度，激發(fā)學生的學習熱情，也能激發(fā)學生科研探索的好奇心。

2.3 課程網(wǎng)絡平臺建設

材料化學課程網(wǎng)絡平臺是集教學互動、資源管理、成果展示、教學管理、教學評價等于一體的網(wǎng)絡教學平臺。該平臺建成后，實現(xiàn)了教學資源線上同步，課堂教學內(nèi)容可以在線上預習、同步學習、課后復習；網(wǎng)絡平臺上發(fā)布通知、布置作業(yè)、安排網(wǎng)絡章節(jié)測試、考試等，為課堂教學節(jié)約了更多時間，課堂講授更加飽滿。此外，通知、課程PPT、視頻材料、作業(yè)、討論等均設置任務點，平臺會自動記錄和統(tǒng)計學生學習此任務點的詳細數(shù)據(jù)，如包括學習時長、測試成績、結(jié)果分析等，對學生的學習起到重要的監(jiān)督作用和實時檢測[5]。平臺又是一個互動交流平臺，可隨時發(fā)言、交流，學生討論了多少話題，提出了多少創(chuàng)新性意見，在平臺上都可簡單快速的得知，各類評價變得簡單、方便、快捷、細致、及時。教師能精準的了解學生的學習情況和課程掌握情況，對于優(yōu)秀的學生，多加鼓勵促使其更上一層樓；對于表現(xiàn)不理想的學生，可及時發(fā)現(xiàn)，幫其分析原因，多加鞭策。

2.4 前沿技術(shù)引入

材料化學是從事材料專業(yè)研究人員的知識寶庫，材料域取得的各項成就，都是對材料化學基礎知識的拓展和延伸。實時的引入材料最新前沿技術(shù)，豐富了課本知識，不僅能提升學生的學習興趣，開拓視野、拓寬思路，還能進一步提升學生對本門課的重視程度，同時可能產(chǎn)生學術(shù)研究的想法，奠定新材料技術(shù)概念基礎，為學生將來從事材料相關工作打下基礎[5]。但僅靠教師在課堂上的四十五分鐘是介紹講解不完的，課堂講解的模式也相對單一，不能有效的展示前沿技術(shù)，為此通過課程網(wǎng)絡平臺發(fā)布材料領域的前沿技術(shù)視頻，學生可輕易在網(wǎng)絡上獲取學科知識。材料化學課程的學習更加具有開放性，學習內(nèi)容從靜態(tài)的書本知識轉(zhuǎn)換為動態(tài)的科技前沿[6]。學生逐漸拋棄常規(guī)的學習思維方式，強化獨立思考、自主探索、追求創(chuàng)新。如高分子材料章節(jié)中增加“走進科學”欄目的《從天然橡膠到輪胎的過程》、《口罩的秘密》等；無機非金屬材料章節(jié)中講解到碳材料時，引入“原來如此”欄目的《神奇的碳纖維材料》，帶學生了解為什么碳材料能使自行車騎行輕便、羽毛球拍扣殺淋漓、釣魚竿輕松釣起大魚。

2.5 設計開放實驗

材料化學課程既要有以老師“教”的理論知識講授環(huán)節(jié)，又要有以學生“做”為主的實踐操作環(huán)節(jié)。實踐教學是重要的組成部分，是學生獲取、掌握知識的重要途徑。若整個課程偏重理論“教”學，而忽視學生“做”的實踐操作環(huán)節(jié)，學生會因缺乏實際操作實踐，對所學的理論知識無法做到融會貫通，對知識會存在不同程度的理解局限性，甚至出現(xiàn)知識點過于零散化和碎片化，難以形成完整的思路和體系[7]。此外，傳統(tǒng)的實驗教學都是跟隨理論課程走的模式，實驗目的、方法、內(nèi)容、步驟等都事先制定，學生只是在實驗教師規(guī)定的框架中沿著既定的方法和步驟完成實驗任務，所有學生的實驗結(jié)果都是一樣的，學生對實驗興趣不高，實驗報告雷同，不利于培養(yǎng)學生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。為此，材料化學開設一套開放實驗項目，定位于綜合創(chuàng)新訓練層次，與科研、生產(chǎn)和社會實現(xiàn)相結(jié)合，具有創(chuàng)新性和探索性。學生先自愿分組，自愿選題；根據(jù)題目要求，學生再查閱資料，制定實驗方案；由教師審核并指導優(yōu)化方案之后，自主完成實驗操作；學生自主分析和處理數(shù)據(jù)，討論材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能之間關系；整理實驗數(shù)據(jù)，撰寫小論文形式的實驗報告[8]。通過設置開放實驗項目，改變了學生在學習過程中的被動式學習，把過去的“要我做”，變成“我要做”，自主學習能力得到提高，也為學生從驗證性實驗到創(chuàng)新性實驗的過渡提供了橋梁。

2.7 考核方式

最終考核是對學生在本課程學習成果的一次檢驗，也是對本門課程中教學質(zhì)量的檢驗，反饋教學，改進教學過程中的不足之處，對教學質(zhì)量的提高意義重大。以往采用平時30%、期末70%的成績考核方式，這樣只能培養(yǎng)會考試的學生，課程結(jié)束后，學生真正學到并長久保存的知識很少，學習成效低。面向工程認證[9]，對畢業(yè)要求各指標進行系統(tǒng)分解，重構(gòu)課程評價體系，注重過程評價，細化考核方式和評分依據(jù)，本課程教學大綱中最終考核方式與成績評定為：平時20%、開放式實驗20%、網(wǎng)絡學習20%和期末考試40%。此方案重點學生理論知識和實踐知識的掌握能力。該考核方式實現(xiàn)了“平時考核與期末考核相結(jié)合”、“考試與考查相結(jié)合”、“知識與能力相結(jié)合”的三結(jié)合。

3 結(jié)語

金陵科技學院的材料科學與工程專業(yè)是江蘇省一流專業(yè)建設點，《材料化學》是其專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課程，對其一流專業(yè)的建設有重要作用。《材料化學》研究性課程是一項極具挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)性工作，經(jīng)過幾年的實踐與探索，不斷成熟，本文從《材料化學》課程教學大綱修訂、網(wǎng)絡平臺建設、優(yōu)化考核方式等幾個方面，總結(jié)了相關建設經(jīng)驗。實施后，學生主動地獲取知識、應用知識、獨立解決問題，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)具有重要作用，提升了學生的專業(yè)水平，對我國高校材料科學與工程專業(yè)的建設和研究性課程的建設具有一定的參考價值。