中美教学模式在能源材料专业课程中的融合

许程，范贺良，张含卓

（中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州221116）



中美教学模式在能源材料专业课程中的融合

许程，范贺良，张含卓

（中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州221116）

针对能源材料国家级特色专业，以其核心课程之一“薄膜材料与技术”为例，进行中美教学模式融合的教学改革。通过优化授课内容、紧密联系科研、引入美式考试模式和发展系统教学理论等四部分，实现中美教学模式的初步融合，为国内高等教育中存在的一些问题提供解决思路，并为培养高素质专门人才和拔尖创新人才提供支撑。

特色专业；能源；薄膜；教学模式

一、引言

能源、材料、信息和生物技术是高新技术竞争的核心领域。当前，能源的稀缺已成为各国关注的焦点，能源争夺往往是纠纷甚至战争的根源。同时，随着社会的快速发展，材料越来越成为高科技产业的基础，对社会进步起到了决定性的作用。从另一角度讲，材料的发展状态决定了一个领域乃至一个国家科技的整体水平。基于此，能源与材料结合而成的“能源材料”具有更大的价值与意义。2011年，我校的能源材料获批国家级特色专业建设点，“薄膜材料与技术”是该专业体系内的核心课程之一。

薄膜材料不断发展，新技术与新成果层出不穷，这些进展与科学研究是分不开的。这种高技术含量的学科也对专业人才的培养提出了更高的要求，不仅需要掌握相关基础知识，而且需要掌握科学的研究方法，并具有一定的研发与创新能力，这是“薄膜材料与技术”这门专业课的难点。众所周知，欧美国家特别是美国代表了当今材料科学的最高水平。除了有近百年积累起来的研究基础，其高校的教学模式和人才培养也必然有值得借鉴的地方。以佐治亚理工学院、埃默里大学、加利福尼亚大学伯克利分校和孟菲斯大学等四所高校为代表，通过对这些高校做的长期调研，初步了解了他们的教学模式。需要注意的是，如果完全照搬国外的教学模式，可能会对国内的学生造成一定负面影响。因此，能否适度的洋为中用，尝试中美两种不同教学模式的融合，以“薄膜材料与技术”教学改革为例，彰显出能源材料国家级特色专业中的“特色”？

二、国内高等教育存在的问题

当前，国内高等教育存在以下问题：（1）学生认为学到的有用知识越来越少；（2）对专业知识的学习兴趣持续下降；（3）学习目标仅仅是获得高分；（4）师生关系变得淡漠与紧张。这些问题的存在最终导致学生的整体素质不断下降。因此希望通过在美国的调研工作，并结合在国内从事课程教学的实践与体会，借助“薄膜材料与技术”改革尝试，一方面为解决上述问题提供一点新的思路，另一方面也希望藉由此次探索，切实有效地提升能源材料专业学生的综合分析能力、研究创新能力、工程实务能力和终身学习能力，为培养该领域高素质专门人才提供支撑。

三、中美教学模式融合的思路

以能源材料专业体系内“薄膜材料与技术”课程为例，进行中美教学模式融合的教改探索，主要思路体现于以下四部分：

（一）由于“薄膜材料与技术”属于能源材料体系，必须体现能源材料专业“特色”，在授课内容上就需要不断优化，在薄膜材料基础、薄膜材料应用和就业热点需求等三方面下大力气。（1）依据该专业学生的基础和需求，在课程中重视能源材料领域的传统薄膜材料，所讲内容细致到位，使学生掌握薄膜材料的基础知识，包括其传统制备方法，如真空热蒸发法、电子束蒸发沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、溶胶凝胶法等知识，通过掌握这些知识，奠定进一步深入了解薄膜材料的基础；（2）薄膜材料是一门与生活联系非常紧密的课程，其在日常衣食住行方面的应用也非常广泛，授课内容中需要加强该方面的介绍。同时，在现代化工业应用上薄膜材料也不同或缺，需要为学生提供相关方面的知识。通过在生活和工业上的应用讲解，让学生学习到更多的有用知识；（3）紧密结合学生的就业需求，“薄膜材料与技术”属于我校开设的新专业课程，学生在未来的就业需求上比较迷茫。因此，在授课内容中需要不断调整，并根据当时就业形势与社会需求，通过授课内容的选择和优化提前为学生解惑与增加信心。如与薄膜材料相关的太阳能电池、锂离子电池、光学薄膜材料、能源类的半导体薄膜等就有不少口碑好效益好的企业，在介绍材料的同时，也为学生介绍企业的情况与相关产品，提升学生学习的积极心态与学习动力。

（二）“薄膜材料与技术”是专业课，相比于基础课而言，与科研联系更为密切。我们提出了展示个人新科研成果、介绍科技发展动态和在课程中引入精心设计的实验课，三位一体激励学生学习兴趣。（1）科研成果的介绍，需要教师不断提升个人科研的质量，这也是近年来提倡的教学与科研相长。本教学团队承担教学任务的同时也活跃在科研第一线，取得了丰富的科研成果，如承担有国家自然科学青年基金、江苏省自然科学基金面上项目等，入选江苏省“青蓝工程”青年骨干教师，江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象。如果将获得的成果深化、应用于教学，相信可以为学生提供足够的、新颖的专业知识；（2）高新科技的神秘性是激励学生兴趣的动力源之一，引入与薄膜材料相关的最新发展动态，激发学生的创新能力和学习热情。例如，薄膜材料的发展非常迅速，在一些科技含量较高甚至概念化的能源设备上常常用到，如一些新型的光电功能薄膜，未来用于实现激光约束核聚变的大型高功率激光系统中的薄膜材料，这些最新的科学知识及技术动态将会对学生的兴趣起到激发作用；（3）尽管目前的培养方案中已开设有一些实验课，但是与“薄膜材料与技术”课程紧密结合的实验课不多。通过在美国的听课经历，以及与师生的探讨交流，发现很多受欢迎的专业课教师在介绍自己的科研成果时，除了常见的口头介绍、PPT讲解、视频观看，还有现场实验甚至直接带学生去实验室开展小型的实验。这种与课程直接相关的实验往往深受学生喜爱，而对于知识的讲解传授又能起到事半功倍的效果。在我们近年的课程教学中，也尝试引入了一些视频实验，学生反响强烈，兴趣高涨，非常希望有机会亲自动手实践。

（三）引入美式的多次多形式考试模式，学生成绩的评价不仅仅依赖于最终的期末考试，通过每学期四次左右多形式的考试来评定成绩，让学生真正学有所得，也使最终成绩与知识获取两者尽可能等同。（1）我国高等教育上存在一定的误区，表现为对学生的要求越来越低，甚至取消了期中考试，减轻学生的负担。通过在美国高校课堂教学的调研发现，学生的辛苦程度要大得多，以佐治亚理工学院为代表，一学期以五门课计算，每门课几乎每月一考，一学期按五个月算，每个学生几乎要准备二十五场考试。这和我们国内大学相比，简直不可想象的，但这可能也是造成中美两国高等教育质量差距的根源；（2）国内现在实行的学生对授课教师的评价将会直接影响教师的评奖、工资甚至职称，这也影响了广大教师对学生严格要求的积极性。事实上，美国高校学生也给教师评价。这就提出如下问题，国外这么多的考试诚然能够提高学生的水平，那么学生的学习心态究竟如何，学生对老师的评价又会如何？通过与国外学生的交流发现，多次考试看似增加了学生的负担，但是由于每次知识点都是现学现考，最后的期末考试学生反而非常轻松，对教师的评价并没有因为考试次数的增加而降低。当然，国外师生之间的交流也远比国内要多，也往往以更加平等和开放的方式来进行，在一定程度上使师生关系变得融洽与和谐。

（四）借鉴美式教学中更多的师生互动交流，改进我们前期已构建的交互式课程教学理论框架，在教学过程中逐渐完善并发展出一套系统的教学理论，体现专业特色与个人特色。（1）在国内高校工科教学中，往往出现照搬书本，或更多的依据教师个人喜好来施教，而欠缺了基本的系统教学理论。在我们前期的“薄膜材料与技术”教学实践中，已经尝试构建了初步的交互式课程教学理论框架，包括以下三个部分：1）教学交互，教师的教与学习者的学之间的多维度、多流向的信息交互；2）环境交互，强调教学环境在提高学习者知识与技能方面的重要作用；3）情感交互，侧重考虑学习者的心理状态，调动学习者积极向上的学习态度。基于中美两种教学模式的融合，通过课堂实践，对上述理论进一步优化与完善；（2）在完善交互式课程教学理论的同时，反过来再利用该理论指导教学实践，形成了双向的良性的螺旋上升式的演化。在这样的教学相互促进的过程中，努力形成教师自身的个人特色，并逐渐提升整个能源专业的教学效果，完成彰显特色专业中“特色”的最终目标。

四、结论

针对我校的能源材料国家级特色专业，提出了中美教学模式融合的尝试，通过优化授课内容、紧密联系科研、引入美式考试模式和发展系统教学理论等四部分研究与实践，藉以解决国内高等教育中存在的问题，培养出高素质专门人才和拔尖创新人才。

（注：本文系中国矿业大学教育教学改革与建设一般项目，项目编号：2015YB44）

［1］李庭华，从材料中来，到材料中去——探索教学模式，提高课堂效率［J］.新课程学习，2012，（9）：18-20.

［2］叶志镇，张银珠，黄靖云，汪雷，以科研促进《薄膜材料技术与物理》专业课程的教学改革［J］.材料科学与工程学报，2010，（28）：474-476.

［3］陈一胜，张雪辉，朱志云，材料科学工程专业教学改革研究——基于MOI人才培养模式的探讨与实践［J］.中国电力教育，2011，（19）：28-30.

［4］毕凤琴，王勇，郭光伟，张旭昀，材料科学与工程专业教学中实施STS教育探讨［J］.中国冶金教育，2012，（6）：35-36.

［5］廖冬梅，顾昌，石端伟，郭新立，巫世晶，建设学科交融式的创新实践教学体系［J］.实验技术与管理，2012，（8）：151-153.