《功能材料》课程项目化教学与改革探索

程 菲

(河北工业大学化工学院，天津 300130)

面对全球高新技术产业发展的热潮以及知识经济时代的来临，以市场需求为导向培养适应新经济形态的应用型人才势在必行。而当今面对新科技革命的发展和新兴产业的出现，新环境的发展需要大批高水平的应用研究人才和技术开发人才，高校是培养国家所需要的综合型人才的丰沃土壤，是推动实现人才强国的强劲支撑，加快推进新工科建设，注重高校人才培养跨学科思维和创新能力，推动高校人才培养面向产业需求转型。教育部积极深入推进新一代工科工程建设，明确提出要把高校教育建设作为人才培养的一个中心点，这也就对高校的课程建设提出了更高的战略目标[1-2]。我校积极参与探索和引入新工科建设理念，并立下为国家培养和输送优秀创新技术人才的目标。《功能材料》是本校应用化学专业面向本科生和硕士研究生的一门相当重要的专业课。开设它的主要目的是使在校学生系统掌握各种功能材料的组成与结构、制备方法、功能特点和内在的原理机制以及它们的应用领域等，而且充分理解材料的结构与功能之间的重要关系。《功能材料》作为一门深度交叉的前沿技术学科，该门课程内容展示的功能材料类型主要包括电功能材料、敏感材料、超导材料、磁性功能材料、新能源材料、智能材料、化学功能材料、生物医学功能材料、光学功能材料等，涵盖范围较广泛，为将来从事功能类材料研究的学生拓宽了前瞻视野，奠定了必要的理论和技术基础。功能材料是推动新材料产业发展的核心，是推动社会经济发展、全面提升综合国力和早日实现强国之梦的理论支撑和技术指南[3-4]。特别是继21世纪以来，功能材料早已成为了全球新型材料研究技术发展的重要参考和研究重点，并一直是推动全球高新技术发展中国家战略性技术竞争的焦点。因此，大学生上好这门课具有及其重要的现实意义。

1 《功能材料》课程教学的现状

在《功能材料》的传统课程教学中，教师通常以口头讲授为主，以板书和多媒体课件(包含图片、小视频和动画)作为辅助工具。但是，因为该门课程所包含的材料类别十分复杂，制备工艺流程繁杂并且应用领域广泛，对于难以理解的概念学生容易产生挫败感，对知识的有效接受度大大降低，这对接下来的教学更是百害而无一利。 基于此，昌吉学院物理系张教授充分利用雨课堂这一智慧教学工具，在课外预习与课堂教学间建立沟通桥梁，实现实时线上课堂互动，并同时结合板书分层次、按部分地列出课程包含的重要知识结构提纲，借助幻灯片(PPT)课件使学生直观的掌握和理解所学内容，从而帮助基础知识水平较低的学生，继而有效提高课堂学习质量。每节课程结束后，教师能够将课堂中需要思考讨论的问题以及课堂的知识重点通过雨课堂发布补充材料和综合练习题，为师生提供个性化报表、自动任务提醒，从而使得学生全面掌握课堂所学到的知识，有利于开创学生思维达到学以致用的目标[5]。内蒙古大学化工学院创新地采用了“互动式”教学模式对《功能材料》课程教学进行了改革与探索，在教学过程中教师处于主导地位，引导学生在生动的系统教学过程中确定方向，而学生处于主体地位，是创新课堂改革的核心组成部分。采用多媒体视频课件教学演示和课堂板书理论讲解互动相结合的教学方式，给学生们留出一定的运用逻辑思考学习的时间，同时还采用数字动画、视频等多种影像教学资料形式辅助教师课堂教学讲授，把当前课程整体设计中的一些教学关键点和难点更加直观高效地表达出来，从而提高学生学习的主观能动性。并通过结合学生在生活中常见的实例提出问题，引导学生积极思考并自由讨论，使全体学生在愉悦轻松的课堂教学氛围中掌握所学知识点[6]。随着时代的发展，《功能材料》课程的教学方式和方法急需改革和创新，以顺应当今全球功能材料快速发展的大趋势和新时代下对于高校新工科人才培养的重视。“工学并举”一直是我校的立学之本，韩旭校长于2019年在《中国高等教育》发表了一篇名为《坚持工学并举办学思想推动学校新工科建设》的文章[7]，文章中明确指出要为加快建设世界重要人才中心和创新高地贡献力量，构建创新精神与创新能力教育平台，深化教学内容和体系改革，充分鼓励高校学生勇于开拓创新，积极主动参与创新实践活动，使“工学并举”办学思想在高校高水平研究型人才集聚中的指导作用得到进一步推动和加强。此外，教师还应转变观念，顺应国家教育改革要求，“以产出为导向”、“教学以人为本”以及“以学生为中心”实施课堂改革，提升教学质量，培养全面型创新人才[8]。因此，《功能材料》课程在教学中应不断拓宽其应用领域，高校教学得以与高科技企业的功能材料产品相结合，并以此为基础进行讲授。在此门课程中引入科研实践环节部分，坚持校企合作和产教融合是使得这门课获取成功的关键所在，这也与我系培养具有工程背景专业人才的目标和建设一流专业的目标相契合。

2 《功能材料》课程教学的改革与探索

我们以工作过程为导向对《功能材料》课程进行项目化教学改革与探索，如图1所示，对具体方案中每个环节的把控，研究若干环节存在的关键问题，验证项目化教学改革的合理性，并不断对教学方案进行完善，以期提高该课程在今后的应用性以及实践性，更好地激发学生们的学习兴趣，使学生们充分了解到功能材料的实际应用价值和研究功能材料的重要的现实意义，以“做”促“学”，学以致用，实现学生对于新知识的自主学习能力以及对其职业能力的培养。

图1 技术路线图

2.1 教学情景的确立

确立教学情景的部分主要涉及到教材和教师团队的确定以及结合企业的相关技术需求进行课程模块化分类，这也是项目化教学的关键所在。通过对天津和河北省周边高科技产业区园区比如唐山曹妃甸工业区、沧州临港经济开发区、天津滨海经济技术开发区等学生实训基地进行全方位调研，了解涉及相关的功能材料的业务及模块，同时充分了解企业在相关方向存在的技术问题并结合本专业学生的就业情况，对功能材料教学内容中的所涉及每章节内容进行详细的划分，整合并分类不同领域功能材料的模块，与企业的实际生产进行相应对接，同时合理分配每一模块的教学课时。目前我们对企业涉及功能材料领域进行了细致的分类整合，对企业反馈的问题进行了分析，此外还有其他企业与我们达成了合作意向，如乌海宝杰新能源材料有限公司和河北康庄环保科技股份有限公司等。在教材方面，可以选择2～3种合适的《功能材料》教材作为课程使用主要教材，5～6种教辅用书和相关方向期刊、网页等多种线上线下资源作为学生拓宽思路所用。并且，应充分利用学校的信息化课堂教学工具，将复杂的信息技术手段融入到PPT中以不断增强课堂教学效率，利用板书绘制《功能材料》课程知识架构，借助PPT将课程中晦涩难懂的基本知识点和重难点直观、生动地输出，帮助学生理解到位。此外，还应鼓励学生积极利用多种方式学习功能材料的相关知识，以达到最优的教学效果。《功能材料》课程项目化教学的教师队伍由具备丰富的实际生产实践经验的企业科研工作者和学院承担国家纵向科研项目的专业教师组成，二者优势互补，教学过程主要包含学生思考并需动手实践的任务和科研任务，以及教会学生必须掌握的书面知识的课程，将课程中的知识点有机地分解为多个部分，依此制定适合本专业学生的教学情境。

2.2 项目化教学的执行

区别于传统的输入式教学模式，利用项目化教学将传统的课程体系中的知识内容与生产实践相结合，有机地将教学内容转化为若干个工作项目，之后教学工作围绕项目展开，激发学生的学习兴趣，引导学生在完成项目过程中，自主学习掌握理论知识和实践技能。课堂教学执行可以借助翻转课堂的模式，坚持“以产出为导向”、“教学以人为本”和“以学生为中心”的指导思想。本科生在项目化教学过程中承担主体作用，而教师负责引导教育和答疑解惑，充分调动学生对学习的积极主动性。项目化教学主要可以划分为以下几个步骤：(1)导入项目案例。即给学生布置任务，给学生提供有关本项目的自主学习资料，让学生进行自由讨论，引导学生思考工作注意事项，激发学生对项目的求知欲；(2)制订实施方案。引导学生以小组为基本单位，学习讨论项目中可能遇到的问题，并制订项目实施路线，教师对各小组提交的方案进行指导并给出合理性建议或意见；(3)方案实施。安排学生在校内实训基地进行逐一项目展示，教师全程监控项目的进行；(4)成果展示与成绩评定。各小组将项目实施结果进行展示，校企教师团队对各组结果点评分析并对项目进行过程进行成绩评定；(5)成果整理与教学反馈。教师团队在项目结束后会针对学生在完成项目过程中所暴露出的知识薄弱点进行再次讲解，使得学生加深印象并全面掌握知识，实现理论教育与生产实践相结合，继而有效促进学生的教育教学质量的提升。

2.3 评价方法探索

基于校企共同开展深度合作的《功能材料》课程有效引入了企业人员评价机制，即学生的小组课程活动由校内专业教师和企业科技人员共同评价。同时，《功能材料》课程项目化教学加强对学生学习过程的评价，进一步细化学生分组完成项目的过程，对各个细节分别进行评价，使学生了解到自身在各环节中的表现情况，以便更好地克服不足之处，进一步完善自我。通过与学生交流，掌握学生对于课程掌握程度和知识熟悉程度，并了解学生对实施项目化教学各个环节的感受，汇总意见，校企教师团队成员进行逐一讨论，最终得到不断优化的改进方案。教师在把控各个环节的过程中，也应充分发挥监督引导作用，从环节的全局出发，观察执行情况，反馈各环节存在的不足，提出改进意见。 坚持“以学生为主体”的教育理念与《功能材料》课程特点紧密结合，通过学生与校企教师团队的三向反馈机制，更好地完善项目化教学改革方案，以巩固其在《功能材料》课程教学中的实用性与适用性。此外，这种以应用为导向的课程改革路线有助于教师拓宽教学视界，丰富功能材料相关知识的教学内容；使得学生能够全面掌握课程知识内容并提高学生的创新能力，让他们有更多的课程参与感，培养学生的科研兴趣，更好地激发学生的学习和科研热情，助力学生向企业人才的转化；通过理论教育与生产实践相结合，为企业面临的功能材料技术问题提供有效的解决方案和参考。

3 结 语

通过校企结合项目化教学，充分提升《功能材料》课程的教学效果，有利于课程更好地与实际应用结合，依托实际的项目，在很大程度上激发了学生的学习兴趣，从而树立更为崇高的职业或科研理想，促进学生将理论知识转化为实际应用的能力提升，使学生可以在实践的过程当中学以致用，也能够为其日后的就业发展提供保障。另一方面，项目化教学理念有利于搭建多方主体交流与合作的平台，能够不断发挥教材资源更新、培养高水平人才和利用后续资源的优势，并形成融合开创深度合作共赢的新局面，基于产教融合的背景下，对教学实践实现全方位的指导，共同推动教育，实现高校学生到专业化企业人才的转化。