基于应用型创新人才培养的研究生课程《功能材料》教学改革与实践

2020-07-13杜庆洋张明伟白佳海李成峰孙海滨乐红志

山东化工 2020年11期

杜庆洋，张明伟，白佳海，李成峰，孙海滨，郭学，乐红志

(山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 255049)

1 教学改革背景

随着我国经济和科学技术的发展，高素质工程技术人才在社会中起着越来越重要的作用。高等教育作为高素质工程技术人才培养方式，担负着培养各类高质量人才、创造高水平科研成果、提供一流社会服务的重任，在建设人力资源强国进程中具有重要的战略地位[1]。随着经济社会的发展以及注重培养学生个性特点的教育趋势，作为高等教育核心的课程体系应适应新形势，进行课程改革已成为21 世纪高等教育改革的重要课题。

功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级起着重要的促进作用。因此，《功能材料》是材料科学与工程学科硕士培养体系中一门核心专业课程，在硕士研究生功能材料基础知识、工程实践能力和创新精神培养过程中起着举足轻重的作用，是实现材料科学与工程硕士培养目标的一门重要课程[2]。

《功能材料》是一门理论性和实践性都非常强的课程[3]。目前，国内外高校该类课程的教学主要偏重于基础理论学习，导致理论脱离实际，研究生虽然掌握了功能材料的基础知识，但是却缺乏对工程实践的深入理解。由于该课程包含多种类型材料，涉及内容多，实际应用过程中的影响因素多，传统的教学和训练不利于提高研究生运用所学知识分析和解决问题的能力。

本文通过建设和完善研究生专业课程《功能材料》的授课内容与实验教学体系，构建以学生为主体，能够激发学生自主学习兴趣的任务驱动教学课堂授课模式，建立注重考察学生学习过程、实验能力和材料综合素质评价相结合的考核方式，提高材料材料科学与工程学科研究生的综合素质和创新能力。

2 课程改革方案

《功能材料》课程改革以培养理论基础扎实、应用型创新型高级人才为目的，课程改革包含教学课程教学内容的选择与优化，数字化教学资源的开发与建设，课程教学模式的改革，考核方式改革，理论与实践的一体化建设等方面。

2.1 优化课程教学内容

根据现代新材料的发展趋势，系统梳理了功能材料的教学内容，选择9种典型的功能材料为授课内容，具体涵盖了电性功能材料、磁性功能材料、光学功能材料、敏感材料、新型能源材料、超导材料、化学功能材料、生物医学功能材料和智能材料，每种材料讲授内容见表1。授课时以材料性能为主线，理顺教学内容的内在逻辑联系，在保持课程基本概念、原理、工艺及其技术特点系统性的基础上将新知识、新理论、新技术和新工艺引入到教学内容中，制定满足实践型和创新型人才培养目标的教学内容。

表1 《功能材料》的授课内容介绍

2.2 改革课程教学模式

以任务驱动教学法取代以往教师照本宣科、填鸭式课堂教学方式。将任务驱动教学模式应用于《功能材料》课程教学，通过合理设计教学任务，使学生在完成任务过程中整合知识、掌握基础理论，培养创新性思维和独立分析问题、解决问题的能力，最大限度调动学生主观能动性。

2.3 增设实验环节

进行课程理论与实践的一体化建设，根据学生特点和实验室条件，在课外开设“功能材料实验”，包括功能催化材料的制备、介电陶瓷的制备、新能源电池材料的制备和纳米核壳结构药物载体的制备。通过实验环节加深学生对理论知识的消化理解，提高其动手能力，分析问题和解决问题的能力，强化培养研究生的工程素质和创新能力。

2.4 改革考核方式

考查研究生功能材料基础知识的同时，还要注意考查学生的综合能力。以过程考核为主，将学生在教学中每一个环节的表现都纳入成绩考核(表2)。通过综合考核评价，全面考查研究生的综合能力和实际水平，培养出高素质的实用型人才。

表2 《功能材料》课程考核方式

3 实施效果

3.1 学习内容融合渗透，提高了研究生功能材料知识面的深度和广度

功能材料内容广泛，授课内容将包括电性功能材料、磁性功能材料、光学功能材料、敏感材料、新型能源材料、超导材料、化学功能材料、生物医学功能材料和智能材料等方面，可以使研究生学习到不同材料的特点、性质和应用，拓宽学生在材料方面的知识面，同时在授课时加强功能材料学科前沿知识的介绍，结合实验研究，也增进了研究生学习功能材料的深度。

3.2 实现了“以学生为中心”的教学方式，提高了研究生自主学习的兴趣

根据学生所学专业方向，围绕功能材料生产工艺，原料与组成、结构与性能、应用，设计一系列的教学任务贯穿于整个教学过程。通过学生主动学习和教师引导相结合的教学模式，让学生在完成“任务”的过程中，掌握功能材料的基本概念、生产工艺、产品结构、性能和应用等知识。多元化考核方式的实施促使研究生更加注重全面发展，提高了其材料综合素质。

3.3 以实践强化理论教学，提高了研究生的实践能力和创新意识

课外开设“功能材料实验”，让研究生到实验室开展功能催化材料的制备、介电陶瓷的制备、新能源电池材料的制备和纳米核壳结构药物载体的制备。研究生在在实验过程中更加深入的了解了所学的各种材料，尤其是强化了各种功能材料的制备过程，锻炼他们的操作技能，熟悉了各种材料制备的仪器设备和性能，在提高研究生的实践动手能力和创新能力的同时，也通过实践强化了功能材料的基础知识学习。