材料類專業研究生材料學科前沿課程教學新模式探索

摘" 要：作為研究生的科研啟蒙課程，材料學科前沿課程正逐步成為提升我國材料類研究生創新意識與創新能力的重要途徑。然而當前材料類學科前沿課程教學模式還存在著課程體系不完善、教學模式單一、課程框架不明確等共性問題，需要從學科特色建設出發，探索材料專業研究生學科前沿類教學體系改革。材料科學前沿課程改革需立足于充分發揮學生在課堂中的主體作用，核心在于強化學生的自主學習與課堂交流討論，輔以教師的精講與個性化指導，最終為研究生構建堅實的學術研究基礎，促進其綜合素質的全面提升。

關鍵詞：材料專業；學科前沿；研究生課程；教學改革；人才培養

中圖分類號：G643" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）09-0077-04

Abstract： As a research enlightenment course for graduate students， the course Frontiers of Materials Science is gradually becoming an important way to enhance the innovation awareness and ability of materials related graduate students in China. However， there are still common problems in the current teaching mode of cutting-edge courses in materials science， such as incomplete curriculum system， single teaching mode， and unclear curriculum framework. It is necessary to explore the reform of the teaching system of cutting-edge courses for graduate students majoring in materials science from the perspective of disciplinary characteristic construction. The reform of cutting-edge courses in materials science needs to be based on fully leveraging the role of students as the main body in the classroom. The core is to strengthen students' autonomous learning and classroom communication and discussion， supplemented by teachers' intensive lectures and personalized guidance， ultimately building a solid academic research foundation for graduate students and promoting their comprehensive quality improvement.

Keywords： materials science; frontiers of disciplines; graduate courses; reform in education; talent cultivation

近年來，隨著新材料技術的迅猛發展與全球材料研究的持續繁榮[1]，材料學科前沿課程應運而生，作為材料科學與工程學科的核心基礎課程，它全方位覆蓋了國內外材料科學研究的最新動態、新材料的創新合成技術、新材料在各行業中的廣泛應用等等。該課程不僅傳授了材料科學的前沿理論知識，還作為連接基礎理論與專業實踐的橋梁，幫助學生構建起扎實的理論基礎，并了解新材料技術的最新進展。在教學過程中，專業授課教師依托深厚的專業功底，將近年來材料科學領域內最具代表性的前沿成果融入課堂，旨在激發學生對材料科學的興趣，培養其創新思維與解決問題的能力，為他們未來的科研探索與職業發展奠定堅實的基礎。

近年來，國內多數高校都已開設了各式學科前沿課程[2-4]，在培養創新人才方面做了許多嘗試，但在開展模式上都是因校而異，并未形成較為完善的課程體系，教學與科研失衡、教學模式單一、研討式教學實施不力和課程框架不明確等共性問題依然存在，導致學生前沿知識缺乏、跨學科知識整合能力不足、學習興趣不高等。從理論層面剖析研究生學科前沿課程的核心內涵與系統特征，探索實施高質量研究生學科前沿課程的建設路徑，具有重要的理論意義及實踐價值。

一" 學科前沿課程內涵分析

學科前沿課程作為解決研究生教育中課程質量及內容滯后問題的關鍵策略，已廣泛獲得各研究生培養單位的認可，被視為激發我國研究生創新思維與創新能力的重要載體。劉暢等[5]的研究將此類課程界定為聚焦于學科前沿進展的專業深化課程，林志勇等[6]則全面概括了這類課程的理論深度、前沿探索及實踐應用的三大核心特質，徐紅[7]則進一步強調其旨在緊跟學科發展脈絡，為研究生科研能力構筑導航燈塔。“前沿”的概念不僅指向學科內部的最新動態，更是指向未知領域的探索。其精神內核聚焦于激發研究生的創新意識與創新能力，促使學生在掌握專業知識的同時，對未來職業生涯所需技能產生濃厚興趣與深刻認知。因此，這類課程遠非簡單的專業導向課程，旨在引導學生跨越既有知識體系，直面并挑戰學科前沿的未知領域。

二" 學科前沿課程教育教學現狀及問題

（一）" 課程教學現狀

前沿學科，作為學科群中的領航者，常以專業課程或專業選修課程的形式出現，旨在提升特定專業領域的科研水平，促進產學研深度融合，是實現研究生教育高質量發展的重要一環。隨著科技的飛速發展，學生的學習資源日益豐富，教學環境更加開放，教學手段也更加多元化。在此背景下，學科前沿課程的教學正經歷著深刻的改革與創新。例如，林志勇等[6]選取高等燃燒學作為案例，詳盡剖析了課程內容架構、課堂教學方法及課程實踐活動如何塑造研究生的學習態度與科研興趣。與此同時，張浩鵬等[8]在計算機視覺領域，汲取一流高校的研究型教學精髓，實施以研討會為核心的教學模式，顯著增強了研究生的科研探索能力。秦志輝等[9]針對納米復合水凝膠學科特性，創新性地融入MXene基復合水凝膠章節及最新科研成果，不僅豐富了課程內容，還使得水凝膠力學性能測試的課堂變得生動有趣。邸書靈[10]則巧妙地將教學內容區分為前沿技術專題與基礎知識回顧兩大板塊，并緊密關聯行業最新動態與熱點事件，有效激發了學生的求知欲與自我提升的內在動力。于少娟等[11]構建了新能源技術應用專題的網絡研究型課程平臺，針對電氣工程類學科前沿課程，在新教學模式下進行教學設計的深度思考與實踐，通過優化教學流程與整合數字化教學資源，顯著提升了教學效果。遲虹等[12]則通過案例教學與翻轉學習相融合的教學改革策略，緊密對接產業界的新工藝發展，將化學專業的理論知識與實踐教學無縫對接，極大地提高了化學學科前沿課程的教學質量與學生的實踐能力。

（二）" 存在問題

隨著研究生教育規模的不斷擴張與培養類型的日益多樣化，單純聚焦于學科知識的傳統課程設置已難以滿足社會經濟的快速發展需求，這在一定程度上限制了我國研究生教育質量與效益的進一步提升。盡管學科前沿類課程領域已有多所高校實施了成效顯著的教學改革，但在實際教學過程中，仍暴露出以下亟待解決的問題。

教學與科研失衡：當前，無論是教師還是學生，普遍將研究生階段的教學視為次要于科研訓練的任務，導致課程學習常被視作完成學分、敷衍了事的任務。此外，課程內容往往過于依賴基礎知識的堆砌，更新緩慢，削弱了課程的時效性和前沿性。

理論與實踐脫節：材料學科研究生的研究課題廣泛涉及新能源、半導體、納米、高分子及薄膜等多個前沿領域，但現有的專業實踐基地難以全面覆蓋，限制了研究生在專業實踐中的深入探索。同時，課堂教學過于偏重理論講授，缺乏對學生創新實踐能力的培養，降低了課程的吸引力和學生的參與熱情。

授課方式單一：在研究生課程教學中，教師往往占據主導地位，極少運用討論、實驗、調查、演講和翻轉等現代化、混合式教學方法，普遍使用的是“灌輸式”“滿堂灌”授課方法，而學生則處于被動接受的狀態，難以激發學生的學習興趣和主動性。此外，傳統的考核方式也過于死板，過分依賴考試成績，忽視了對學生綜合素質和實踐能力的評價。

研討式教學實施不力：盡管有嘗試引入研討式教學，但實際效果并不理想。課堂上仍以教師講授為主，討論環節不足，未能充分發揮研討式教學的優勢。這主要是因為研討式教學對教師和學生都提出了較高的要求。一方面，授課教師需要廣泛閱讀最新的學術文獻，確保教學內容的時效性和前沿性，同時在教學內容的構建上，需兼顧深度與廣度；另一方面，學生在參與前沿討論課時，往往面臨基礎知識和動手能力不足的挑戰。例如學生難以無障礙閱讀英文文獻、對相關專題的基礎知識了解不夠深入等。

三" 以材料學科前沿課程為例，探索研究生教學體系新模式

為了適應新的發展需要，亟需探索學科前沿課程新的教育教學理念，建設創新性的學科前沿課程，培養具有多元化、科研創新能力的卓越人才。具體到材料學科前沿課程，其不僅承載著廣博的知識體系與復雜的學科結構，更是連接理論探索與實踐應用的橋梁。必須堅持理論與實例并重的原則，在講清楚基本知識的基礎上，要特別重視案例教學，將現實生活中的材料與理論知識聯系起來，以增強學生對材料專業的興趣，激發學生學習材料專業的潛力。

（一）" 課程改革思路

針對研究生學科前沿類課程的獨特性質，必須采用教學手段的多元化與創新策略。具體地，教師靈活采用課堂講授、深度小組討論及專題匯報等多元化的教學模式，構建互動性強、啟發性高的學習環境。在此環境中，鼓勵學生積極提問、獨立思考與深入探索，旨在促進學生對新材料前沿領域的深刻理解與濃厚興趣。

在課程內容構建上，著重強調前沿理論的引領作用，積極引入新能源、新材料及新技術的最新進展，以此拓寬學生的專業視野，使其能夠緊跟時代步伐，把握學科前沿動態。為進一步優化教學效果，積極建設校園網上的精品資源共享課程平臺，實現教學資源的全面開放與共享，為學生提供便捷的自主學習與復習鞏固途徑。教師通過平臺實時分享最新的研究成果與行業資訊，確保教學內容的時效性與前沿性。同時，為促進教師間的學術交流與合作，考慮建立教師學術交流平臺，為教師搭建資源共享、經驗交流的橋梁，有助于形成濃厚的學術氛圍和強大的教學科研合力。

在教學方式的創新上，因材施教，根據課程內容與學生特點，靈活采用多樣化的教學方法。對于基礎理論知識的傳授，以課堂講授為主，但注重穿插即時討論，以增強課堂的互動性與學生的參與度，確保知識體系的系統性與連貫性。而在探討國內外研究現狀時，采用系列化主題報告的形式，鼓勵學生以小組合作的方式，自主搜集資料、設計研究方案，并撰寫報告進行課堂展示與深入討論。

（二）" 主要實施策略

1" 高水平學科前沿專題模塊優選

為了充分發揮學校、學院及教師的研究優勢，并有效提升學生的學術研究素質，采取專題教學模式。在選擇專題時，做到有的放矢，既不過于寬泛導致內容淺顯，也不過于狹窄而限制了學生的視野。根據總體課時安排，確保每個專題都能獲得至少3個課時的深入探討。當前，我們采取專題教學模式，每學期設定15個專題，每個專題緊密圍繞一種先進材料或領域展開。這些專題的選擇緊密依托教師們的科研經歷與最新成果，確保了教學內容的前沿性、實用性和深度。根據教師的專長和研究成果，指派最適合的教師擔任相應專題的任課老師，以確保教學質量和學術權威性。

在教學過程中，結合教師科研經歷與成果，注重引入高水平的前沿文獻，讓學生直接接觸到材料科學領域的最新研究成果和動態。同時，結合案例教學方法，將現實生活中的材料應用與理論知識緊密結合，通過生動的案例分析，幫助學生更好地理解和掌握理論知識，并激發他們對材料專業的興趣和潛力。

2" 基礎理論知識補充學習

針對學生在學科前沿專題中基礎理論知識儲備不足的問題，建立一個全面且結構化的線上資料庫，該資料庫不僅包含各專題的閱讀和討論材料，還將重點補充每個專題所需的基礎理論知識。這些資料將以易于理解和自學的方式呈現，如視頻教程、圖文解析、PPT講義等，以便學生根據自己的學習進度和需求進行自主學習。在資料庫中增加交互功能，如在線測試、討論區、問答板塊等。同時，后臺系統將收集并分析學生的學習數據，以便了解學生的學習需求和學習效果，從而不斷優化教學內容和方法。在課程開始時，還預留1～2課時進行基本文獻檢索、閱讀和寫作等通用知識的講授和訓練。通過系統的學術研究基礎技能培訓，提高學生的學習和研究效率。

在各專題講解中，穿插進行專業知識和科研技巧的交流。通過分享教師的科研經驗和成果，學生可以學習到實用的科研方法和技巧，為未來的科研工作打下堅實的基礎。同時在教學過程中，密切關注學生的學習情況和反饋，靈活調整教學計劃，比如適時增加補充講解或調整教學進度，以確保學生能夠跟上課程節奏并真正掌握所學知識。

3" 開展學術報告式前沿討論

學術專題報告與討論作為一種高效的教學策略，能有效拓寬學生的課外視野、豐富課程內容、接軌研究前沿。采用分組模式，通過學生的自主報告與深入討論，有效提升其前沿知識的感知與把握能力。每次專題授課之后，特設1至2個學時，供學生展示研究成果、交流見解。為確保匯報與討論的質量與深度，在討論課前通過前置課程學習或自學任務，確保學生已掌握必要的基礎知識及外語交流能力。同時，布置針對性的閱讀材料，為學生參與討論奠定堅實基礎。在前沿討論的最終環節，對學生的學術報告進行細致評估與反饋，旨在加深學生對材料科學前沿動態的理解，并明確指引具有重大研究價值的方向，徹底摒棄“只講不評”的傳統弊端。

為了進一步提升教學效果，還可以嘗試利用智慧教室的先進設施，設置多個小組討論區，保障組內與組間交流的無縫銜接，從硬件層面增強教學的互動性與實效性。

4" 教學過程與實踐結合

在學術報告活動中，除了教師根據專題指定的主題，還鼓勵學生自主發掘個人興趣所在的現實問題，通過提煉核心挑戰、探索解決方案的過程，引導學生自我思考與討論，促使學生具備相當的專業知識和技能，而后逐步剖析、驗證進而解決現實問題。此外，為讓學生更直觀地了解未來職業環境，可以針對特定專題組織實地考察與參觀活動，與相關企業建立聯系，使學生親身體驗并熟悉未來可能從事的崗位內容，為就業之路鋪設基石。

為拓寬實踐教學的廣度與深度，建議擴大研究生實踐教學基地的覆蓋范圍，特別是在新能源、半導體、納米技術等前沿領域，建立校企聯合培養平臺，為研究生創造更多將理論知識應用于實踐的機會。同時，定期邀請校內外知名科研專家舉辦專題講座，搭建學生與行業領軍人物直接對話的橋梁，旨在拓寬學生的學術視野，激發其科研創新的熱情與潛力，為未來的學術與職業生涯奠定堅實基礎。

5" 增加創作類課程專題

科研論文與專利作為科研成果的核心展示載體，其撰寫技巧對于研究生而言是一大挑戰。為了提升學生的寫作能力，學科前沿課程還將納入創作指導專題。具體而言，可設置科研論文寫作課程，為期2學時，全面覆蓋科研論文的核心要素，包括其重要性、優秀論文的標準、提綱構建、標準化的編寫格式、精確嚴謹的語言表達、研究工作的創新性闡述、研究背景的深入介紹、數據收集與分析方法的清晰說明、研究結果的直觀展示與深度分析、圖表設計技巧及不可或缺的學術道德規范。

此外，還應增設約2學時的專利寫作指導課程，結合專利申請說明書的實例，重點講解發明名稱的精準選取，專利申請說明書的具體要求、組成部分及其撰寫策略。尤其要注重發明專利的新穎性與創造性要求，深入剖析專利與科研論文在目的、內容呈現及法律保護等方面的關鍵差異，以幫助學生更好地理解并掌握這兩種重要科研成果展示形式的撰寫技巧。

6" 教學考核方式和課程評價改革

傳統的教學考核方式往往局限于教師依據考試大綱出題，學生則圍繞既定知識點進行應試準備，這種模式下，考試題目及標準答案的固定性不僅束縛了教師采用多元化考核手段的能力，也抑制了學生創新思維與科研探索精神的培養。針對前沿學科的專業課程，實施多元化的成績評價體系，具體包括筆試、課堂報告及書面論文等多種形式。筆試，作為傳統的書面考試形式，它側重于檢驗學生對基礎理論知識的掌握程度，確保學生具備扎實的學科基礎；課堂報告，在教學計劃中融入定期的課堂討論環節，鼓勵學生深入研讀指定或自選的前沿文獻，總結其創新亮點、優勢與不足，并探索可能的改進方向，這一環節不僅鍛煉學生的文獻綜述與批判性思維能力，還促進班級內的知識共享與思想碰撞；書面論文，課程尾聲時，設定前沿研究課題，鼓勵學生撰寫論文，要求學生通過廣泛查閱并深入分析文獻，最終產出具有創新見解的論文作品。上述三種考核方式的綜合應用，旨在全面、客觀地評價學生的學習成效。

同時，結合學生學習反饋與互聯網數據追蹤技術，實現對學習過程的持續監控與評估，其目的超越了單一的分數評定，更在于引導學生自我反思，優化學習策略。教師則據此靈活調整教學策略，及時發現并解決教學中的問題，形成一個動態調整、持續優化的教學閉環，推動教學質量與學生學習效果的雙重提升。

四" 結束語

基于學科前沿視角的課程改革對于提升教學質量與培育復合型材料專業人才具有深遠的意義。材料學科前沿課程改革的核心在于強化學生的自主學習與課堂交流討論，輔以教師的精講與個性化指導，從而充分發揮學生在課堂中的主體作用。同時，可以將科研論文與專利寫作融入前沿課程體系之中，通過多樣化的作業形式如文獻閱讀報告、項目研究方案設計及研究論文撰寫等，對學生進行系統性的科研能力訓練與實踐。

立足于此，通過材料學科前沿課程的學習，學生不僅能夠全面掌握材料學科的基本理論框架，深刻理解該領域的研究現狀與發展趨勢，并對當前熱點新型材料有較為全面的認識，為研究生階段的科研工作奠定堅實的知識基礎；還能在未來的職業生涯中，更加高效地自學材料領域的新知識、新技術及新工藝，為其持續的專業成長與創新能力培養奠定良好的基石。

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