《功能材料学》课程建设的探索

李妍+连慧琴

摘要：本文对《功能材料学》的教学改革进行了探索。通过优化教学内容，采用“以学生为中心”的互动教学模式，强调过程考核，激发学生的学习主动性和积极性，提高课程的教学质量和教学效果。

关键词：功能材料学；以学生为中心；教学评价

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）51-0214-02

材料是社会发展的基础。在20世纪60年代以后，随着新学科的发展以及新技术的涌现，许多具有特殊功能的新材料被制造出来，例如结合了神经网络学、生物化学、信息技术、微致动技术等知识的智能材料。这些新材料的应用促进了社会的进步，提高了人们的生活水平[1]。为了适应这一发展趋势以及国家未来产业发展需要，2010年我国教育部设立了功能材料本科专业，属于材料科学与工程一级学科。北京石油化工学院是国内较早成立该专业的学校之一。功能材料是指具有一种或几种特定功能的材料，如磁性材料、超导材料、隐身材料、生物医用材料等，涵盖了电磁学、电子学、光学、生物医学等领域，是一门交叉学科[2]。在我校，功能材料学这门课不仅是功能材料专业的专业基础课，而且是材料科学与工程学院的三年级学生的一门选修课，可向各专业的学生渗透功能材料的知识和技能。《功能材料学》主要向学生介绍各种功能材料的成分、结构、性能以及应用，培养学生制备、表征各种类型功能材料的能力，并通过这门课程的学习，让学生了解功能材料领域的最新研究成果和发展趋势，使学生在毕业后胜任功能材料应用和研究方面的工作。结合作者对《功能材料学》课程几年的教学实践，对教学内容、教学方法和教学评价进行了思考和探索。

一、优化教学内容

功能材料覆盖面广，信息量大。如果按化学键把功能材料进行分类，可以分为功能金属、功能无机非金属、功能有机和功能性复合材料。如果按照物理性能分类，有电性、磁性、声学、光学等性能，单就电性材料而言，又有诸多内容，如导电、热电、半导体、超导体、压电、介电、铁电、热释电、电光等[3]。即使学生已经掌握了《材料分析方法》、《材料科学基础》等先修基础课，但是要想在有限的学时数内把所有材料都介绍到，无疑是困难的。在此情况下，就要立足本学校的专业优势，合理选取教学内容，并精心设计教学内容。北京石油化工学院是与石油行业密切相关的高校，在高分子材料领域一直具有行业优势，所以在构建知识体系上，首先以电功能材料作为主要内容，重点介绍导电高分子，高分子压电，高分子超导体，并拓展到具有电功能的金属和无机非金属材料当中，不但可以结合学生扎实的高分子专业背景，而且可以充分利用学校的专业试验条件，使学生对电性能材料有全面的掌握。其次考虑到当今，国内外对能源材料研究的热潮，以及本学院在能源领域的研究基础，对锂离子电池、超级电容器、太阳能电池、燃料电池等能源材料进行重点介绍，既可以为学生的深造打好基础，又可以为将来的就业提供指导。为了确保课程体系的完整性，可对化学功能高分子材料，如离子交换树脂和医用高分子材料作一般介绍。

二、教学方法：从“以教师为中心”到“以学生为中心”

“师者，传道受业解惑也”，传统的教学方法是以教材为核心，以教师为主导的一种模式，主要是教师根据自身的专业背景，结合教材的内容，向学生讲解。这种模式，在介绍新术语、新概念、新理论时仍然是行之有效的方法，教师可以凭借深厚的专业背景，将新概念的专业内涵和外延介绍给学生，缩短学生掌握的时间[4]。但是不可否认的是，这种模式下，学生是被动的接受，而且教学效果很难判定。因而在讲授《功能材料学》这门课时，采用多元的教学方式，积极推动“以学生为中心”的教学模式[5]，加强与学生的沟通、交流和探讨，激发学生的自主学习积极性。首先，将传统授课方法与新教育技术相结合。在当今的互联网时代，手机等移动智能设备在学生中普及，将移动教学工具，如蓝墨云班、雨课堂等课程/学习管理系统纳入教学中，可以加强教师和学生的互动，提升课堂教学体验。通过这些电子平台，教师可以发布课程大纲，推送课前预习课件、视频、电子书、学习任务。课堂上实时答题、测验和考试，通过沟通和及时反馈，随时掌握教学效果。同时也可以实现课上和课下的课堂讨论，教师和学生、学生之间可以互相提问，探讨问题，进一步发起协作项目学习，促进学生主动思考，提高探究能力。其次，心里学表明人对图像、动画的接受程度要远远大于听到的大段话语。特别是功能材料的应用范围比较广，如超导材料在交通运输、国防、医学检测、地质探矿等领域都有应用，通过图片的展示，学生对学习内容有了直观的了解。在介绍超导现象和基本特征时，导入磁悬浮的动画，完全抗磁性导致小线圈悬浮在空中，奇特的现象不仅可以激发学生学习的兴趣，也加强了理论知识的掌握。

最后在丰富教学内容的同时，积极推动学生学习的主动性。在教学过程中，结合教育目标，精心设计教学情景，将主题探讨和试验操作的教学方法引入课堂。结合课堂内容，教师可以设立主题，引导学生进行小组讨论。如在锂离子电池介绍过程中，可以引导学生思考：锂离子电池应用的安全隐患来自哪几个方面？如何解决？也可以鼓励学生自己提出与锂离子电池相关的题目，以小组的方式进行文献查阅和资料收集工作，然后对文献信息整理、加工，凝练出自己的观点并表述出来，大家共同探讨。这种方法可以调动学生的主动性，并可以拓宽视野，提高兴趣，了解前沿领域的发展，也培养了学生的创新能力。北京石油化工学院每年都开展大学生科学方法训练活动，鼓励学生将学到的功能材料知识和学校的专业实验室结合，设计、制备并检测获得的材料，这样在实践中通过不断发现问题，解决问题，培养了学生的科学思维能力，锻炼了学生运用知识和创新知识的能力。

三、综合的教学评价

教学评价是教学过程的重要环节之一。如果完全以一张期末考卷来考核，学生的考前突击、死记硬背等不能反映他们的知识应用能力。为了全面反映学生的学习水平，《功能材料学》这门课注重学生学习过程的考核，包括课程参与程度和期末综合考试成绩两部分。课堂討论+回答问题（10%）、课后作业（20%）、小组作业（20%），并在各环节建立考核评价量表，并依此给出相应分数。期末采用闭卷考核的方式，成绩占50%，多以论述为主。不以一张卷子定成绩，鼓励学生多动手，勤动脑。紧跟各个教学环节，增强主动性，培养学生分析问题、解决问题的能力，促进学生综合素质的提高。

《功能材料学》课程在教学实施中，立足学校的专业特色，结合功能材料的发展趋势，合理选择教学内容，推进以“学生为中心”的教学理念，以成果为导向，探索出一条行之有效的课程教学模式，提高教学质量，发展学生的综合素质。

参考文献：

[1]杨亲民.新材料与功能材料的科技兴业与可持续发展[J].高层论坛，2005，2（1）：24-30.

[2]连慧琴，崔秀国.功能材料导论课程教学探索与实践[J].科教文汇，2013，（4）：66-67.

[3]朱敏，朱钰方.《功能材料学》课程全英语教学改革初探[J].教育教学论坛，2015，（3）：61-62.

[4]王琳，李成威，陈书文，金辉.功能材料概论课程教学改革[J].中国冶金教育，2015，（2）：23-25.

[5]王伟，袁书杰.对实施互动式教学的几点思考[J].石家庄职业技术学院学报，2012，（4）：50-52.

Abstract：In this paper，the teaching reform of function materials is studied. Through optimizing the teaching content，the interaction of "student centered" teaching model，emphasizing the process of assessment，to stimulate students' learning initiative and enthusiasm，improve the teaching quality and teaching effect of the course.

Key words：functional materials；student centered；teaching evaluation